06 tutor lubricacion shell - grasas

Grasas EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Seis

ContenidoPrefacio

Diseño de cojinetes - Lubricación

Cojinetes planos

Cojinetes con elementos rodantes

Composición y características de las grasas

Componentes estructurales de la grasa

Aceites base

Agentes espesantes con base en jabón

Espesantes con base en jabones complejos

Espesantes orgánicos

Espesantes inorgánicos

Aditivos

Propiedades de las grasas

Consistencia

Estabilidad mecánica

Separación de aceite

Compatibilidad

Criterio de selección de la grasa

Usos múltiples

Requerimientos automotrices

Aplicaciones en acerías

Métodos de aplicación de la grasa

Consideraciones sobre medio ambiente

Aplicaciones delicadas

Biodegrababilidad

Responsabilidad global

Pruebas de grasas

Guía para pruebas comunes

Requerimientos siderúrgicos

Especificaciones federales: grasas industrialesy de uso general

Especificaciones militares

Probador Shell de grasas para determi-nar por correlación las diferentes friccio-nes FHD y EHD

Consideraciones previas

Demostración - Caso que presenta condicio-nes reales vehículo vs. prototipo e igual ecua-ción de régimen ZN/P=2.09"

Reproducibilidad caso real del régimen EHDdel caso ejemplo a través del probador

Bench Marking a través del probador Grasas MP

Ahorro de energía con grasas Shell MP segúnteoría Fluídos Newtonianos

Bench Marking Grasas EP

Guía de compatibilidad agentes espesantesgrasas

Cuadro usos de las grasas

Citas bibliográficas


PREFACIO

Adicional a la descripción de los aspectos bási-cos de las formulaciones de grasas y sus usos,usted encontrará una refencia a los estándaresmundiales y a las pautas de fabricación, prueba yuso de estos productos.

Una discusión de la naturaleza del mercado glo-bal de grasas da una perspectiva practica a lassecciones más técnicas, al igual que un repasode las consideraciones ambientales y su impactoen la industria.

El reto de la industria de grasas y las demás in-dustrias de lubricantes / lubricación es el de evo-lucionar de una manera ambientalmente respon-sable.


DISEÑO DE COJINETESLUBRICACION

Los componentes de la maquinaria industrial quenecesitan grasa lubricante incluyen: cojinetes,acoplamientos, transmisiones abiertas, y una va-riedad de otras partes móviles.

El uso más extendido de las grasas es el de lalubricación de cojinetes que son elementos críti-cos de los equipos usados en acerías, minería,construcción y transporte estas son las industriasque en forma significativa determinan la estabili-dad económica de un país.

Un cojinete es la cámara o soporte para una pie-za rotatoria (un eje que rota dentro de un cojine-te), o uno que se mueve linealmente (movimien-to axial dentro del cojinete). Un cojinete tambiénpuede restringir de cierta manera el movimiento.Hay dos clases básicas de cojinetes: Planos yde rodamientos. Los cojinetes planos se basanen el movimiento de deslizamiento entre un ele-mento estacionario y otro móvil; los rodamientostienen esferas o rodillos que dan cabida al movi-miento entre piezas estacionarias y movibles. Encualquiera de los casos, para prolongar la vidade servicio es esencial contar con una películalubricante que separe las superficies en movimien-to.

Los cojinetes planos que resisten pesos perpen-diculares a sus ejes de rotación se denominanchumaceras (cojinetes muñón); los rodamientosque soportan cargas similares se denominan co-

jinetes radiales. Cualquiera de estos tipos de co-jinetes que soportan pesos paralelos a sus ejesde rotación se denominan cojinetes de empuje.

Los cojinetes pueden ser autolubricados olubricarse externamente con aceite o grasa.

En general se prefiere la grasa para cargas deimpacto, altas temperaturas o, cuando se requie-ren, buenas propiedades adhesivas a las super-ficies de los cojinetes y buenas propiedades desellamiento.

COJINETES PLANOS

Es el tipo más elemental de cojinete, ya que nocontiene partes móviles. En la mayoría de loscasos un cojinete plano está elaborado de unmaterial o aleación más suave que el de la piezaque se desliza o mueve contra éste. Por tanto, elcojinete corre con la mayoría del desgaste. Estaes una ventaja económica importante, puesto quelos cojinetes se reemplazan o se ajustan másprácticamente que los componentes móviles derelativa inaccesibilidad.

Los cojinetes planos pueden describirse segúnsu configuración, por su movimiento o por el tipode carga que reciben.

Por tanto, las principales categorías de cojinetesplanos son: Chumaceras, y guías de empuje.


Chumaceras

También llamados cojinetes muñón o de manga,consisten de una cámara cilíndrica que soportael eje rotatorio. El término “muñón” se refiere a laparte del eje contenida dentro del cojinete; la“manga” comúnmente se refiere a la configura-ción del cojinete. Ambos términos se usan sinó-nimamente. Si el cojinete es totalmente cilíndri-co, diseño de 3600, se le llama completo. Un ejeque recibe carga en una sola dirección puedeestar soportado por un cojinete muñón en formade cilindro parcial.

Tales cojinetes soportan el eje solamente en lazona de carga. Por ejemplo, las grúas, los equi-pos removedores de tierra, etc. usan cojinetessemi-cilíndricos para soportar las cargas dirigi-das contra la parte superior de un eje.

Varias configuraciones de cojinetes planos.

Las chumaceras contienen frecuentementedos o más piezas que facilitan su remocióno reemplazo. Por ejemplo, los cojinetes principales del motor del carro tienen dos cami-sas semicirculares que contienen los muñonesdel cigüeñal. Las partes se acoplan y se unencon pernos.

Cojinetes guíaLos cojinetes guía, soportan piezas de la máqui-na más recíprocas que rotativas; la carga es ge-neralmente menor que la de un cojinete muñón.Las superficies inferiores pueden tener ranuraspara ayudar a distribuir el lubricante y aliviar lapresión.

Los equipos que tienen cojinetes guía incluyenlas crucetas de cabeza en los motores a vapor yalgunos compresores de aire.

Un cojinete guía sencillo da cabida para el movimiento lineal.

MuñónLínea de Carga

Punto de Contacto

Punto de EquilibrioRodamiento

Casquillo

Cojinete deMultiples partes


das y ocurre algún contacto metal con metal. Y sise forma una película lubricante con suficientepresión para separar las superficies del cojinetey del muñón, se da origen a la lubricación hidro-dinámica o lubricación de película fluida total.

Lubricación límiteCuando el eje está en reposo o a bajas velocida-des (generalmente a la iniciación), y/o bajo altascargas, entran en contacto las asperezas de lasuperficie del cojinete y del muñón.

La lubricación en estas condiciones depende dela naturaleza de las superficies que se tocan, dela descomposición de los productos lubricantespresentes, o de los aditivos de acción superficialque forman una película delgada y suave, sobrelas superficies de metal y que previenen la adhe-rencia de uniones metálicas para reducir la fric-ción. Fig. (a).

En vista de la generación de niveles relativamen-te altos de fricción y calor, y el consecuente altoíndice de desgaste de la superficie, la lubricaciónlímite no sería el modo de operación más desea-ble. Sin embargo, hay veces en que es totalmen-te inevitable.

En cuanto el muñón empieza a rotar, asciendepor la superficie del cojinete en dirección opues-ta a la rotación, Fig.(b). Una capa de grasa seadhiere al muñón y rota con él. Esta capa es lle-vada al espacio de convergencia entre el muñóny el cojinete y empieza a formar una película del-gada fluida. El muñón rota con la película hasta

Cojinetes de empujeLos cojinetes de empuje suministran el movimien-to axial de un eje rotatorio. Comúnmente se usanen conjunto con las chumaceras y se lubrican me-diante la grasa que se escapa por las puntas delalojamiento de los cojinetes.

Lubricación de cojinetes planosLa forma de lubricar un cojinete plano dependede las condiciones que afectan la capacidad deéste de desarrollar una película fluida, que per-mita soportar la carga y que pueda separar lassuperficies del cojinete y del muñón. Si dicha pe-lícula no se produce (o antes de que se produz-ca) el modo de lubricación se denomina de pelí-cula límite, o película mixta, lubricación en la quelas superficies no están completamente separa-

Un cojinete guía sencillo da cabida para el movimiento lineal.

Rotor Alojamiento

Cojinete deEmpuje


que una cantidad suficiente de fluido haya sidollevado al espacio de convergencia para separarmás aún las superficies, Fig.(c).

Una capa de grasa se adhiere al muñón y rotacon él, otra capa se adhiere a la superficie delcojinete y queda fija. Las capas de grasa de lapelícula se deslizan entre las capas exteriores;las más cercanas al muñón son las que se mue-ven más, mientras aquellas capas más cercanasal cojinete se mueven menos.

Lubricación hidrodinámicaA medida que se aumenta la velocidad, la acciónde cuña del lubricante se mueve en la direcciónde la rotación. La presión sobre la película se hacemayor, de forma que el muñón va ahora montadoen una película de fluido, efectuándose la lubri-cación hidrodinámica, Fig.(d). Si se aumenta

suficientemente la carga sobre el cojinete, la pe-lícula hidrodinámica puede romperse y el cojine-te regresará al modo de lubricación límite.

La grasa debe introducirse al cojinete por dondesea menor la presión del fluido, el punto de máxi-ma holgura dentro del cojinete. A menudo, se aña-den ranuras al interior de la superficie del cojine-te para aligerar la presión y almacenar lubricantede reserva. Cuando la carga va en una dirección,las ranuras del eje que van a lo largo de la super-ficie del cojinete y localizadas en áreas de bajapresión no alterarán la película lubricante y pue-den aliviar la presión.

Cuando la dirección de la carga es variable, lalocalización de presión extrema dentro del coji-nete también es variable. Bajo estas condicio-nes, las ranuras anulares o circunferenciales bienespaciadas aligerarán la presión sin interrumpirsubstancialmente las películas lubricantes.

Las ranuras axiales deben ser biseladas, de ma-nera que la grasa lubricante sea arrastrada másfácilmente de la ranura, por el eje rotatorio.

Posiciones del cojinete durante la formación de una película fluidaaerodinámica en un cojinete muñón plano.

(c)

(b)(a)

(d)


Selección del lubricante

La escogencia entre lubricación de aceite o grasadepende de la relación de la velocidad del muñón aviscosidad. Las velocidades más lentas del mu-ñón requieren viscosidad más alta, mientras quelas velocidades altas necesitan de un aceite decuerpo liviano. Los cojinetes diseñados para mar-chas de baja velocidad tienen, generalmente unatolerancia relativamente amplia entre el eje y el alo-jamiento, mientras que los cojinetes de alta veloci-dad tienen una tolerancia mucho más pequeña.

También debe tenerse en cuenta la carga en uncojinete, cuando se escoge un lubricante. La gra-sa o el aceite seleccionados deben tener suficien-

Baja VelocidadGrasas y

Aceites Pesados

MediaVelocidad

Alta Velocidad

Aceites de MedianaViscosidad

AceitesLigeros

te cuerpo o viscosidad para mantener una películafluida continua y los aditivos necesarios para daruna protección adecuada.

Relación de velocidad del muñón con la liberación interna y lalubricación. Velocidades más bajas requieren lubricantes de

viscosidad más alta.


COJINETES CON ELEMENTOSRODANTES

Estos cojinetes tienen esferas o rodillos situadosentre un alojamiento fijo y un muñón movible, losrodillos pueden ser cilíndricos, esféricos o cóni-cos. A los rodamientos con rodillos relativamentelargos, de diámetro pequeño se les denomina “co-jinetes de agujas”.

Se puede conseguir aumento de la capacidadañadiendo filas de rodillos o, en el caso de coji-nete de aguja, eliminando el retenedor y añadien-do rodillos.

A los rodamientos se les llama con frecuencia co-jinetes “antifricción”, aunque la fricción del torquede un cojinete plano de película total de fluido, pue-de ser tan baja como la de los rodamientos. Sin

Anilloexterno

Anillointerno

Canal

Separador

ElementosRodantes

embargo la fricción de inicio en un cojinete planoes generalmente más alta que de la de un roda-miento.

Los elementos rodantes generalmente están en-cerrados entre anillos llamados pistas, típicamen-te el anillo exterior es fijo y el anillo interior estáunido a un eje rotatorio.

Distinto a los cojinetes planos, los cojinetes derodamientos, están hechos de aleaciones de ace-ro duro, porque los pequeños rodamientos debensoportar una gama amplia de cargas y las presio-nes en la superficie de contacto de la unidad pue-den ser muy altas.

La mayoría de rodamientos utilizados en la in-dustria se lubrican con grasa.

Cojinetes de bolasLos cojinetes de bolas son, quizá, el tipo ás fami-liar de rodamientos. Los cojinetes radiales debolas contienen el movimiento rotatorio de un eje yfuncionalmente son similares al cojinete muñónsencillo.

Los cojinetes de empuje de bola son funcional-mente equivalentes a los cojinetes de empuje pla-nos.

El ensamblaje de un cojinete de bola incluye:bolas, un retenedor, anillos, eje rotatorio y el alo-jamiento de soporte. Las bolas están hechas deacero endurecido y brillado pulido.


Un retenedor o espaciador de las bolas las man-tiene en su sitio, y ruedan entre los anillos quetambién deben haber sido pulidos.

Los alojamientos de los cojinetes difieren depen-diendo del diseño y de su aplicación y sirven parasoportar el cojinete y contener el lubricante. Ge-neralmente se proveen sellos apropiados paraque ni el agua, ni el polvo, ni la mugre u otroscontaminantes externos lleguen a los componen-tes del cojinete y para prevenir el escape del lubri-cante del alojamiento.

Cojinetes de rodillos

Los tipos básicos de cojinete de rodillo

El ensamblaje de un cojinete de rodillos consistede: rodillos, un retenedor, pistas, un eje, un aloja-miento y sellos. Tal como en el caso de cojinetesde bolas, las superficies de contacto de losrodamientos deben contar con una superficie fina-mente terminada para que trabajen con el máximode eficiencia.

Cojinetes de rodillos cilíndricosEl tipo más básico de estos cojinetes contienerodillos cilíndricos colocados entre los anillos. Losrodillos no son verdaderos cilindros, pero gene-ralmente están coronados o tienen extremos re-ducidos para aminorar la concentración de fuer-za del contacto rodillos-anillo. Los rodamientoscilíndricos pueden llevar cargas radiales pesadasy pueden funcionar a alta velocidad.

Cojinete de rodillos cónicosEn razón a su geometría cónica rodillo-anillo, estecojinete puede llevar cargas pesadas tanto radia-les como cargas de empuje.

Este cojinete versátil es bastante popular en la in-dustria automotriz.

Rodamientos esféricosEsta clase utiliza rodillos convexos o abarriladosque dan cabida a altas cargas radiales y de cho-que y suministran un alto grado de autoalineación.Sin embargo tienen cierta limitación de velocidad.

Cojinetes de agujasLos cojinetes de agujas contienen rodillos cilín-dricos con una alta relación longitud-diámetro, dan-

Doble Fila Rodillo

Rodillo Aguja

Cojinete de


do la mayor capacidad de carga para un espacioradial dado de cualquier cojinete rodante. General-mente este tipo no tiene pista interior y puede darcabida a movimiento oscilante. Los cojinetes deaguja sin un retenedor o jaula y con un comple-mento total de rodillos poseen una gran capacidadde carga pero tienen limitaciones de velocidad. Loscojinetes de aguja con un retenedor, contienenmenos rodillos, por lo tanto tienen menor capaci-dad de carga pero pueden funcionar a velocidadesmás altas.


LUBRICACION DE RODAMIENTOS

El lubricante para estos cojinetes tiene tres fun-ciones individuales:

- Reducir la fricción tanto rodante comodeslizante.

- Proteger, las superficies de los elementosrodantes y de las pistas, contra la corrosión y eldesgaste. Esto es crítico para la vida activa delcojinete (duración).

- Actuar como sellante.

Causas de fricciónLa acción rodante es la causa predominante defricción de un rodamiento. La fricción de rodamien-to se origina por la deformación del metal cuandola bola o rodillo presionado por el peso, se muevepor la superficie de un pista. La acumulación dematerial deformado que precede al elementorodante opone resistencia al movimiento, lo que asu vez, produce calor por fricción. Otras causasmenores de calor por fricción en los cojinetes in-cluyen deslizamiento, desprendimiento y acciónabrasiva.

Se produce una pequeña cantidad de friccióncuando los espaciadores entre los cojinetes to-can el canal de rodadura. También se producefricción, por el desprendimiento de los rodantes.Esto ocurre en el área del cojinete que no llevapeso, donde la holgura entre los elementos delcojinete y el canal de marcha es máxima.

La principal fuente de fricción de un cojinete de elementos rodanteses la fricción de rodadura, resultante de la deformación del canal de

rodadura originada por un elemento rodante cargado.

Los desprendimientos también se aumentan conla desaceleración de la velocidad, porque la reduc-ción de la fuerza centrífuga sobre el cojinete, lograuna liberación más grande, de fuerza opuesta.

La fricción puede provenir también de la corrosiónu oxidación de las superficies metálicas que pro-duce partículas abrasivas de óxido.

Películas EHDLos principios que rigen la lubricación de los coji-netes con elementos rodantes, también llamadosrodamientos, son distintos a los de cojinetes pla-nos. En los cojinetes planos de película fluidacompleta, la carga del eje está soportada por unapelícula lubricante hidrodinámica continua que man-tiene separadas las dos superficies de contacto.

En los cojinetes rodantes, las presiones unitariasson extremadamente altas, entre los elementosrodantes, relativamente pequeños y sus pistas (ca-


nales de rodadura). Los lubricantes sujetos a altapresión dentro de la zona de contacto de un roda-miento, sufren un dramático aumento de la visco-sidad. Este aumento de la viscosidad permite a lapelícula lubricante soportar altas fuerzas de con-tacto, a la vez, que previene el contacto; entre lassuperficies. Las presiones de esta magnitud noexisten en la película fluida total del cojinete planoy por lo tanto no se afecta la viscosidad del lubri-cante.

Las altas presiones del contacto en un cojineterodante, deforman elásticamente también las su-perficies rodantes, para ampliar el área de contac-to que soporta la carga. La combinación de la de-formación de la superficie y la acción lubricantehidrodinámica, produce una película lubricante del-gada elastohidrodinámica (EHD), que provee lubri-cación a las zonas de contacto de los elementosrodantes del cojinete.

Aumento de viscosidad en los lubricantes corrientes debido a lapresión.

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SiliconaSiliconaAceite mineralAceite mineral

Aceite mineralAceite mineral

DiesterDiestera 55 Ca 55 C

a 74 Ca 74 Ca 50 Ca 50 C

a 58 Ca 58 CDiesterDiestera 73 Ca 73 C

Presión en Psi x 1000Presión en Psi x 1000

Lubricación con grasaLas grasas proveen una película lubricante a la su-perficie de los elementos rodantes, separadores ycanales de rodadura. En realidad el lubricante esuna fina película de aceite que se libera cuando lared fibrosa tridimensional de la grasa se quiebrapor el esfuerzo cortante. Solamente se malogra laparte de la grasa en contacto íntimo con las super-ficies movibles, el resto permanece intacto y fun-ciona como sellante.

Cuando un cojinete recientemente cargado empie-za a girar, la grasa es lanzada desde los elemen-tos rodantes y puesta a circular rápidamente porel alojamiento. Después de corto tiempo la grasadel anillo rotatorio externo es lanzada de regreso alos elementos rodantes, donde se produce el cor-te.

Este ambiente turbulento al iniciar la rotación, creacalor de fricción que alcanza un máximo y que des-pués disminuye gradualmente, a medida que la ac-ción continua de corte libera la película de aceitelubricante. Al tiempo que se efectúa la lubricación,la temperatura del cojinete que se ha cargado apro-piadamente bajará y asumirá un equilibrio.

Carga Carga

Dirección derotación

Patrón deesfuerzo

Deformación (exagerada) y esfuerzoproducido por un rodillo sobre una

suprficie plana

Patrón deesfuerzo

Direcciónde

rodamiento


Relación tiempo/temperatura de un rodamiento cargado normalmentey lubricado con grasa y de uno que ha sido sobrecargado con

lubricante.

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SobrecargaSobrecarga


COMPOSICION Y CARACTERISTICASDE LAS GRASAS

La facultad de las grasas lubricantes de operar entan diferentes aplicaciones, bajo una amplia varie-dad de condiciones y medios ambientales, consti-tuyen un testimonio de la flexibilidad de su compo-sición. Las grasas son fórmulas complejas deespesantes,

componentes estructurales, bases fluidas y aditi-vos diseñados para cumplir los requisitos de apli-caciones específicas.

Cuando se usan como lubricantes, las grasas tie-nen un comportamiento muy parecido al de losaceites. Reducen la fricción proveyendo una pe-lícula que separa superficies en movimiento. Sinembargo, tienen la ventaja de permanecer don-de se aplican, y tienen menos probabilidad deescapar de una máquina o de las superficies quelubrican, si se encuentran bajo efectos de la fuer-za de gravedad o fuerzas centrífugas.

Al mismo tiempo, las grasas pueden formar unsello efectivo contra la húmedas y los contami-nantes sólidos.

Estructura grasa LITIO

Estructura grasa CALCIO


COMPONENTES ESTRUCTURALES DELA GRASA

La grasa tiene dos componentes estructurales bá-sicos: un agente espesante y el fluido líquido,o base fluida en el que se dispersa el agenteespesante. Muchos tipos y combinaciones deespesantes y fluidos base, junto a modificadoresde estructura suplementarios y aditivos de desem-peño, le dan sus características especiales a lasfórmulas finales de grasa.

Al examinar, bajo una alta ampliación, una grasabasada en un jabón, se nota una malla tridimensionalde fibras de jabón microscópicas. La forma deactuar de una grasa, se ha explicado como si estamalla actuara como una esponja y atrapara molé-culas de aceite, que luego serían liberadas al au-mentar la presión y la temperatura.

Sin embargo, parece ser que el mecanismo deacción de una grasa es aún más complicado, yque la grasa es un lubricante efectivo. Esto sedemuestra con el hecho de que, analizando elmaterial en superficies lubricadas con grasa, mues-tra que contiene la misma concentración de agen-te espesante, sin haber un exceso de aceite base.

Se piensa que las fibras del jabón utilizado comoagente espesante, se mantienen juntas gracias afuerzas moleculares débiles. Esto da a la grasa,en un comienzo, una estructura relativamentesólida. Pero al someterla a un incremento en lapresión o la temperatura, las uniones entre las fi-bras se rompen y dejan fluir la grasa. Al terminar el

esfuerzo, las uniones vuelven a formarse y la gra-sa vuelve a su consistencia original.


ACEITES BASE

Las bases de los lubricantes utilizados en la for-mulación de grasas son generalmente de origenmineral (petróleo) o sintético, aunque los aceitesvegetales también son usados en aplicaciones es-pecializadas. Las bases sintéticas pueden elabo-rarse de petróleo o de aceite vegetal comestibley se les acondiciona para el trabajo que debenrealizar.

Los aceites lubricantes son los componentes prin-cipales de las fórmulas de grasa y, como tales,ejercen gran influencia en él comportamiento dela misma. Al formular una grasa, se escoge ge-neralmente la viscosidad del aceite base que tie-ne similitud al que normalmente se escogería siel equipo se lubricara con aceite. Por ejemplo, unaceite liviano podría escogerse para formular unagrasa lubricante apropiada para cojinetes de car-ga liviana y alta velocidad. Por otro lado, un equi-po de carga pesada y lento movimiento necesita-ría de un aceite de alta viscosidad.

La resistencia de una grasa a la oxidación puedeser deficiente si su componente de aceite base,tiene un índice de viscosidad bajo o moléculaspolinucleares aromáticas. Se prefieren los acei-tes parafínicos de alto índice de viscosidad porsu innata y buena estabilidad a la oxidación, perosu falta de compatibilidad con algunos jabonesespesantes de calcio y sodio puede exigir el usode aceites nafténicos. En tales casos, se hacen ne-cesarios los inhibidores suplementarios de oxida-ción.

Una propiedad pobre de baja temperatura de unaceite base no siempre define él comportamientode una grasa terminada, puesto que ciertosespesantes pueden por sí mismos funcionar comodepresores del punto de fluidez.

La compatibilidad con sellos de caucho, puedeestar influenciada por el tipo de aceite base pre-sente. Los aceites parafínicos ejercen un efectomínimo sobre éstos, mientras que los aceitesnafténicos pueden hacer que el material sellantese infle.

Aceites sintéticos

Los fluidos sintéticos están incrementando su im-portancia, en grasas diseñadas para aplicacionesespeciales, en temperaturas extremas, estos in-cluyen: Polialfaolefinas, diésteres, poliglícoles, és-teres e hidrocarburos halogenados, bases sintéti-cas.

Exceptuando los fluidos de poliglicol, todos tie-nen viscosidades en la escala de aceites minera-les HVI más ligeros. Sus índices de viscosidad y

Tipo Aplicaciones principales

Polialfa Olefinas (PAOs)

Esteres de acidosDibásicos

Esteres de Poliol

Aromáticos alquilados

Polialquilen Glicoles

Automotriz e industrial

Aérea y automotriz

Aérea y automotriz

Automotriz e industrial

Industrial


puntos de chispa, son más altos y sus puntos defluidez son considerablemente más bajos.

Esto los convierte en valiosos componentes decombinación cuando se mezclan aceites de ser-vicios extremos en altas y en bajas temperatu-ras.

Las principales desventajas de los sintéticos esque son más costosos que los aceites minerales.Esto limita su utilización en grasas y aceites paraespecialidades. Los ésteres tienen la desventajaadicional de tener más tendencia a inflar los se-llos que los hidrocarburos, por tanto, se debe te-ner precaución cuando se les usa en aplicacionesen las que puedan entrar en contacto conelastómeros diseñados para usarse con aceitesminerales.

Agentes espesantes con base en jabónmetálico

Los jabones se forman cuando un ácido o éstergraso de origen vegetal o animal se combina conun álcali o hidróxido metálico y reacciona, o sesaponifica, generalmente por aplicación de calor,presión o agitación.

La estabilidad mecánica y propiedades reológicas dela grasa final resultan de la estructura de fibradada por el jabón de metal.

El agua llega durante el proceso como un deriva-do. Por tanto el sistema de fabricación en sí mis-mo es una conveniente fuente de agua. Una pe-queña porción del agua que se forma por la reac-

ción de saponificación puede retenerse durante elproceso.

Esta agua, hidroliza una cantidad equivalente dejabón metálico, resultando en ácido carboxílico libreque ayuda en la dispersión de las moléculas dejabón. Cantidades más grandes de agua se in-corporan algunas veces dentro del marcomolecular y se convierten en elementos estructu-rales esenciales como el caso de las grasas decalcio convencionales.

Jabones de calcio, el jabón convencional decalcio o grasas a base de cal se prepara median-te la reacción de ácidos o ésteres grasos con hi-dróxido de calcio en un medio de aceite mineral.Como resultado de las fibras pequeñas y estre-chamente ajustadas que constituyen su marco es-tructural, el producto que así se produce tiene unatextura suave.

Las principales ventajas de las grasas de jabónde calcio son:

- Quizás las más baratas para fabricar entrelas grasas a base mineral.

- No son emulsificables en agua por tanto,resisten el arrastre desde los cojinetes. A ba-jas temperaturas no sufren transformación defase y por lo tanto mantienen capacidad debombeo.

Sus mayores desventajas son:

- La temperatura máxima de funcionamiento de


las grasas a base de jabón de calcio,estabilizada en agua es de solo 800 C; lasgrasas derivadas de 12-hidroxisteárico pue-den funcionar 1200 -1300 C.

- Las grasas de jabón de calcio se utilizan prin-cipalmente para lubricar bombas de agua, la-zos de alambre y partes de maquinaria quefuncionan bajo condiciones ligeras.

- Su utilización en cojinetes planos y derodamientos está severamente limitada porsu baja estabilidad térmica y susceptibilidadal corte.

Cuando se involucran ácidos grasos simples, laadsorción de agua durante la reacción desaponificación, es un factor crítico para lograr unaestructura grasa estable. Si el agua de lahidratación se hace salir, la red fibrosa caracte-rística se rompe para producir ablandamiento ypor último, separación de fase. Si el jabón contie-ne el ácido 12-hidroxiesteárico, no se necesita elagua de la hidratación. Las grasas de calcioanhidro 12-hidroxiesterato son de hecho, mástérmicamente estables, que las grasas de jabónde calcio hidratadas convencionalmente.

Jabones de sodio, El espesante de las grasas abase de sodio se forma mediante la reacción deácidos o ésteres grasos con hidróxido de sodioen un medio de aceite mineral. Las grasas de ja-bón de sodio tienen une estructura esponjosa.

Estas grasas han sido desplazadas signifi-

cativamente en las aplicaciones industriales porsu falta de versatilidad. Igualmente las grasas dejabón de sodio son bastante limitadas para aplica-ciones en cojinetes modernos, en razón a su altogrado de solubilidad en agua. Por tanto, estas gra-sas están totalmente descartadas para uso enacerías, en donde los cojinetes están sometidosa la caída de grandes volúmenes de agua. Las gra-sas sódicas también son susceptibles de transfor-maciones de fase y de endurecimiento.

Sin embargo las grasas sódicas poseen ciertosperfiles positivos que las hacen útiles en algunoscojinetes de rodamientos, cojinetes de alta velo-cidad y engranajes. Sus ventajas incluyen:

- Excelentes propiedades inhibidoras de lacorrosión y oxidación.

- Buena estabilidad a alta temperatura.

- Estabilidad promedio al corte.

- La máxima temperatura de operación de lasgrasas de sodio en los rodamientos, es alre-dedor de 1000 C aunque las grasas de sodiocon 12-hidroxiesterato son algo más establestérmicamente.

Jabones de Litio, Los jabones de litio son losmás importantes y versátiles de las grasas a basede jabón y tienen por lo menos el 50% de la pro-ducción de grasa. Las grasas de litio se preparanmediante la reacción de ácidos grasos o ésterescon hidróxido de litio en aceite mineral. Estos tie-nen una textura suave y fibrosa.

Las ventajas de las grasas de litio incluyen:


- Excepcional estabilidad al corte; convenientepara utilizar en los cojinetes planos de altavelocidad y en rodamientos.

- Altos puntos de goteo y buena estabilidadtérmica. La temperatura máxima de serviciose acerca a los 1400 C.

- Buena tolerancia al agua; resiste el arrastreen los cojinetes de fresadoras.

- La protección contra la corrosión y la oxida-ción es por lo menos igual a la de las grasasde sodio.

- Los aditivos (inhibidores de corrosión,inhibidores de oxidación, agentes EP) mues-tran generalmente mayor respuesta que otrosmedios de jabón; por tanto las grasas de litiose pueden acomodar fácilmente a condicio-nes y ambientes específicos.

- Excelentes propiedades sellantes.

Algunos estudios de los espesantes de jabón delitio sugieren que la relativa falta de solubilidaddel jabón en aceite lleva a una estructura de ma-lla de grasa más fina que a su vez reduce la se-paración del aceite durante el servicio.

Características de las Grasas y Aplica-ciones

Tipo de Tipo de EspesanteEspesante

Características de Características de las grasaslas grasas

AplicacionesAplicaciones

•• De apariencia suave, tipo gel. BajoDe apariencia suave, tipo gel. Bajode goteo.de goteo.Excelente resistencia al agua. Excelente resistencia al agua. Tendencia a suavizar / endurecer.Tendencia a suavizar / endurecer.Altamente dependiente de la rataAltamente dependiente de la ratade corte.de corte.

•• Lubrica cojinetes de bajaLubrica cojinetes de bajavelocidad.velocidad.Aplicaciones en ambientesAplicaciones en ambienteshúmedos o de altahúmedos o de altacontaminación química contaminación química (cloro, amoniáco).(cloro, amoniáco).Disminución de uso. Disminución de uso.

•• AluminioAluminio

•• Apariencia aspera, fibrosa.Apariencia aspera, fibrosa.Punto de goteo moderadamentePunto de goteo moderadamentealto.alto.Poca resistencia al agua.Poca resistencia al agua.Propiedades de buena adherenciaPropiedades de buena adherencia(cohesiva).(cohesiva).

•• Equipo industrial antiguo enEquipo industrial antiguo enel que la relubricación es el que la relubricación es constante.constante.Rodamientos. Rodamientos.

•• SodioSodio

•• Apariencia suave, mantequillosa.Apariencia suave, mantequillosa.Puntos de goteo bajos.Puntos de goteo bajos.Buena resistencia al agua. Buena resistencia al agua.

•• Cojinetes en aplicacionesCojinetes en aplicacioneshúmedas.húmedas.Lubricante de rieles deLubricante de rieles deferrocarril.ferrocarril.

•• CalcioCalcio

•• Apariencia suave, mantequillosa aApariencia suave, mantequillosa aalgo fibrosa.algo fibrosa.Punto alto de goteo.Punto alto de goteo.Resistencia a escape y Resistencia a escape y ablandamiento.ablandamiento.Buena resistencia al agua.Buena resistencia al agua.

•• Chasis de automotor yChasis de automotor ycojinetes de las ruedascojinetes de las ruedasGrasas industrialesGrasas industrialesmultipropósitomultipropósitoLubricantes para laLubricantes para laindustria de perforación deindustria de perforación depetróleo petróleo

•• LitioLitio


Espesantes con base en jabones com-plejos

Las grasas de jabones complejos sé desarrollaronpara soportar las temperaturas de peración máselevadas de los equipos modernos. La estructuradel espesante se forma mediante la reacción si-multánea de un derivado de ácido graso y algúnotro componente polar llamado agente de com-plexión, con un componente básico. Por ejemplo,correaccionando el ácido 12-hidroxiesteárico y unácido azelaico con hidróxido de litio se produceuna estructura de malla más intrincada que la deun jabón de litio simple. Los agentes de complexióntienen usualmente un peso molecular más bajo queun derivado del ácido graso.

Jabones de complejo de calcio, las grasas decomplejo de calcio se usan para lubricar losrodamientos que trabajan a temperaturas de 1600-2000 C. (comparados con una temperatura máxi-ma de funcionamiento de solo 900 C para las gra-sas de jabón de calcio sencillo). Más allá de esterango empiezan a desestabilizarse y a liberarcetonas.

Estas grasas se preparan mediante reacción deuna mezcla de ácido esteárico o 12-hidroxiesteáricoy un ácido orgánico de menor peso molecular co-múnmente ácido acético con un exceso de hidróxi-do de calcio en un medio de aceite mineral.

Las temperaturas de reacción inicial se mantie-nen bajas para evitar la volatilización de los agen-tes de complexión. Así como el agua se va des-

alojando en el transcurso de la reacción, las tem-peraturas suben gradualmente.

Jabones de complejo de litio, los jabones decomplejo de litio toleran temperaturas más altas yofrecen una vida útil más larga que la de sus equi-valentes de jabones simples. Típicamente, los pun-tos de goteo están por encima de 2600 C, o cercade 800 C más altos que aquellos de las grasas delitio convencionales. La temperatura máxima de ser-vicio de las grasas de complejo de litio es alrede-dor de 1750 C, mientras que las grasas de litio sim-ple generalmente no tolerarían temperaturas deservicio por encima de los 1400 C.

Jabones de complejo de aluminio, las grasasde complejo de aluminio se preparan usualmen-te mediante la reacción de la mezcla de un ácidograso, ácido benzoico y agua con isopropóxido dealuminio en un medio de aceite mineral. Si la pro-porción de ácido graso sobre el ácido benzoico seaumenta, la solubilidad en aceite del espesantede complejo se aumenta, pero la estabilidad es-tructural se disminuye. Las grasas de complejode aluminio de óptima composición, tienen pun-tos de goteo cercanos a los 2600C, mientras quelas grasas de jabón de aluminio sencillo puedentener un punto de goteo de solo 1100 C.

Adicionalmente a las buenas propiedades de altatemperatura que tienen, las grasas de complejode aluminio son estables al corte y resisten elarrastre del agua. Por tanto, son una alternativacompetitiva de las grasas de complejo de calciopara la lubricación de los cojinetes de rodamientos.


Grasas espesadas sin jabón.

Tipo de Tipo de EspesanteEspesante

Características de Características de las grasaslas grasas

AplicacionesAplicaciones

•• PoliúreaPoliúrea •• Apariencia suave, algo Apariencia suave, algo opaca.Punto de goteo por opaca.Punto de goteo por encima de 240° Cencima de 240° CBuena resistencia al agua Buena resistencia al agua Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación Menor resistencia al Menor resistencia al ablandamiento y al escape. ablandamiento y al escape.

•• Cojinetes industriales Cojinetes industriales de elemento rodante.de elemento rodante.Uniones de velocidad Uniones de velocidad constante de los constante de los automotoresautomotores

•• Organo clay - Organo clay - ArcillasArcillas

•• Cojinetes de alta Cojinetes de alta temperatura con temperatura con relubricación frecuente.relubricación frecuente.Cojinetes de cuello de Cojinetes de cuello de rodillo de aceríasrodillo de acerías

•• Apariencia suave y mantequillosa Apariencia suave y mantequillosa Punto de goteo sobre 260° CPunto de goteo sobre 260° CResistencia al escapeResistencia al escapeBuena resistencia al agua Buena resistencia al agua

Su principal desventaja se refiere a una mala re-sistencia a la corrosión y la oxidación que a me-nudo no se puede corregir fácilmente con aditi-vos suplementarios.

Espesantes orgánicos

Los espesantes orgánicos, no poseen jabones,los más utilizados son las poliúreas, que se pre-paran mediante la reacción de isocianatos conaminas. Químicamente el producto se puede pre-sentar así:

O [ ~N- C -N CH* CH* ~ ] n

Cuando se incorporan a la cadena de polímerosgrupos de acetatos, se puede aplicar la denomina-ción de “Complejo de acetato de poliúrea”.

Las grasas de poliúreas se caracterizan por subuena resistencia al agua y buena estabilidad tér-mica.

Por su durabilidad, las grasas poliúreas se usanfrecuentemente en los cojinetes de sellado perma-nente, que se llenan durante el ensamblaje, sesellan y trabajan sin relubricación durante la vidanormal del equipo.

Las grasas de poliúrea necesitan de procesosmás sofisticados y sus materias primas son máscostosas que las grasas convencionales. La malacapacidad de bombeo de ciertas grasas depoliúrea limitan su uso en los sistemas centrali-zados grandes.

Otros espesantes sin jabón, los ejemplos de otrosespesantes orgánicos sin jabón incluyen sales deácidos tereftálicos; ácidos fosfóricos, ácidostiofosfóricos y ácidos fosónicos; y polietileno,policarbohidratos y polietilenos halogenados. Es-tos se usan en pocas aplicaciones comerciales y ensu mayoría son solo de intereses académicos.


Espesantes inorgánicos

Las características particulares de las grasas ba-sadas en espesantes inorgánicos, básicamentearcilla y sílice, las ha hecho útiles en aplicacio-nes especiales:

Arcillas, dos arcillas la bentonita y hectorita sonlos agentes espesantes inorgánicos más impor-tantes. Las grasas basadas en estos materialesson funcionales en rangos de temperatura extre-madamente amplios porque carecen de puntosde goteo y resisten otras transformaciones de fase.Por tanto, las grasas a base de arcilla son valiosaspara aplicaciones aerospaciales.

Ciertos aditivos de desempeño incluyendosulfonatos, naftenatos de plomo y algunos com-puestos organofosfóricos (se sabe que son incom-patibles con las grasas de arcilla porque tiendena desestabilizar la estructura de gel).

Sílice, los agentes espesantes con base sílice sepreparan mediante el tratamiento fino del silicatosódico disperso con di-isocainatos o epóxidos. Laestructura de gel resultante es más bien amorfaque cristalina.

En razón de su tolerancia a la radiación, las gra-sas de sílice que contienen fluidos de base aro-mática se usan frecuentemente para lubricar losrodamientos en las plantas nucleares (rodamientosde turbinas y generadores).

Influencia del espesante sobre las carac-terísticas de la grasa

Suave 199Sencillo 163

Suave 260Arcilla 177

Opaca, algoharinosa

> 232Poliúrea 177

Complejo Suave,algo fibroso > 232 177

Gel suaveComplejo deAluminio > 232 149

Espesante Estructura TemperaturaMax. de servicio (°C)

Fibra 177Jabón de Sodio

Punto de goteo (°C)

93 - 136

Jabón de Calcio

Suave 132 - 143Simple 121

Suave,mantequilloso > 232Complejo 149

Jabón de Litio


ADITIVOS

Los aditivos químicos pueden alterar en forma significa-tiva el desempeño de las grasas lubricantes. Los facto-res que influyen en la selección del aditivo son:

- Exigencias de desempeño (aplicación delproducto).

- Compatibilidad (reacciones sinérgicas/antagónicas).

- Consideraciones ambientales (aplicación delproducto, olor, biodegradabilidad, residuosde descomposición).

- Color.

- Costo.

La mayoría de los aditivos descritos son química-mente activos, es decir, producen su efecto a tra-vés de una reacción química ya sea dentro delmedio lubricante o sobre la superficie metálica. Losaditivos químicamente activos incluyen:Inhibidores de oxidación, inhibidores de he-rrumbre y de corrosión Agentes antidesgastey de extrema presión E.P.

Los modificadores de estructura y espesantes tam-bién pueden incluirse en esta categoría, al igualque los polímeros que mejoran las propiedadesadherentes y de resistencia al agua.

Por otra parte, los aditivos químicamente inertesafectan unas propiedades físicas de la grasa talescomo estructura, reología o tolerancia al agua.

Los aditivos químicamente inertes incluyen:

- Modificadores de la viscosidad.

- Depresores del punto de fluidez.

- Agentes antiespumantes.

- Emulsificadores.

- Demulsificadores.

- Aditivos de las grasas.

Tipo deTipo de EspesanteEspesante

EstabilidadEstabilidadde cortede corte

Estabilidad *Estabilidad *alta - temperaturaalta - temperatura

MM GGCalcio (Hidratado)Calcio (Hidratado)

ResistenciaResistenciaal aguaal agua ** **

P (90)P (90)

M - GM - G PPSodioSodio G (200)G (200)MM GGComplejo de CalcioComplejo de Calcio G (300)G (300)

Calcio (Calcio (AnhidroAnhidro)) GG

GGLitioLitio MM G (180)G (180)

GG M (140)M (140)

GG M - GM - GLitioLitio acomplejante acomplejante G (250)G (250)MM GGAluminioAluminio acomplejante acomplejante G (250)G (250)M - GM - G GGPoliúreaPoliúrea G (240)G (240)MM MMArcillaArcilla Bentonita Bentonita G (Ninguno)G (Ninguno)

* ( ) Punto de goteo , C* ( ) Punto de goteo , C ** ** G = Bueno, M = Malo, P = Pobre G = Bueno, M = Malo, P = Pobre


Inhibidores de OxidaciónComo los aceites lubricantes, las grasas bajo con-diciones de oxidación producen materiales inesta-bles llamados peróxidos. Una vez formados, losperóxidos se descomponen rápidamente y formanotros materiales que son incluso más suscepti-bles de oxidación. El proceso es una reacción encadena que se acelera por el aumento de la tem-peratura y que se cataliza mediante ciertos meta-les particularmente aquellos presentes en los agen-tes espesantes con base de jabón.

Los productos finales de la oxidación son gomas,lacas y materiales acídicos.

En la composición de grasas, la oxidación se ma-nifiesta en cualquiera o la combinación de los si-guientes síntomas:

- Resecamiento y agrietamiento.

- Aumento de penetración.

- Disminución de punto de goteo.

- Aumento de absorción de oxígeno.

- Aumento de la acidez.

Los sedimentos en los cojinetes son las señalesmás obvias de oxidación en el servicio.

Función: los inhibidores de oxidación funcionancombinándose preferencialmente con losperóxidos o especies radicales, por tanto, termi-nando la reacción en cadena de radicales libres.Los inhibidores se destruyen gradualmente du-rante el proceso.

Tipo de Tipo de AditivoAditivo

FinalidadFinalidad FuncionesFunciones

Aditivos Protectores de SuperficieAditivos Protectores de Superficie

ComponentesComponentestípicostípicos

Agente EP yAgente EP yAntidesgasteAntidesgaste

Reduce la fricción Reduce la fricción y el desgaste yy el desgaste ypreviene el rayadopreviene el rayadoy el agarrotamiento. y el agarrotamiento.

DitiofosfatosDitiofosfatos de Zinc, de Zinc,fosfatos orgánicos,fosfatos orgánicos,azufre orgánico yazufre orgánico ycompuestoscompuestosorgánicos de azufreorgánicos de azufrey cloro.y cloro.

Reacción químicaReacción químicacon superficies metálicascon superficies metálicaspara formar una películapara formar una películacon más baja fuerza decon más baja fuerza decorte que el metal, porcorte que el metal, porlo tanto previene el lo tanto previene el contacto metal con metal. contacto metal con metal.

InhibidorInhibidor de la de laherrumbre y laherrumbre y lacorrosióncorrosión

Previene la corrosiónPreviene la corrosióny la oxidación de lasy la oxidación de laspartes metálicas enpartes metálicas encontacto con elcontacto con ellubricante.lubricante.

DitiofosfatosDitiofosfatos de Zinc, de Zinc,fenolatadosfenolatados de metal, de metal,sulfonatossulfonatos básicos de básicos demetal, ácidos grasos ymetal, ácidos grasos yaminasaminas. .

AbsorciónAbsorción preferencial preferencial del delconstituyente polar de laconstituyente polar de lasuperficie metálica parasuperficie metálica parasuministrar una películasuministrar una películaprotectora o neutralizarprotectora o neutralizarlos ácidos corrosivos.los ácidos corrosivos.

Modificador deModificador defricciónfricción

Alterar el coeficienteAlterar el coeficientede fricción.de fricción.

Acidos grasosAcidos grasosorgánicos yorgánicos y amidos amidos,,aceite de manteca,aceite de manteca,fósforo orgánico defósforo orgánico dealto peso molecular yalto peso molecular yésteresésteres ácidos ácidosfosfóricos. fosfóricos.

Modificador deModificador dela viscosidadla viscosidad

Aumenta laAumenta laviscosidad del aceiteviscosidad del aceitebase. base.

PólimerosPólimeros y ycopolímeroscopolímeros de demetacrilatosmetacrilatos ,, butadieno butadienoolefinasolefinas o estirenos o estirenosalquilados.alquilados.

AbsorciónAbsorción preferencial preferencial de demateriales activos enmateriales activos ensuperficie.superficie.

Aditivos ProtectoresAditivos Protectores

AntioxidantesAntioxidantes Retarda laRetarda ladescomposicióndescomposiciónoxidativaoxidativa

DitiofosfatosDitiofosfatos de Zinc, de Zinc,fenoles limitados,fenoles limitados,aminasaminas, fenoles, fenolessulfurados.sulfurados.

DeactivadorDeactivadormetálicometálico

Reducir el efectoReducir el efectocatalítico de loscatalítico de losmetales en las ratasmetales en las ratasde oxidación de oxidación

AcomplejantesAcomplejantesorgánicos queorgánicos quecontienen azufre,contienen azufre,aminasaminas,, sulfitos sulfitos y yfosfatos y sulfuros.fosfatos y sulfuros.

Forma una películaForma una películainactiva sobre superficiesinactiva sobre superficiesmetálicas al acomplejarsemetálicas al acomplejarsecon iones metálicos. con iones metálicos.

Descompone losDescompone losperóxidosperóxidos y termina las y termina lasreacciones de radicalreacciones de radicallibre.libre.


La resistencia natural de la oxidación de una gra-sa y el efecto de un inhibidor de oxidación dado,depende del tipo de espesante, la acidez relativa ola basicidad del sistema y la naturaleza del com-puesto del aceite base.

Las grasas espesadas con jabón frecuentemen-te dificultan su inhibición porque los metales ac-túan como catalizadores de la oxidación. Losespesantes a base de arcilla también son difícilesde inhibir pero por diferentes razones. Losespesantes de bentonita tienen afinidad por cier-tos aditivos, tales como aminas aromáticas, y tien-den a absorber esos aditivos en la superficie delas plaquetas. Por tanto se consumen los aditi-vos de la fase de aceite y se reduce la resisten-cia a la oxidación.

La naturaleza de los constituyentes de los acei-tes nafténicos o parafínicos pueden afectar la res-puesta del inhibidor. Los aceites nafténicos debajo índice de viscosidad son naturalmente me-nos resistentes a la oxidación, posiblemente acausa de su polaridad y el contenido aromático.Las grasas que contienen aceites parafínicos dealtos índices de viscosidad son innatamente másestables y más rápidamente inhibidas (Alvania,Retinax).

Inhibidores de HerrumbreLa corrosión de los componentes de los cojine-tes de hierro y acero causada por la presenciade oxígeno atmosférico y de agua pueden cau-sar serios daños. La protección de las superfi-cies de metales contra la herrumbre es espe-cialmente importante en las aplicaciones de las

acerías en los que grandes volúmenes de aguade enfriamiento maltratan los cojinetes y don-de se espera que las grasas lubricantes en fun-cionamiento absorban mucha más agua sin dis-minuir su desempeño.

Función: los espesantes y modificadores de es-tructura frecuentemente generan propiedades na-turales de resistencia a la herrumbre pero si lascondiciones lo exigen se podrían requerir inhibido-res suplementarios. Usualmente estos son

compuestos de alta polaridad solubles en aceiteque funcionan por adsorción en superficie demetal para formar una delgada película protecto-ra que excluye aire y agua.

Extrema PresiónAgentes antidesgaste

Las grasas se formulan con agentes de extremapresión (EP) para prevenir desgaste en condicio-nes de altas temperaturas, cargas pesadas operiodos de operación muy extensos. Los quími-cos que sirven como agentes de extrema presióngeneralmente contienen azufre, cloro, fósforo, me-tales o combinaciones de estos elementos.

Función: los agentes de extrema presión funcio-nan bajo condiciones de lubricación límite, en lasque, las superficies metálicas están en contactoíntimo. Cuando las

superficies se mueven unas contra otras, la coli-sión de las asperezas de la superficie produceelevaciones localizadas de temperatura que acti-


van los agentes EP, se forman distintos compues-tos químicos e inmediatamente se adhieren enforma de película delgada sobre la superficie me-tálica. Las películas de sulfuro, cloro y fósforo cor-tan más fácilmente que el metal mismo; por tantose genera menos calor por fricción y se reduce elpeligro de soldadura severa.

Llenadores sólidos

Los llenadores que frecuentemente se denominan“aditivos físicos” o “lubricantes secos” son mate-riales sólidos orgánicos o polímeros que tienencomo fin dar a las grasas protección EP y durabi-lidad. Algunos ejemplos incluyen:

- Bisulfuro de molibdeno.

- Grafito.

- Oxido de zinc.

Estos materiales son muy útiles en especial paraevitar que los cojinetes con carga pesada rocen yse agarroten.

Distinto a los agentes EP orgánicos convenciona-les, los llenadores sólidos no producen su efectoreaccionando químicamente con superficies me-tálicas.

Bajo condiciones límites, los sólidos suspendidosse sedimentan físicamente en la superficie metá-lica y producen películas de baja fuerza cortante.Por ejemplo en el caso del bisulfuro de molibdeno,los átomos de azufre se adhieren fuertemente a

la superficie del metal mientras se forman enlacesdébiles entre los átomos de azufre y las molécu-las adyacentes. Cuando comienza el corte losenlaces débiles azufre-azufre se parten y las mo-léculas se resbalan fácilmente una sobre otra.

Después de que la película de lubricante hidrodi-námica se ha roto queda una película sólida enel área de contacto que no permite que ocurracalor por fricción. Los llenadores sólidos y agen-tes orgánicos EP producen el mismo efecto finalpor medios físicos y químicos respectivamente.


PROPIEDADES DE LAS GRASASPropiedades de flujo

Al aplicar presión a un líquido normal, tal como unaceite lubricante, empezará a fluir aún con una pre-sión muy baja. A cualquier temperatura, la tasade flujo (o tasa de corte) es proporcional a la pre-sión aplicada (esfuerzo cortante), en un ampliorango de condiciones. La viscosidad del líquido (larelación entre el esfuerzo cortante y la tasa decorte) permanece siempre constante.

Las grasas, por lo contrario, dada su estructurasemisólida, se comportan en forma diferente. Cuan-do se aplica presión a una grasa, ésta no comien-za a fluir hasta que se alcanza una presión crítica,que se conoce como límite elástico aparente. Amedida que se aplica más presión, la tasa de flujoaumenta aún más y la viscosidad de la grasa dis-minuye. La viscosidad observada de una grasa esllamada viscosidad aparente y varía con la tempe-ratura y la tasa de flujo.

La viscosidad aparente de una grasa está princi-palmente determinada por la viscosidad del acei-te base. Al conocerse su grado de viscosidad auna temperatura y a una tasa de flujo específicas,se puede dar una buena idea de las propiedadesde desempeño de la grasa y puede ser útil parapredecir la tendencia de la grasa, a escaparse delas pistas de los rodamientos.

La viscosidad aparente se mide forzando mues-tras de grasas a través de tubos capilares concaudales conocidos. Con la dimensión de los ca-

pilares, el caudal y la presión requerida para forzarla grasa por los capilares, se puede determinar laviscosidad aparente.

Cuando una grasa es forzada porentre un tubo, un cilindro de grasa enel centro del tubo avanza como untapón.

Caudal (Tasa cortante)

El caudal aumentadesproporcionadamente a lapresión aplicada.

Pre

sión

(Esf

uerz

o co

rtant

e)

Vis

cosi

dad

apar

ente La viscosidad del flujo

no depende del caudal

Caudal

La viscosidad aparente de lagrasa disminuye alaumentar el caudal.

Siempre y cuando el caudal no sea muyrápido, un líquido normal fluyesuavemente por un tubo. El líquidoadyacente a las paredes del tubo esinmóvil, mientras que el del centro fluyemás rápido.

Caudal (Tasa cortante)

El caudal esproporcional a lapresión aplicada

Pre

sión

(Esf

uerz

o co

rtant

e)

Vis

cosi

dad

La viscosidad del flujo no depende del caudal

Caudal

CONSISTENCIA

La consistencia de una grasa es una medida desu suavidad o dureza. Esta varía con la temperatu-ra, dependiendo principalmente de la cantidad yclase de espesante utilizado. También influye laclase del aceite base y las condiciones bajo lascuales trabaja la grasa.

La consistencia de la grasa a base de jabón, de-pende de los siguientes parámetros relacionadoscon el espesante.

- Cantidad de jabón.

- Dimensión de la cadena de ácidos


grasos.

- Grado de separación.

- Cantidad de no saturación.

- Presencia de grupos polares en la cadenade ácidos grasos.

- Inclusión de modificadores especiales de e s -tructura.

- Tamaño de partícula.

El aumentar la cantidad de jabón produce casisiempre el respectivo incremento de consisten-cia o la dureza. Los ácidos grasos con cadenasde longitud de 18 carbones, son usualmente lasmás utilizadas. Longitudes de cadena más largacausarían ablandamiento por su alta solubilidaden aceite, mientras que cadenas más cortas tam-bién originarían ablandamiento, debido al mal con-tacto por la limitada solubilidad en aceite.

La presencia de cadenas ramificadas reduce laconsistencia, porque producen una estructuracristalina no uniforme. Las moléculas no satura-das de ácido graso no se usan como espesantesde las grasas ya que su relativa solubilidad enaceite reduce tanto su consistencia como su puntode goteo.

Números de consistencia NLGINúmero NLGI Penetración Trabajada a 25°C (dé-cimas de milímetro).

La consistencia, lo mismo que otras propiedades

físicas de las grasas a base de jabón, puedenmodificarse incorporándole ciertos agentes quí-micos llamados modificadores de estructura. Lanaturaleza polar de estos materiales ayudan a ladispersión de las moléculas del espesante.

El tamaño de la partícula también es un parámetroimportante que afecta la consistencia de las gra-sas a base de jabón.

Si el tamaño de la partícula se hace pequeño esdecir si la proporción de la superficie de área con-tra volumen disminuye los valores de penetracióntienden a aumentar.

Los tamaños óptimos de partícula se pueden ob-tener regulando cuidadosamente la temperatura du-rante el proceso.

Las grasas varían desde semi-líquidos muy sua-ves con una consistencia de crema espesa, has-ta sólidos duros parecidos a la cera. Se clasificanhabitualmente según el sistema NLGI desarrolla-do por el American National Lubricative GreaseInstitute (Instituto Americano de Grasas Lubri- can-tes).

Este sistema describe nueve grados desde 000, elmás suave, pasando por 00, 0, 1, 2, 3, 4, y 5,hasta 6, el más duro. Los grados más utilizadosson los 1, 2, y 3; los grados 1 y 2 suelen utilizarsepara la lubricación de puntos de apoyo rodantes,mientras el grado 3 puede ser requerido para pun-tos de apoyo operando a temperaturas más altas.


Se mide la consistencia utilizando un cono de untamaño y un peso específico llamado penetró-metro. Se coloca el cono con la punta apenas to-cando la superficie de la muestra de grasa. Luegose suelta el cono dejándolo hundir bajo su propiopeso durante 5 segundos.

Se mide la profundidad de la penetración del conoy luego se relaciona con la consistencia de la gra-sa. A mayor penetración del cono, más blanda esla grasa y su grado es bajo en el sistema.

ESTABILIDAD MECANICA

El trabajo mecánico, tal como el de una caja develocidades, puede descomponer la estructura deuna grasa y cambiar su consistencia. La mayoríade las grasas tienden a ablandarse ligeramentedurante un trabajo pesado y luego recuperan pocoa poco su consistencia original cuando el trabajoha terminado. La capacidad de una grasa para re-sistir a cambios en su consistencia durante el tra-bajo, manteniendo la lubricación se llama estabili-dad mecánica. Una grasa debe tener una estabili-dad mecánica adecuada, para mantener una lubri-cación eficiente particularmente cuando existen vi-braciones. Grasas inestables las cuales sésuavisan excesivamente, podrían eventualmente es-caparse de los cojinetes.

Ya que la mayor parte de las grasas demuestranun cambio de consistencia al hacerlas trabajar,las penetraciones suelen ser medidas antes y des-pués del trabajo de la grasa en lo que se llama untrabajador de grasa de 60 golpes dobles.

La estabilidad mecánica sé evalúa midiendo la con-sistencia de la grasa antes y después de trabajarladurante un período prolongado. Dos métodos co-rrientes de trabajo se utilizan; el primero hace tra-bajar la grasa varios miles de golpes en un trabaja-dor de grasa; el segundo muele una muestra de

Penetración Trabajada a 225CPenetración Trabajada a 225C(Décimas de milímetro)(Décimas de milímetro)

00000000000011

22

33

44

5566

445 - 475445 - 475

400 - 430400 - 430

355 - 385355 - 385

310 - 340 310 - 340 265 - 295265 - 295220 - 250220 - 250175 - 205175 - 205

130 - 160130 - 160

85 - 11585 - 115

Número NLGI Número NLGI

GrasaGrasa

Penetrómetro


grasa en un tambor de metal durante dos horascon un rodillo pesado.

Varios fabricantes de puntos de apoyo también hanencontrado sus propios métodos para probar la es-tabilidad mecánica de una grasa. Típicamente es-tos involucran operar un punto de apoyo lubricadocon una grasa durante un tiempo específico y lue-go evaluar la condición de la grasa y los compo-nentes del punto de apoyo.

Punto de goteoAl calentar una grasa a base de jabón, se suavizagradualmente hasta una temperatura crítica, a lacual se descompone su estructura y la grasa sederrite. La temperatura a la cual se produce estalicuación se llama punto de goteo. Si se deja en-friar después de llegar a este punto, es posibleque no recupere su consistencia original. El puntode goteo da, entonces, una indicación de la tem-peratura a la cual puede ser utilizada una grasa,

aunque hay muchos otros factores que se debentener en cuenta.

Una grasa no debe ser trabajada a la temperatu-ra de su punto de goteo, sino, por debajo de éste,entre 200 y 400 C. dependiendo del tipo de jabón.

Cuando una grasa se enfría, se endurece gradual-mente, hasta que llega a un punto en que ya estádemasiado dura para actuar como un lubricanteefectivo. La temperatura más baja de trabajo deuna grasa, está determinada principalmente por elaceite base.

Punto de goteo.

Trabajador de grasas.


El punto de goteo de una grasa se mide tradicio-nalmente calentando una muestra en una tasa aga-rrada a la punta de un termómetro. Se anota latemperatura en el momento en que cae la primeragota de grasa de un agujero en el fondo de la tasa.

En instrumentos más modernos, se mide la tem-peratura y la formación de la gota de aceiteelectrónicamente.

SEPARACION DE ACEITE

Bajo ciertas circunstancias el aceite base en unagrasa puede separarse del espesante. Algún gra-do de separación es esencial, de otra manera lagrasa no podría proveer una lubricación adecua-da. La formación de pequeñas cantidades de acei-te, en la superficie de la grasa, en recipientes al-macenados, es por lo tanto normal y no debecausar preocupación. Este aceite debe ser mez-clado con la grasa antes de ser utilizada.

La separación excesiva del aceite, en sistemas delubricación por grasa, puede causar problemas. Porejemplo, cuando la grasa es bombeada a presióna través de un tubo, el aceite base puede separar-se de su espesante, como si estuviera siendo fil-trado. En este caso, el aceite puede escaparse delos rodamientos que debe lubricar, mientras que eljabón se queda bloqueando el tubo.

Por esta razón, las grasas que deben ser bombea-das a través de tubos muy largos, deben ser fabri-cadas para que esto no suceda.

COMPATIBILIDAD

La separación de aceite puede también ocurrircuando se mezclan dos grasas.

El aceite base y los espesantes en cada grasaindividual, son escogidos cuidadosamente paraser compatibles y proveer las propiedades reque-ridas. El aceite base de una grasa puede ser in-compatible con el espesante de otra, de tal ma-nera que cuando las grasas se mezclan, la es-tructura de una o de ambas se rompe. Esto resul-tará en una pérdida de la eficiencia lubricante ypuede resultar en una falla total. Por lo tanto dosgrasas diferentes, normalmente, no deben mezclar-se en el mismo sistema. La compatibilidad de lagrasa con los empaques y otros componentes delsistema de lubricación es también importante ydepende de las propiedades del aceite base.


PropiedadesPropiedades SodioSodio Calcio (Calcio ( ConvencConvenc)) Calcio (Calcio (AnhidroAnhidro)) LitioLitio

Punto de goteo (°C)Punto de goteo (°C)

TemperaturaTemperaturamáxima de goteomáxima de goteo

Resistencia al aguaResistencia al agua11

Estabilidad mecánicaEstabilidad mecánicaEstabilidad a la Estabilidad a la oxidaciónoxidación

Protección contraProtección contraherrumbreherrumbreBombeabilidadBombeabilidad(en sistemas(en sistemascentralizados) centralizados)

Separación de aceiteSeparación de aceiteAparienciaApariencia

Otras propiedadesOtras propiedades

Volumen deVolumen deproducción y tendenciaproducción y tendencia

163 - 177163 - 177

121121

P - RP - R

RR

P - BP - B

B - EB - E

P - RP - R

R - BR - BSuave aSuave afibrosafibrosa

Adhesiva,Adhesiva,cohesivacohesiva

En decliveEn declive

96 - 10496 - 104

9393

B - EB - E

R - BR - B

P - EP - E

P - EP - E

B - EB - E

P - BP - BSuaveSuave

mantequillosamantequillosa


DisponibilidadDisponibilidadEPEP

135 - 143135 - 143

110110

EE

B - EB - E

R - ER - E

P - EP - E

R - ER - E

BBSuaveSuave


Sin cambioSin cambio


177 - 204177 - 204

135135

BB

B - EB - E

R - ER - E

P - EP - E

R - ER - E

B - EB - ESuaveSuave


LíderLíder

DisponibilidadDisponibilidadEP, reversibleEP, reversible

Complejo de CalcioComplejo de Calcio Complejo de LitioComplejo de Litio PoliúreaPoliúrea Organo-arcillaOrgano-arcilla

R - ER - E

R -BR -B

P - BP - B

R - ER - E

P - RP - R

B - EB - E

EP, antidesgasteEP, antidesgasteinherenteinherente


B - EB - E

R - ER - E

R - ER - E

B - EB - E

B - EB - E

SuaveSuavemantequillosamantequillosaDisponibilidadDisponibilidad

EPEP

243243

177177

B - EB - E

R -BR -B

B - EB - E

R - ER - E

B - EB - E

B - EB - E

SuaveSuavemantequillosamantequillosa

EstableEstable


260260

177177

R -ER -E

R -BR -B

BB

P - EP - E

BB

B - EB - E


Complejo de Aluminio Complejo de Aluminio

260 +260 +

177177

B - EB - E

R - ER - E

B - EB - E

R - BR - B

B - EB - E

En aumentoEn aumento

B - EB - E

DisponibilidadDisponibilidadEP, reversibleEP, reversible


260 +260 +

177177


B - EB - E

260 +260 +

177177

En aumentoEn aumento En decliveEn declive

11 P= pobre; R= regular; B= bueno; E= excelente1P=Pobre; R=Regular; B=Bueno; E=Excelente

CRITERIO DE SELECCIONDE LA GRASA

La escogencia de un lubricante para aplicacionesespecificas es un asunto que debe resolverse ar-monizando las características ya sea de los acei-tes o las grasas, con las exigencias de servicio,(tabla página siguiente) y sopesando las relativasventajas de cada una. En general la lubricación degrasa es la mejor opción para:

- Equipos que trabajan intermitentemente oque se guardan por largos períodos de tiem-po.

- Condiciones extremas de funcionamiento(a l -tas temperaturas, altas presiones, cargasde choque, bajas velocidades)

- Equipo bastante desgastado (las películasde grasa más espesa funciona bien en los es-pacios muertos agrandados).

Las grasas se utilizan para:

- Prevenir el desgaste.

- Reducir la frecuencia de la relubricación.

- Actuar como sellante.

- Proveer protección contra la corrosión y laherrumbre.

- Inhibir la oxidación.

- Suspender (actúa como un reservorio de aditivos sólidos)

- Proteger los sellos de caucho.


- Reducir la vibración y el ruido.

- Minimizar escapes, goteos y salpicaduras.

Por su consistencia, las grasas se mantienen másfácilmente en los alojamientos de los cojinetes yse facilita un diseño de sello más sencillo. Cuandolos sellos se gastan o deterioran, es más probableque la grasa permanezca en su sitio, mientras queel aceite escapa fácilmente. Esta es una ventajaespecial cuando se debe evitar la contaminacióndel lubricante, como en el caso de los equiposprocesadores de alimentos.

La grasa se comporta como un sellante natural alprevenir la pérdida del lubricante o la entrada demateriales extraños. La grasa se usa frecuente-mente para lubricar transmisiones y cadenas des-cubiertas ya que forma una barrera entre los con-taminantes y los componentes.

Las grasas se usan muy a menudo para compo-nentes que están aislados o son relativamente in-accesibles. En estas aplicaciones no sería prácti-co suministrar un colector de aceite o relubricarlos componentes con frecuencia.

La grasa necesita menor frecuencia de aplicaciónya que su alta consistencia resiste los arrastres.

Como la grasa posee gran resistencia al movimien-to, las funciones de alto y bajo torque, indican laescogencia de aceites u otros lubricantes fluidos.

La lubricación apropiada de los rodamientos nece-sita menores cantidades de grasa, que de aceite.

El aceite, sin embargo es más fácil de administrara todas las partes móviles de la máquina y se ma-neja más fácilmente cuando se drenan o se relle-nan los depósitos de los cojinetes y las cajas detransmisión cerradas.

El aceite también actúa como refrigerante. La gra-sa por su consistencia semifluida no está equipa-da para disipar el calor y no debe ser lubricante,en aplicaciones que involucren altas velocidades yexcesiva fricción.


USOS MULTIPLES

Las grasas se pueden formular para cubrir una am-plia escala de requisitos de aplicación,

Aunque el mercado de grasas se divide entre lossegmentos automotor e industrial, no siempre sehace énfasis en la distinción entre las característi-cas y la calidad que cada uno requiere.

Muchas aplicaciones industriales, pueden servir-se con las grasas de alta calidad para cojinetes deautomotores. En realidad, las especificaciones paraautomotores funcionan frecuentemente como guíaspara la selección de grasas industriales. Cierta-mente, algunos ambientes industriales requierenperfiles especiales de desempeño, tales como,resistencia al agua y alta estabilidad térmica paraser utilizadas en los laminadores de acero.

Los fabricantes de puntos de apoyo utilizan variosfactores en los cálculos para determinar las gra-sas adecuadas para los rodamientos.

El factor de la velocidad del punto de apoyo (ndm)es igual a la velocidad rotatoria en revoluciones porminuto (n) multiplicacda por el diámetro del círculoprimitivo (pitch cicle) del punto de apoyo en milí-metros (dm).

El diámetro del círculo primitivo se toma como elpromedio del diámetro interior (d) y del diámetroexterior (D) del punto de apoyo:

ndm = n x (d+D) 2

Los factores de velocidad máxima de los puntos deapoyo se han determinado para varios tipos de pun-tos de apoyo lubricados con grasa y aceite.

Requisitos de formulación y aplicaciones.

ServicioServicio RequisitosRequisitos

•• Alta TemperaturaAlta Temperatura •• EspesanteEspesante de alta temperatura de alta temperatura Aceite de alta viscosidad Aceite de alta viscosidad Aceite de alto punto de chispa Aceite de alto punto de chispa Grado más alto de NLGI Grado más alto de NLGI Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación

•• Baja TemperaturaBaja Temperatura •• Bajo porcentaje deBajo porcentaje de espesante espesante Grado más bajo de NLGI Grado más bajo de NLGI Aceite de baja viscosidad Aceite de baja viscosidad Aceite de bajo punto de fluidez Aceite de bajo punto de fluidez Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación

•• Amplio Rango deAmplio Rango de Temperatura de Temperatura de Operación Operación

•• EspesanteEspesante de alta temperatura de alta temperatura Buen Buen torque torque a baja temperatura a baja temperatura Buena capacidad de bombeo Buena capacidad de bombeo Baja evaporación Baja evaporación Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación Resistencia a la corrosión Resistencia a la corrosión

•• Bajo arrastre de aguaBajo arrastre de agua Baja atomización Baja atomización Consistencia firme Consistencia firme Resistencia a la herrumbre Resistencia a la herrumbre

•• Exposición al AguaExposición al Agua

•• Extrema PresiónExtrema Presión •• Vapores bajos de prueba de Vapores bajos de prueba de desgaste desgaste Valores altos de prueba EP Valores altos de prueba EP Aditivos sólidos, si son requeridos Aditivos sólidos, si son requeridos Aceite de alta viscosidad (preferido) Aceite de alta viscosidad (preferido)

•• Usual antidesgaste EPUsual antidesgaste EP Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación Resistencia a la corrosión Resistencia a la corrosión Aceptable capacidad de bombeo Aceptable capacidad de bombeo Resistencia al agua Resistencia al agua

•• MultiusosMultiusos

•• Bajo arrastre de agua Baja atomización Bajo atomización de agua Consistencia firme Consistencia firme Resistencia a la herrumbre Resistencia a la herrumbre


El factor k es la relación de la viscosidad real delaceite base a la viscosidad requerida para ase-gurar la lubricación adecuada a la temperaturade operación. k debe ser mayor de 1. Sí es menosde 1, se debe usar una grasa con aditivos EP.

El coeficiente a 23 da un indicación del efecto delmaterial del punto de apoyo y de la viscosidad delaceite base sobre la vida útil del punto de apoyo.Esto se puede determinar desde los cuadros su-plidos por el fabricante si se conoce el factor de lavelocidad del punto de apoyo y el factor k. Debeser mayor a 1.

La relación P/c es un factor que toma en cuenta lacarga del punto de apoyo. (c es el factor de cargadinámica y P es la carga equivalente tomando encuenta las cargas axiales y radiales). La relaciónP/c se puede usar junto con el factor de velocidaddel punto de apoyo para ayudar en la selección delos lubricantes.

Un cuadro de selección de viscosidad para los rodamientos,mostrando la viscosidad mínima del aceite base para una

lubricación adecuada a la temperatura de operación.

50.00050.000

20.00020.000

10.00010.000

5.0005.000

2.0002.000

1.0001.000

500500

200200

100100

Vel

oci

dad

(R

PM

)V

elo

cid

ad (

RP

M)

Viscosidad a la temperatura de operación (Viscosidad a la temperatura de operación (cStcSt))

Diá

met

ro in

teri

or

dec

reci

ente

Diá

met

ro in

teri

or

dec

reci

ente

del

pu

nto

de

apo

yod

el p

un

to d

e ap

oyo

11 22 33 1010 2020 5050 100100 200200 500500

DiámetroDiámetro

10 mm10 mm

20 mm20 mm

50 mm50 mm

100 mm100 mm

200 mm200 mm


REQUERIMIENTOS AUTOMOTRICES

La sociedad de ingenieros automotrices (SAE), ha clasificado las grasas para uso en auto-motores de acuerdo a la importancia de sus propiedades especiales, en aplicaciones es-pecíficas.

Importancia relativa de las propiedades de las grasas para automotores.

PropiedadPropiedad

•• EstabilidadEstabilidad mecánica y mecánica y estructural estructural

CojineteCojineteRuedaRueda

JuntasJuntasUniversalesUniversales ChasisChasis Chasis ELIChasis ELI MultipropósitoMultipropósito

•• ResistenciaResistencia a la a la oxidación oxidación •• ServicioServicio alta alta temperatura temperatura •• Protección Protección contra fricción contra fricción y desgaste y desgaste

•• CorrosiónCorrosión •• ArrastreArrastre

AA MM BB AA AA

AA MM BB AA AA

AA MM BB MM AA

MM AA MM AA AA

MM MM BB AA MMMM MM MM AA MM

* H= más alta; M= moderada; B= baja; (Reporte informativo SAE J310)* H= más alta; M= moderada; B= baja; (Reporte informativo SAE J310)


Cojinete de RuedaSon los componentes más críticos del engrase deun vehículo automotor. Se usan elementosrodantes, en su mayoría cojinetes cónicos quedeben funcionar bajo condiciones muy severasde peso y velocidad, en medios difíciles (lodo,agua, nieve, polvo, etc.). También están sujetos acargas de choque severas y a altas temperaturas,cuando se frena. Es muy importante que la grasadel cojinete de rueda no sangre o se suavice exce-sivamente; el escape resultante puede ocasionarla falla de los frenos.

Como, en los demás rodamientos, todas las cau-sas comunes de fallas de los cojinetes, tambiénson aplicables a los de las ruedas. Adicionalmente,estos cojinetes están expuestos a desgaste (unacondición que generalmente no se encuentra enlos rodamientos en otras aplicaciones).

Desgaste por rozamiento "Falsa Dureza": estees un tipo especial de daño en los cojinetes, quepuede ser producido si se somete a un cojinetecargado, a vibración de baja magnitud duranteun tiempo relativamente largo. Esta condición apa-rece en los cojinetes de rueda de los automóvilesque se transportan en tren o niñera por largas dis-tancias.

El desgaste por rozamiento también puede suce-der, aunque no muy comúnmente, por ciertas con-diciones de funcionamiento por ejemplo, manejarfrecuentemente en carreteras destapadas, some-tiendo el cojinete a periódicas cargas de choque.El desgaste por rozamiento también puede ocurrir

cuando un vehículo queda guardado por largo tiemposin moverlo. En este caso la vibración de la tierra ola edificación puede ser suficiente para originar eldesgaste del cojinete.

Generalmente la grasa se vuelve de un color caférojizo por la formación del óxido de hierro, comoresultado del roce. El óxido de hierro es un abrasi-vo, y rápidamente puede crear depresiones en losrodamientos.

La corrosión por roce aparentemente depende dela combinación de carga del cojinete, velocidad devibración y ángulo de oscilación. La metalurgia delcojinete parece tener poca influencia en el des-gaste por roce. El único remedio para este proble-ma es sacarle la carga a los cojinetes de rueda,levantando con gato el vehículo, durante los aca-rreos por largas distancias o almacenamiento porperíodo prolongado.

El tipo de grasa que se usa, también puede afec-tar el fenómeno de desgaste por roce. Algunas gra-sas retardan el desgaste aunque no lo eliminan.Las buenas propiedades antidesgaste, tampoco ga-rantizan la protección contra desgaste por roce.Sin embargo, sí tiene un buen efecto la viscosidaddel aceite base, la consistencia, las característi-cas de sangrado y los aditivos. Una grasa mássuave con una viscosidad de aceite base relativa-mente baja y una mayor tendencia al sangrado,podría brindar una mejor, aunque no completa pro-tección, que una grasa más dura, dependiendo deladitivo presente.


Vida activa del cojinete de ruedaComo todos los demás rodamientos, la vida delos rodamientos de rueda es impredecible. Inclu-so en cualquier momento pueden fallar los coji-netes lubricados y mantenidos debidamente. Lamejor forma de lograr una vida óptima del cojine-te es utilizar el tipo de grasa e intervalos de en-grase recomendados por el fabricante del vehículoy establecer practicas de mantenimiento que eli-minen las causas más comúnes de fallas en loscojinetes.

Grasas para juntas universalesLa grasa para juntas universales es capaz de so-portar cargas pesadas y posee las demás propie-dades relacionadas en la tabla (página anterior).Algunas grasas de rodamientos de ruedas, se usanfrecuentemente para esta aplicación.

Grasa para chasisLas grasas para chasis (Tabla), se aplican conpistola a través de accesorios y en los intervalosque sugiere el fabricante del equipo. Una grasa conuna viscosidad aparentemente alta, con un índicealto de corte, puede ser necesaria para el serviciopesado.

Grasa para chasis de intervalos extendidos delubricación (ELI)Estas grasas se utilizan en las suspensiones,drivelines, y sistemas de dirección que tienen unio-nes selladas de fábrica o un ensamblaje que norequiere relubricación en intervalos comparativa-mente largos.

Grasa multiprósitoEstas grasas cumplen los requisitos de desem-peño para chasis, cojinetes de rueda, lubricaciónde juntas universales y otros usos misceláneos

automotrices como el del servicio de quinta rueda.Algunos lubricantes ELI de chasises son satisfac-torios como grasa multiusos.

Grasas de extrema presión (EP)Aunque no están designadas por el uso, estaterminología se aplica a las grasas con alta capa-cidad de llevar carga, como lo determinan las má-quinas Timken o de cuatro bolas. Las propiedadesEP pueden incorporarse en cualquiera de los tiposde uso, más frecuentemente a aquellas designa-das como multiuso o ELI.


APLICACIONES EN ACERIAS

Históricamente las chumaceras han sido fundamen-tales en la industria ferrometálica, particularmenteen labores de laminación. Sin embargo, las aceríasmás nuevas usan gran cantidad de rodamientos.

En acerías los cojinetes de mesa y cuello cilíndri-co están sujetos a condiciones difíciles de servi-cio. En este medio hostil se sabe que los cojine-tes de rodamientos, transmiten fuerza y soportancarga más efectivamente que los cojinetes planos.En el proceso de laminación, los espacios entrelos rodillos se reducen, después de cada paso con-secutivo del lingote. Los cojinetes deben por tantotolerar el alto impacto inicial de carga y luego man-tener la carga por largos períodos hasta que el lin-gote se adelgace a las dimensiones finales pres-critas.

Los rodamientos, también son componentes im-portantes de grúas, cargadores, correas transpor-tadoras y quemadores.


Una copa de grasa.

METODOS DE APLICACION DE LAGRASA

La grasa se puede aplicar de varias formas, de-pendiendo del número de cojinetes u otras piezasmóviles comprometidas y de las condiciones bajolas cuales funciona una máquina en particular. Losmétodos de aplicación van desde el manual, en suforma más simple, hasta los sistemas de provi-sión de grasa centralizados y completamente au-tomáticos.

Empacado manualEl sistema de aplicación más simple es el de lle-nar a mano con grasa, ciertos tipos de cojinetesantes del ensamblaje final o al momento de larelubricación. El relleno manual es despilfarrador ydeja que la mugre u otras materias extrañas pene-tren al cojinete con la grasa.

Engrase por copa de compresiónEste mecanismo se atornilla directamente en elensamblaje de los cojinetes y es ampliamenteutilizado en ciertos tipos de maquinaria. La copase llena con grasa y la tapa se atornilla hacia aba-jo lo suficiente para engranar una rosca. La grasase coloca dentro del cojinete dándole vuelta conti-nuamente a la tapa; la tasa de alimentación gene-ralmente la marca el número de vueltas por hora,por día, o por cualquier otra unidad de tiempo, de-pendiendo de las necesidades. A pesar de consi-derarse una mejora comparada con la manual, estesistema falla en dar al cojinete una cantidad unifor-me y eficiente de grasa y requiere de frecuenteatención.

Engrase de copa automáticoEste método es un refinamiento del vaso de com-presión, se trata de un reservorio lleno de grasacon un émbolo forrado en cuero y activado por unresorte que empuja lentamente la grasa dentro delcojinete. La válvula de rosca de la base delreservorio se puede activar o desactivar en cual-quier punto intermedio para regular la salida o elflujo de grasa. Ninguno de los dos tipos de copade grasa se recomienda para uso bajo condicio-nes de grandes variaciones de temperatura que pue-dan afectar la consistencia de la grasa.


Aplicación por presiónEl método que se utiliza con más frecuencia paraaplicar la grasa es el de accesorios de presión. Lagrasa se puede aplicar por medio de una pistolade grasa, que se opera manualmente o por unida-des eléctricas o de aire comprimido. Estos acce-sorios de presión pueden enroscarse directamen-te dentro del alojamiento del cojinete. Cuando lagrasa se aplica en la parte de arriba bajo presión,se abre una válvula de flotador que permite el flujode grasa dentro del área del cojinete. Cuando sequita la presión, la válvula se cierra para aislar elcojinete de la mugre y prevenir escapes que pue-den surgir en el cojinete por la presión de retorno.Existen accesorios de presión en diferentes canti-dades de diseño, que se adaptan a varias aplica-

ciones.

Se prefieren los accesorios de presión a los devaso por las siguientes razones:

- La lubricación por presión permite sacar achorro la grasa antigua y los contaminantesdel cojinete.

- Los accesorios de presión protegen másefectivamente el cojinete de la entrada de par-tículas extrañas.

- Los sistemas de presión se espera quebrinden una lubricación más eficiente porqueel desperdicio de grasa es mínimo.

Sistema Automático de Engrase.

ResorteResorte

Cámara Cámara de descargade descargaPistónPistónCámara Cámara

IntermediaIntermedia

De la bombaDe la bomba

Retorno Retorno

Válvula Válvula

Al Al CojineteCojinete

Al CojineteAl Cojinete


Sistemas centralizados de engraseLos sistemas centralizados de engrase son mu-cho más confiables y económicos que los méto-dos de engrase manual descritos anteriormente.Los sistemas centralizados permiten la lubricaciónde gran número de cojinetes y partes móviles mien-tras la máquina está funcionando. Más importanteaún, los sistemas centralizados eliminan el poten-cial de lesiones asociadas con los sistemás ma-nuales y facilitan el suministro de grasa al cojinetey accesorios cuyo acceso generalmente es difícily peligroso.

Los sistemas centralizados automáticos suminis-tran la grasa en cantidades medidas a muy distin-tos sitios. Básicamente los sistemas automáticosconsisten de una bomba, que produce la presiónrequerida para empujar la grasa a través de lasválvulas medidoras, líneas, y conexiones de man-guera flexibles hacia todos los puntos de cojineteque requieren lubricación. La bomba puede ope-rarse manualmente, con un motor, o ser acciona-da por alguna pieza de vaivén.

La frecuencia de la operación se controla manual-mente o a través de un reloj eléctrico que se puedeajustar para que funcione a los intervalos que serequieran.

Las recientes innovaciones a la lubricación centra-lizada incluyen cronometraje electrónico, progra-mación por computador y diseños modulares


CONSIDERACIONES SOBREMEDIO AMBIENTE

Los aspectos del medio ambiente continuarán te-niendo una gran incidencia en la industria de gra-sas lubricantes tanto para el fabricante como parael usuario, tal como ocurre con los demáslubricantes y áreas de lubricación.

La biodegradabilidad es un tema ambiental de ex-cepcional importancia aunque no el único.

Otros factores importantes que afectan el medioambiente son:

- Toxicidad de los productos terminados.

- Uso de metales pesados (tales como plomoy antimonio).

- Uso del cloro para mejorar el desempeño EP.

- Aplicaciones de unidades selladas para redu-cir la cantidad de grasa que se usa.

- Grasas como las fórmulas poliméricas queminimizan las pérdidas por escapes o a sesacan de la pista, o grasas resientes a esca-pes que se usan en minería)

APLICACIONES DELICADAS

Cualquier aplicación que involucra exposición a loselementos es susceptible a que la grasa se esca-pe o salga por arrastre. Las industrias y sus típi-cas aplicaciones que tienen él más alto potencialde afectar el medio ambiente son:

- Ferrocarril (grasas curvas y de zapatas).

- Minería (grasas de transmisiones abiertas).

- Acero (lubricantes de laminadores).

- Agricultura (lubricantes de recolectoras dealgodón).

- Construcción (lubricantes de excavadoras).

- Marítima.

- Forestal (lubricantes de levas).


BIODEGRABABILIDAD

Mejorar la capacidad de los componentes de lagrasa para que se degraden como resultado de unproceso biológico natural, es el área de más activi-dad dentro de la industria de grasas. Las grasasbiodegradables se componen esencialmente de losmismos químicos como los de los producto nodegradables,

El componente primario que afecta la biodegra-dabilidad es la clase de aceite base utilizado enla fórmula. Se deben usar aceites vegetales y/osintéticos porque los aceites minerales no son rá-pidamente biodegradables.

75 - 95 %75 - 95 %Base fluidaBase fluida

5 - 20 %5 - 20 %EspesantesEspesantes

1 a 8 %1 a 8 %AditivosAditivos

Aceites vegetalesAceites vegetales

Aceites sintéticosAceites sintéticos

JabonesJabonesconvencionalesconvencionales Inhibidores de oxidaciónInhibidores de oxidación

Inhibidores de corrosiónInhibidores de corrosiónAgentesAgentes anti anti-desgaste-desgaste

EP, polímerosEP, polímeros

base en litio 12-hidroxiestearato o en la químicadel jabón de complejo de litio el aceite y elespesante se calientan a 4000 F. A esta tempera-tura, el aceite vegetal se oxidaría. Por tanto, lasgrasas biodegradables se elaboran de jabón de cal-cio que tiene una temperatura de cocción más bajapero que también tiene limitaciones de desempe-ño.

Las grasas biodegradables se han elaborado tam-bién de arcilla, poliúrea y jabones de complejo dealuminio pero todas tienen limitaciones de desem-peño/costo.

Las especificaciones de métodos estandarizadosde prueba de las grasas biodegradables es un áreaen desarrollo. Actualmente, las pruebas delubricantes solubles en aceite incluyen CECL-33-T-82 con un criterio de aprobación de 70-80% depérdida y la prueba Sturm Modificada con un cri-terio de aprobación de 60% o más.

El grupo de trabajo de Grasas y Medio Ambientedel Instituto Europeo de Lubricantes de Grasas(ELGI) está desarrollando las especificaciones deprueba (usando la prueba CEC modificada para usocon grasas) para medir la biodegradabilidad de lagrasa. Esta prueba se denomina CEC L-33-A-94.El reto al utilizar aceites vegetales es su limitación

para altas temperaturas y los aceites sintéticosson costosos. Si se requiere alto desempeño, laaditivación de estos productos se convierte tam-bién en un reto.

Por ejemplo, en la fabricación de las grasas quemás se usan en las aplicaciones multiusos con


RESPONSABILIDAD GLOBAL

Históricamente las consideraciones de costo ydesempeño eran primordiales en determinar cómose formulaban y fabricaban las grasas. Ahora, unconcepto más global demanda la consideración devarios factores adicionales como:

- Restricciones ambientales.

- Biodegradabilidad.

- Amplitud de conciencia del posible impacto enel medio ambiente a lo largo del ciclo de vidade un producto desde su formulación y fabri-cación hasta su utilización final.

- Mayor información en la etiqueta delproducto respecto al correcto manejo, uso,disposición y peligros potenciales.

PRUEBAS DE GRASAS

Las especificaciones estandarizadas de las prue-bas imparten las guías para determinar y verifi-car las características importantes del desempe-ño de las grasas. Los usuarios pueden identificarlos criterios de desempeño requeridos utilizandotales especificaciones y controlar los surtidos quellegan para asegurar el cumplimiento del productocon tales criterios. Las especificaciones típicas delas grasas para automotores, industrial y uso mili-tar se resume en el ánexo A. También se incluyenlas especificaciones y estándares internacionalescomunes (Europeos y Japoneses).

La lista de las pruebas de grasa común de la Tabla(Indice de pruebas de grasas) no cubren todas laspruebas ideadas para determinar las característi-cas de las grasas bajo varias condiciones. Sin em-bargo, es una compilación de las pruebas usadasmás frecuentemente. La mayoría de ellas se ciñena las pautas desarrolladas por varias organizacio-nes que elaboran los estándares.

Las pruebas no estandarizadas se emprendenpara evaluar las características de las grasas bajoaplicaciones o ambientes de operación específi-cos.

A continuación se incluye una guía de la nomina-ción y alcance de las pruebas estandarizadas máscomunes.

Estas pruebas se usan para determinar las ca-racterísticas más importantes de desempeño de


las grasas. Una copia actualizada de la especificación de cada prueba suminis-trará una completa descripción de los parámetros, aparatos, procedimientos ycriterios de evaluación de resultados de la prueba.

CaracterísticasCaracterísticas EspecificacionesEspecificacionesPruebaPrueba

IP*IP*

Resistencia al sangradoResistencia al sangrado

DenominacionesDenominaciones

CorrosiónCorrosión

Extrema presión /Extrema presión /antidesgasteantidesgaste

Identificación y controlIdentificación y controlde calidadde calidad

Resistencia a laResistencia a laoxidaciónoxidación

FTM 321.3FTM 321.3ASTM D - 1742ASTM D - 1742

ASTM D - 1743ASTM D - 1743EMCOREMCOR

ASTM D - 4048ASTM D - 4048

ASTM D - 2596ASTM D - 2596ASTM D - 2509ASTM D - 2509ASTM D - 2266ASTM D - 2266OptimolOptimol SRV SRV

ASTM D - 2265ASTM D - 2265

ASTM D - 942ASTM D - 942ASTM D - 3527ASTM D - 3527ASTM D - 3336ASTM D - 3336

DIN - 51806DIN - 51806SKF RDFSKF RDF

220220

326326239239

142142

Separación de aceite (estático)Separación de aceite (estático)Separación aceite presiónSeparación aceite presión

Prueba de corrosiónPrueba de corrosiónCorrosión del aceroCorrosión del aceroCorrosión del cobreCorrosión del cobre

Cuatro - bolasCuatro - bolasMétodo - Método - TimkenTimkenDesgaste de cuatro bolasDesgaste de cuatro bolasOscilaciónOscilación

Punto de goteoPunto de goteo

Oxidación de bombaOxidación de bombaVida del cojinete de ruedaVida del cojinete de ruedaDesempeño a alta temperaturaDesempeño a alta temperaturaCojinete de rodilloCojinete de rodilloAltas temperaturas y velocidadesAltas temperaturas y velocidades

Viscosidad aparenteViscosidad aparente

Capacidad de / BombeoCapacidad de / Bombeo

Estabilidad de corteEstabilidad de corte

EscapeEscape

Resistencia al aguaResistencia al agua

ASTM D - 1092ASTM D - 1092

ASTM D - 4693ASTM D - 4693U.S.U.S. Steel Steel LT37 LT37

ASTM D - 217ASTM D - 217ASTM D - 1831ASTM D - 1831ASTM D - 4290ASTM D - 4290

ASTM D - 1263ASTM D - 1263

ASTM D - 1264ASTM D - 1264ASTM D - 4049ASTM D - 4049

5050

215215

A la rata de corte de 16A la rata de corte de 16

TorqueTorque de baja temperatura de baja temperaturaMovilidadMovilidad

PenetraciónPenetración multiempo multiempoEstabilidad de rodamientoEstabilidad de rodamientoFiltración del cojinete de ruedaFiltración del cojinete de rueda

Barrido por aguaBarrido por aguaRociado por aguaRociado por agua

Velocidad constante deVelocidad constante delas juntaslas juntas

CVJCVJ Desempeño CVJDesempeño CVJ

* Instituto de Petróleo (Reino Unido)


TipoTipo Prueba cojinetePrueba cojinete CargaCarga

SKF R2FSKF R2F 22312 M.C422312 M.C4

6204 2Z (C3)6204 2Z (C3)

3020630206

7312, 31312A,7312, 31312A,29412B29412B

Cojinete de cono,Cojinete de cono,D= 6.3.5 mm y 49 mmD= 6.3.5 mm y 49 mm

Velocidad (Velocidad ( rpmrpm))

IP 168 / 79IP 168 / 79

SKF ROFSKF ROF

FAG KSMFAG KSM

FAG FE 9FAG FE 9

FAG FE 8FAG FE 8

Tendencia alTendencia alescape de lasescape de las

grasasgrasas

63086308

72067206

1500, 2500, 35001500, 2500, 3500

20000, 10000, 600020000, 10000, 6000

3000, 15003000, 1500

7.5 / 75 / 750 / 1500 /7.5 / 75 / 750 / 1500 /30003000

660660

1200 a 100001200 a 10000

3000, 60003000, 6000

Radial (N)Radial (N) Axial (N)Axial (N)

85108510

133413345050

----

--

TensiónTensióndede

correacorrea

100100

45004500

15001500

3000300045004500

80000,80000,50000,50000,20000,20000,10000,10000,50005000

--

Temperatura Cojinete (C)Temperatura Cojinete (C) Duración (Duración (hrhr))

< 150< 150

Criterio de clasificaciónCriterio de clasificación

< 177< 177

< 170< 170

< 250< 250

< 250< 250

< 250< 250

104104

480480500500

A fallaA falla

11

A fallaA falla

500 ó a falla500 ó a falla

66

Condición y distribución de grasa, condición de cojineteCondición y distribución de grasa, condición de cojinete

Temperatura del cojinete, condición del cojineteTemperatura del cojinete, condición del cojinete

Tiempo de marchaTiempo de marcha

Aumento deAumento de torque torque, temperatura, temperatura falla de, temperatura, temperatura falla detiempo de marcha, condición del cojinete y la grasa,tiempo de marcha, condición del cojinete y la grasa,desgaste del cojinetedesgaste del cojinete

Tiempo de marchaTiempo de marcha

Aumento deAumento de torque torque, temperatura condición de distribución de, temperatura condición de distribución degrasagrasa

Distribución de grasa, % de pérdida de grasa ASTMDistribución de grasa, % de pérdida de grasa ASTM

Pruebas de Cojinetes usados ampliamente en Europa

En la Tabla se provee una descripción de las pruebas de cojinetes lubricados con grasa que se usan máscomúnmente en Europa.


GUIA PARA PRUEBAS COMUNES

ASTM D-217: Penetración del cono de la gra-sa lubricante.Una medida de la distancia, en décimas de unmilímetro, que un cono, de peso y dimensión pre-cisas, penetra una muestra de grasa a 250 C du-rante 5 segundos.

ASTM D-2265: Punto de goteo de grasa lubri-cante.Determina la temperatura a la cual la grasa pasade un estado semisólido a uno líquido.

ASTM D-4049: Resistencia de la grasa lubri-cante al rociado de agua.Capacidad de la grasa de adherirse a un panel deacero inoxidable cuando se somete al rociado di-recto del agua.

ASTM-D 1264: Características de arrastre poragua de las grasas lubricantes.Resistencia de la grasa al arrastre por agua deun cojinete cuando marcha bajo las condicionesprescritas.

ASTM-D 1743: Propiedades preventivas de co-rrosión de las grasas lubricantes.Diferencia las características inhibidoras de co-rrosión de las grasas lubricantes bajo condicio-nes de prueba específicas.

ASTM D-2266: Características de prevenciónde desgaste de las grasas lubricantes.

Evaluación de la capacidad de la grasa para preve-nir el desgaste en las aplicaciones de deslizamientode ac.ero sobre acero.

ASTM D-2509: Medición de las propiedades EPde las grasas lubricantes.Se utiliza para diferenciar las grasas que mues-tran niveles bajo, medio, o alto de las caracterís-ticas EP utilizando “Timken Tester”.

ASTM D-2596: Medición de las propiedades EPde las grasas lubricantes (método Four-Ball).Provee el método de diferenciación de las gra-sas que poseen características de niveles de ex-trema presión bajo, medio y alto.

ASTM D-3527: Vida de la grasa del cojinete derueda.Evalúa la vida de desempeño a alta temperaturade la grasa de cojinete de rueda.

Sistema de prueba “Optimol SRV”Determinar la fricción y el desgaste de loslubricantes y materiales bajo condiciones de osci-lación.

Corrosión del acero Estándares IP 220, NF60135, SIS 155130, DIN 51802 del métodoEMCOR.Las propiedades preventivas de corrosión en elacero de las grasas lubricantes se determinan ex-clusivamente bajo condiciones dinámicas por me-dio de estos estándares, comúnmente conocidocomo: el método EMCOR, que fue originalmente


desarrollado por SKF.

DIN 51806: Prueba mecánico-dinámica de lasgrasas de los descansos de cojinetes de roda-miento.El objetivo de la prueba es el de determinar el com-portamiento de las grasas lubricantes en los coji-netes de rodillos en condiciones (diferentes tem-peraturas y velocidades) que sean representativasdel funcionamiento práctico. De acuerdo a DIN51825 esa temperatura se considera la temperatu-ra máxima de servicio al que la grasa pasa la prue-ba de recorrido B.

SKF RDF: Pruebas de las grasas lubricantespara altas temperaturas y altas velocidades.El procedimiento de prueba SKF, RDF predice laconveniencia de las grasas lubricantes para servi-cio en altas condiciones de temperatura, a altavelocidad (hasta 20000 r.p.m.) y relativa pocacarga sobre el cojinete (6204 2Z/C3).

Prueba Kugelfischer FAG FE 8.El desempeño de la grasa en el equipo de la prue-ba FE 8, donde se miden la temperatura, torque ydesgaste, se puede utilizar para indicar su conve-niencia en una aplicación específica de serviciocuando están bien definidos el tipo de cojinete, lavelocidad, la carga y temperatura de funcionamien-to.

CVJ Juntas de velocidad constante.El uso de las juntas de velocidad constante (CVJ)para transmitir fuerza entre la unidad conductora y

las ruedas de los carros particulares, ha aumen-tado significativamente en los últimos años. La ex-periencia ha demostrado que los complicados pro-cesos de fricción se pueden reproducir en las prue-bas de laboratorio solamente hasta cierto límite;es decir se necesitan pruebas orientadas a la prác-tica que solamente se puede realizar directamen-te en las juntas de velocidad constante.


ESPECIFICACIONES DE LA GRASAANEXO (A)

Las siguientes son especificaciones oestipulaciones representativas de grasas para lasnecesidades de aplicaciones automotrices, indus-triales, y militares. En cada caso la identificacióno requerimiento de la especificación se entrega conuna pequeña exposición de su área de aplicación.

REQUERIMIENTOS SIDERURGICOS

Fuente: Manual de Lubricación del Ingeniero, USS1981.

Grasa para cuello de cilindro,Requisito No. 340Aplicaciones: La grasa cuello cilindrico se usaen los cojinetes de cuello cilíndrico para losdebastadores, lingotes, fresadoras y laminador deplancha de la tela, bronce, metal babit o combi-nación y tipos segmentados. Estos cojinetes es-tán sometidos a grandes cantidades de agua y lu-bricación límite. El método de aplicación se hacepor sistema de lubricación centralizado, en ciclosde cinco a diez minutos de tiempo. En algunoscasos, estos sistemas sirven los tornillos y tuercasdel laminador, cojinetes cónicos, cojinete de rodi-llo, etc.

Grasa de extrema presión,Requisito No. 350Aplicaciones: Las grasas EP se usan en tempe-raturas de funcionamientos normales, de 660 C

(no exceder 930 C) en rodillos de refuerzo, rodillode trabajo y cojinetes de mesa; esto incluye con-diciones que se hallan en cojinetes de bola, derodillo y planos y lubricación de uso general don-de hay grandes cantidades de agua. La grasa deextrema presión necesita ser suministrada pormedio de sistemas centralizados de lubricaciónbajo una amplia escala de temperaturas.

Grasa EP trabajo extra,Requisito No. 352Aplicaciones: La grasa EP Trabajo Extra se utili-za para temperaturas de funcionamiento másaltas, de 930 C, pero que no excedan los 1210 C,de los rodillos refuerzo, rodillos de trabajo y coji-netes de mesa. Estas condiciones se hallan enlos cojinetes de bola, de rodillo y planos y lubri-cación de tipo general donde hay gran cantidadde agua. Esta aplicación también necesita sersuministrada a través de un sistema centralizadode lubricación bajo una escala amplia de tempe-raturas.

Grasas EP de extrema temperatura,Requisito No. 355Aplicaciones: Las Grasas EP Extrema Tempera-tura se utilizan para lubricar cojinetes de bola yrodillo que cubren una gran escala de condicionestales como exposición al agua, presión extrema,alta y baja temperatura, corte y oxidación. Estascondiciones usualmente prevalecen en los rodillosde los motores de ventiladores, cojinetes de ruedadel carro del quemador, de hornos de recolección,hornos de secado, plantas de concreto, y fosos de


recalentamiento en los que el lubricante debe ser-vir por largos períodos bajo severas condiciones sinningún reaprovisionamiento.

Grasa EP alta temperatura,Requisito No. 370Aplicaciones: La grasa multiusos, alta temperatu-ra, se utilizan para la lubricación de cojinetes debola y rodillo que cubren una amplia escala de con-diciones tales como exposición al agua, alta y bajatemperatura, corte, oxidación y extrema presión.Estas condiciones se encuentran generalmente enlos cojinetes de motor, cojinetes de rueda, cojine-tes de fresadora de trabajo pesado y sistemas depresión que necesitan buenas movilización a ba-jas temperaturas y en los que el lubricante debeservir por largos períodos de tiempo bajo condicionesseveras sin ningún reaprovisionamiento.

Grasa de cojinetes de bola y rodillo,Requisito No. 371Aplicación: La grasa multiusos, alta temperatura,se utiliza para lubricar los cojinetes de bola y rodi-llo que cubren una amplia gama de condicionestales como exposición al agua, alta y baja tempe-ratura, corte y oxidación. Estas condiciones sepresentan en los cojinetes de motores eléctri-cos, cojinetes de rueda, cojinetes de palan-cas de engranaje, cojinetes de transportado-res, y sistemas de presión que demanden bue-na movilidad a baja temperatura y en las queel lubricante debe servir por largos períodos detiempo bajo condiciones severas sin ningúnreaprovisionamiento.

Grasas temperatura extrema,Requisito No. 372Aplicación: La grasa de extrema temperaturase usa para lubricación de cojinetes de bolay rodillo que cubren una amplia escala de con-diciones tales como exposición al agua, alta ybaja temperatura, corte y oxidación. Estascondiciones generalmente prevalecen en loscojinetes de cualquier ventilador de motor,cojinetes de rueda del carro de horno, hor-nos de recolección, hornos de secado, plan-tas de concreto, y fosos de recalentamientoen los que el lubricante debe servir bajo se-veras condiciones sin ningún reaprovis io-namiento.

Grasa para chumaceras ferroviarias(especificaciones AAR M-917-64, versión con-densada), requisito No. 374Aplicaciones y requisitos de prueba de servicio.

a.) Para la aprobación de la Asociación Ame-ricana Ferroviaria (AAR) la grasa debe lubricarsatisfactoriamente cada cojinete de rodillo delos vagones durante una prueba de simulaciónde servicio de ocho semanas en el LaboratorioCentral de Investigaciones de la AAR.

b.) La grasa debe mantener una consistenciaestable en los montajes de los cojinetes conuna penetración no inferior a 325 o más de 385a 250 C durante la prueba acelerada de ochosemanas.

Grasas de taller de servicio,


Requisito No. 375Aplicaciones: La grasa de taller de servicio seusa para operaciones en condiciones comunescon cojinetes de bola, rodillo y planos, inclu-yendo cuellos de cilindro y lubricación de tipogeneral, donde hay grandes cantidades de aguaen las que la adherencia al metal es esencial.Esta aplicación requiere también de sistemasde suministro en masa para uso en toda la plan-ta.

Grasa de bloque,Requisito No. 400Aplicación: Los bloques de grasa se puedencortar según pedido en distintos tamaños yse aplican manualmente a los cuellos de lafresadora de rodillo. Se necesitan distintasconsistencias para las varias temperaturas deoperación. Debe ser resistente al agua perosin embargo emulsionar hasta cierto punto porlo que forma una película lubricante en los cue-llos rodantes de la fresadora sin romperse odesmoronarse bajo diversas condiciones detemperatura.


ESPECIFICACIONES FEDERALES:GRASAS, INDUSTRIALES Y DE USO

GENERAL

Espec. FederalVV-G-632a, Septiembre 18 1967

Las especificaciones generales están disponiblesen los departamentos de Marina y de Defensa.

Estas especificaciones cubren las grasas lubrican-tes que se quieren usar en la lubricación de ma-quinaria que esté equipada con copas de gra-sa tipo compresión.

Finalidad del uso: NLGI Grado 1: Para usarse enuna escala de temperaturas de -23 hasta + 490C;grado 2: -18 hasta + 540C; grado 3: -12 hasta +600C.

Todos estos grados de grasa bajo esta pauta sonresistentes al agua y por tanto apropiados parausarse bajo condiciones donde hay presencia dehumedad.

Ninguno de los tres grados de grasa de estas pau-tas de deben utilizar en equipo automotor o deartillería. A estas grasas no se les puede inhibircontra la oxidación y por tanto no pueden preve-nir la corrosión bajo condiciones adversas. Parala lubricación de equipo automotor y de artillería,úsese MIL-G 10924.

ESPECIFICACIONES MILITARES

GRASA MULTIUSO, MIL-G-23549C, Marzo 31, 1981.

Las especificaciones federales están disponiblesen los departamentos de la Armada y de Defensa.

Esta pauta cubre los requisitos de una grasa tipoúnico de uso general (bisulfuro de molibdeno) parauso extenso a temperaturas hasta de 1770C, y porperíodos breves a temperaturas de hasta 2040C.

INTERNATIONAL HARVESTER

Materiales de Ingeniería.Especificación B-27International HarvesterEstas pautas cubren los requisitos generales degrasas lubricantes de la compañía.

Las grasas lubricantes deben ser productos sóli-dos a semisólidos de una dispersión de agentesespesantes y lubricantes líquidos. Se podrían in-cluir otros ingredientes que brinden propiedadesespeciales. La base de jabón debe se Litio 12-hidroxiestearato. El material debe ser combatiblecon otras fuentes aprobadas y satisfactorio paraser usado como grasa lubricante.

GENERAL MOTORS CORPORATION

Especificaciones GM 6031-M, Julio 1970, Gra-sa Multiusos.General Motors Corporation.Aplicación: Para lubricación automotriz de suspen-


sión frontal de juntas de bola, cojinetes de rueda yarticulaciones del timón.

FORD MOTOR COMPANY

Especificaciones ESW- M1C87A,Enero 1979, Grasa NLGI Grado 1Ford Motor Company.Aplicación: Grasa que se usa como un lubricantede larga duración del alojamiento del mecanismode dirección.

CHRYSLER CORPORATION

Especificación MS 3551E(Parte No 2264833), Noviembre 23, 1976Adhesivo de grasa lubricante- Grado 2Chrysler Corporation.Aplicación: Grasa lubricante apropiada para usar-se en suspensión sellada y en las juntas de rue-da de la varilla de dirección.

EUROPEAS

DIN 51825, Junio 1981, Grasa LubricantesDIN Normen, estandar Alemán.Aplicación: Esta norma se aplica a las grasas lu-bricantes NLGI clases 0 a 4 según el

DIN 51818para lubricación de rodamientos, cojinetesdeslizadores y superficies deslizantes para utili-zarse en un rango de temperatura de servicio de -20 hasta + 1400C.

ESTANDARES DE LA INDUSTRIA JAPONESA

GRASA LUBRICANTE, JIS K 2220-1984Estandares de la Asociación Japonesa.Aplicación: Este estandar se refiere a la grasa lu-bricante que debe utilizarse principalmente comolubricante de varias piezas de maquinaria y condi-ciones de servicio que incluyen rodamientos, coji-netes de rueda y de chasis de automóvil, sistemásde lubricación central, cargas pesadas, engrana-jes y fines generales.

ESPECIFICACIONES DE DESEMPEÑODE GRASA AUTOMOTRIZ

ASTM D-4950 Categoría “L”LA: Para lubricación frecuente 3,200 km (2,000millas) o menos.LB: para rango de temperatura amplio.

ASTM D-4950 Categoría “G”GA: Para rangos limitados de temperatura.

GB: Para rangos amplios de temperatura frecuen-temente tan alto como 1200C. ocasionalmente tanalto como 1600C.

GC: Nivel más alto de desempeño.

NLGI Marcas de CertificaciónGC: Lubricante automotor de cojinete de rueda.

GC-LB: Lubricante automotor de cojinete de rue-da y de chasis.

LB: Lubricante automotor de chasis


Guía de requisitos de automotores por categoría de grasa.

ASTM

D - 217

LA LB GA GB

D - 566 *

o ASTM

D - 2265

D - 1264

D - 1742

D - 1743

D - 2266

D - 2596

D - 3527

D - 4170

D - 4289

D - 4290

D - 4693

Penetración

Punto de goteo

Lavado por agua

Separación de aceite

Protección oxidación

Desgaste 4 bolas

Extrema presión 4 bolas

Vida de alta temperatura

Desgaste por rozamiento

Compatibilidad elastómera

Escape

Torque a baja temperatura

X

-

X

---X

--

X

X

-

X

-

X

-

X

X

X

X

X

X

X

-

-

-X

X

--

GC

----

--

X

X

X

X

X

X

X

-

X

X

-X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

-X

X


*Se entiende que se utilizan los cojinetes correctos instalados y alieneados en forma adecuada

SíntomaSíntoma Posible causaPosible causa RevisarRevisar

Cojinete de RodamientosCojinete de Rodamientos

Ruido excesivoRuido excesivo Condición del cojineteCondición del cojinete Cojinete desgastado o endurecidoCojinete desgastado o endurecido

RecalentamientoRecalentamiento Sobre engraseSobre engrase Aplicación muy frecuenteAplicación muy frecuenteCojinete lleno al topeCojinete lleno al tope

ResequedadResequedad Frecuencia insuficiente de lubricaciónFrecuencia insuficiente de lubricación

Producto incorrectoProducto incorrecto Viscosidad incorrecta del aceite baseViscosidad incorrecta del aceite baseDeficiente capacidad de soportar carga Deficiente capacidad de soportar carga (calidad EP).(calidad EP).Escape excesivo de lubricanteEscape excesivo de lubricante

Escape excesivoEscape excesivode lubricantede lubricante

SellosSellos Daño mecánicoDaño mecánicoEncojimientoEncojimiento o o inflamamiento inflamamiento excesivos excesivosInstalación incorrectaInstalación incorrectaCojinete de RodamientosCojinete de RodamientosGrasa demasiado suave para la Grasa demasiado suave para la aplicación o reblandecimiento en elaplicación o reblandecimiento en elservicioservicio

Grado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrecto

Incompatibilidad de grasasIncompatibilidad de grasas Ingredientes de grasasIngredientes de grasas

Desgaste excesivoDesgaste excesivo Falta de capacidad de soportar cargaFalta de capacidad de soportar carga(EP de la grasa para manejar carga de(EP de la grasa para manejar carga dechoque)choque)ResecamientoResecamientoContaminación por agua, herrumbre oContaminación por agua, herrumbre omugremugreLímite excedido vida activa del cojineteLímite excedido vida activa del cojineteGrado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrecto

RemplazoRemplazofrecuente defrecuente decojinetescojinetes

Alineación incorrectaAlineación incorrecta Alineación incorrectaAlineación incorrecta

DIAGNOSTICO S DE APLICACION DE GRASA


Cojinetes planos

Grado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrectoIncorrecta canalización del cojineteIncorrecta canalización del cojineteFrecuencia de lubricaciónFrecuencia de lubricaciónLubricador defectuoso / taponadoLubricador defectuoso / taponado

Mala distribución de laMala distribución de lagrasa en el cojinetegrasa en el cojineteResecamientoResecamiento

Aplicación incorrecta deAplicación incorrecta dela grasala grasa

RecalentamientoRecalentamiento

ResecamientoResecamiento Lubricación poco frecuenteLubricación poco frecuenteLubricador defectuoso / taponadoLubricador defectuoso / taponado

ExcesivoExcesivodesgastedesgaste

Estabilidad mecánica de la grasa en elEstabilidad mecánica de la grasa en elservicioservicio

Capacidad inadecuada de la grasaCapacidad inadecuada de la grasapara llevar cargapara llevar cargaRango de temperatura de la grasa Rango de temperatura de la grasa

Aplicación incorrecta deAplicación incorrecta dela grasala grasa


Engranajes cerrados

Grado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrectoGrasa muy suave paraGrasa muy suave paraaplicaciónaplicación

IncopatibilidadIncopatibilidad de la de lagrasagrasa

Escapes excesivosEscapes excesivos

Falta de lubricaciónFalta de lubricación Nivel inadecuado de lubricanteNivel inadecuado de lubricanteGrado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrecto

RecalentamientoRecalentamiento

Contaminación con grasasContaminación con grasasincopatiblesincopatibles

Grado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrectoNivel incorrecto de lubricanteNivel incorrecto de lubricante

RuidoRuido

Falta de lubricaciónFalta de lubricación

Lubricación excesivaLubricación excesivaGrado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrecto

AgitaciónAgitación

Generalmente no estáGeneralmente no está

Generalmente porGeneralmente pordiseño incorrecto ydiseño incorrecto yrelativo a la fatigarelativo a la fatiga

Rotura de dienteRotura de diente

Falta de películaFalta de películalubricantelubricanteAplicación inadecuadaAplicación inadecuadade la grasade la grasaDesgaste abrasivoDesgaste abrasivoAlineación incorrectaAlineación incorrecta

Nivel incorrecto del lubricante,Nivel incorrecto del lubricante,Consistencia, calidad EP, y viscosidadConsistencia, calidad EP, y viscosidadde la base de aceitede la base de aceiteContaminaciónContaminaciónCorrecta alineaciónCorrecta alineaciónContaminaciónContaminaciónAlineación correcta Alineación correcta

Aunque no tiene relación con elAunque no tiene relación con ellubricante, utilizar una grasa o aceitelubricante, utilizar una grasa o aceitebase más pesado puede retardar elbase más pesado puede retardar elprogreso de las picadurasprogreso de las picaduras

Desgaste y rayadoDesgaste y rayado

PicadurasPicaduras

Nivel incorrecto del lubricante,Consistencia, calidad EP, y viscosidadde la base de aceiteContaminaciónCorrecta alineación


Engranajes abiertos

Falta de películaFalta de películalubricantelubricante

Lubricación excesivaLubricación excesiva

Desgaste delDesgaste delengranajeengranaje

Frecuencia excesiva de lubricaciónFrecuencia excesiva de lubricaciónTipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricanteContaminaciónContaminación

Sedimentos en losSedimentos en losengranajes o enengranajes o encircunferencias decircunferencias deraiz raiz

Lubricación incorrectaLubricación incorrectaFrecuencia incorrecta de lubricaciónFrecuencia incorrecta de lubricación

Superficies deslizantes

Lubricación insuficienteLubricación insuficienteMovimiento noMovimiento nouniforme (uniforme (stick slipstick slip))

Frecuencia de aplicaciónFrecuencia de aplicaciónTipo apropiado de lubricaciónTipo apropiado de lubricación

Juntas universales

Motores eléctricos

Lubricación insuficienteLubricación insuficienteDesgaste excesivoDesgaste excesivo Tipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricanteFrecuencia de lubricación grasaFrecuencia de lubricación grasa

Escape excesivo deEscape excesivo degrasagrasa

FuncionamientoFuncionamientoeléctrico incorrectoeléctrico incorrecto

Muy lubricadoMuy lubricadoAltas temperaturasAltas temperaturas

Frecuencia de lubricaciónFrecuencia de lubricación


Lubricadores centralizados

Depósito vacíoDepósito vacíoFallas de la bombaFallas de la bombaObturador delObturador deldosificador bloqueadosificador bloqueael sistema de aire el sistema de aire

No llega la grasa aNo llega la grasa alos puntos delos puntos deaplicación aplicación

Accesorio obturador delAccesorio obturador deldosificadordosificadorDescargue defectuosoDescargue defectuoso de la válvula de la válvulaGrado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrecto

ContaminaciónContaminación

Examinar y repararExaminar y reparar

Tipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricante

Sistema altaSistema altapresiónpresión

Llenar con el lubricante apropiadoLlenar con el lubricante apropiadoSuministro electricidad / aireSuministro electricidad / aireTipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricante

Escape excesivo degrasa

Separación centrífuga

Acople seco

Grasa incorrecta Tipo apropiado de lubricante

Tipo apropiado de lubricante

Excesivo desgaste

Grasa endurecida

Sellos dañadosGrado NGLI incorrectoAberturas en las ranuras

Acoples


Alta temperatura

Lubricación insuficienteLubricación insuficienteRuido, alto desgasteRuido, alto desgaste

IncopatibilidadIncopatibilidad de las grasas de las grasasGrado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrectoViscosidad inadecuada delViscosidad inadecuada delaceite baseaceite baseSellosSellos

Endurecimiento de laEndurecimiento de lagrasagrasa

Frecuencia aplicaciónFrecuencia aplicaciónTipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricante

Aplicación incorrecta de laAplicación incorrecta de lagrasagrasa

Tipo deTipo de espesante espesanteOxidación de la grasaOxidación de la grasa

Aplicaciones húmedasLubricación insuficienteRuido, alto desgaste

Arrastre del lubricante Tipo apropiado de lubricante

Herrumbre excesiva

Frecuencia aplicación

Tipo apropiado de lubricante

Aplicación errónea de lagrasa Tipo apropiado de lubricante

Aplicaciones húmedas


Vibración(Estabilidad mecánica)

Resistencia al agua

Propiedades contraherrumbre

Aplicaciones típicas

= Excelente = Bueno = Adecuado XX = Insuficiente

RodamientosMolinospapalerosCojinetesAnti - fricción

MineríaMolinospapelerosReductores

RodamientosMotoreseléctricosCojinetesgrandesIndustria enGral . .

Maquinariasde obrasciviles,equipos demovimientosde tierras,Agricultura, juntas yquinta rueda

EngranajesabiertosMolinos decarbónAcerías y cables

Motoreseléctricos.Rodamientosa alta temperaturaEquipo de construcción

Alta temperatura(Estabilidad térmica) Máx .150º C Máx .150º C Máx .150º C Máx .150º C Máx .180º C Máx .180º C

XX XX

XX

Alta velocidad(Ruido en cojinetes)

Vida de la grasa

Bombeabilidad(Larga distancia)

Alta carga(Propiedades EP)

Aldiba EPAlvania EP Alvania R Rimula Grease

Malleus GL Stamina URetinax EP Retinax WB Retinax HDX


PROBADOR SHELL DE GRASAS PARADETERMINAR POR CORRELACIÓN LASDIFERENTES FRICCIONES FHD Y EHD

El probador de grasas Shell permite establecer pormedio de la correlación, campo real vs prototipo,la medición del nivel de pérdidas de potenciamécanica, que por mayor fricción fluida y sin detri-mento de la confiabilidad y calidad de la lubrica-ción requerida por los diferentes tipos derodamientos, las diferentes grasas ofrecen duran-te su desempeño dentro del mercado de grasasmultipropósito vehicular.

FHD Fricción de régimen fluido hidrodinámicoEHD Fricción de régimen fluido elastohidrodinámico

CONSIDERACIONES PREVIAS

1. Lubricación elastohidrodinámica es igual a lubricación bajo régimen hidrodinámico (véasecita y nota bibliográfica (a)) una vez hecha lacorrección de viscosidad absoluta sobre el aceite lubricante con que se elaboró la grasa (tipoRetinax WB-2 es un SAE 50), por efecto de lapresión de Hertz que es función de la fuerzade compresión (véase nota (f)).

2. Aplicable a relaciones de diseño (véase nota(b)) donde

30 < ZN < 300 (en cp x RPM) P P (psi)

Régimen < 30 se agrega aditivo E.P.

Deformación Elástica (c)Distribución real carga soportada por cada rodillo

producida por la Q QPresión de Hertz

En cada rodillo óesfera del rodamiento.

Consideración de carga máxima sobre cada roda-miento, caso ejemplo:

Fmax = Bajo régimen EHD (elastohidrodinámico)la duplicación de la carga lo reduce en un <10%, como se puede apreciar la ecuación de ré-gimen no resulta altamente sensible al aumentode la Q carga incluso a niveles de duplicarla dadoque en la ecuación de régimen se verá reflejadapor el valor de la variable P. Pero por otra partesi resulta la ecuación del régimen EHD muy sen-sible a las variaciones que Z y N puedan tener.

3. En el caso general los automóviles cumplenZN > 30 a partir de 36 km./hr. a P

temperatura rodamiento de 58°C.

Caso verificación un Hyundai/Accent de 1.550 kgf(peso bruto) y 250 kgf (pasajeros) y 50 kgf (equi-paje).


(d) Nomograma SAE 50 (aceite conque se elaboraRetinax WB-2 que es parte del caso ejemplo) a58°C es 100 cSt y considerando la gravedad espe-cífica de = 0.89 se obtiene la viscosidad dinámica= 100 x 0.89 x 1.004 = 90 cp. O sea 90 cp a 58°C.

P2 max = 0.175 x F x E x 1 + 1 /L (en psi) (e) 4 r1 r2

Z = Viscosidad en cp del aceite básico tipo con elque se hace la grasa, es de un SAE 50 que es 90cp a 58°C, (temperatura media de operación) y suviscosidad absoluta, corregida por aumento a lapresión de Hertz según (f)

Rodamiento Rueda Delantero Interno Delantero ExternoReferencia KLM11749/10 KLM45449/10No. Rodillos 14 19No. Rodillos Promedio 16.5 16.5r2 Promedio Cálculo r2 = (d1 + D1) + (d2 + D2) 2 + 14 mm = 0.55"

2 2L = 8 mm = 0.315" r1 = r1" = 2.5 mm = 0.1"

A continuación y con base en lo anterior se tomala carga Q sobre cada elemento de rodadura delrodamiento como Fmax = F/8 donde F es el pesodel vehículo ejemplo.

Fmax = F/8 = Peso vehículo/8 (rodamientos/cua-tro delanteros y cuatro traseros)

F/16 = Fuerza de compresión máxima de un rodi-llo dentro del rodamiento. (h)

F = 0,08C; C es la carga máxima total ejercidasobre cada rodillo del rodamiento

C= 2.000 kg/8 = 250 kg. x 0.08 = 44.1 Lbf cargamáxima ejercida sobre cada elemento o rodillo

r1 = radio rodillo = 0.1”r2 = radio pista interna = 14 mm ó 0.55"L = ancho rodillo = 8 mm ó 0.315"E1 = E2 = módulo elasticidad acero =

31.3 x 106 lb/psi= Viscosidad aceite SAE 50 en la grasa(253 cSt a 40°C) (d)


DEMOSTRACION => CASO QUE RE-PRESENTA CONDICIONES REALESVEHICULO VS. PROTOTIPO E IGUALECUACION DE REGIMEN ZN/P = 2.09"

F = 44.08 Lbf =

r1 = radio rodillo = 13 mm = 0.55"

L = ancho rodillo = 8 mm ó 0.315"

E1 = E2 = módulo elasticidad acero = 31,3 x 10 6/6/psi

V = Viscosidad aceite en la grasa que es SAE 50(253 cSt a 40°C)

Z = La Viscosidad absoluta del SAE 50 mineralevaluada a 58°C (temperatura típica de funcio-namiento de la grasa en una rueda vehicular)según nomograma de las paramétricas de visco-sidad, es de 90 cSt (d),que multiplicados Z = V x β x ℘ = ℘ = gravedadespecífica del aceite mineral 0.89

β = densidad agua = 1.004 gr/cm3

Z = 80 cp

Hyundai/Accent, llanta rin 13

Coraza Good Year 13 x 175 x 70Vtr = Velocidad tangencial rodamientovehículo = 2.5 km./hr mínima crítica y real, supuesto de empu-jar por un caminante el carro varado enVt rod = 694 mm/s x (22,25 mm) (122.5 mm + 165 mm) = 54 mm/sg

2 x π x 6

694 mm/Sg

22.5 mm

165 mm

122.5 mm


P2 = 0.175 x F x E x 1+1 / L respuesta en r1 r2

psi (e) Manual de Marks

Presión máxima soportada por el rodillo

P= 0.175 x 44.08 x 31.3 x 106 x 1 + 1 /0.315 = 95.177 0.1 0.55

(F) NOMOGRAMA PARA CORREC-CION DE VISCOSIDAD POR EFECTO

DE LA PRESION DE HERTZ

Aumento de viscosidad en los lubricantes co-rrientes debido a Max Presión Hertz de cálculoconocida la presión para la corrección de visco-sidad según presión de Hertz

ZEDH P Z dinámica

9 cp 0 psi 80 cp

1.800 cp 95.177 X => X = 80 x 1.800 = 16.000cp

9

ZH x NH = 16.000 x 12.42 = 2.09 PH 95.177

Vis

cosi

dad

abso

luta

10 7

10 6 Silicona a 74°C Aceite Mineral a 50°C

10 5 Diester a 55°C

10 4 40.000 cp

10 3 Aceite Mineral a 58°C(Caso ejemplo)

10 2 Diester a 73°C

10 1

10 20 40 60 80 100 120 140 160

Presión en Psi x 1000


REPRODUCIBILIDAD CASO REAL DELREGIMEN EHD DEL CASO EJEMPLO A

TRAVES DEL PROBADOR

Reflejando condiciones críticas automóvil Hyundai/Accent 98

Z x N P

Condiciones para simular caso ejemplo

1 Temperatura 8°C (Bogotá en mañana fría)

2 Cuatro Rodillos (prototipo)

3 Aceite SAE 50 (Retinax WB-2)

4 Velocidad de 7 cm (longitud de cada pista prototipo) en 3,0 sg (es el tiempo que se toma halarcon el dinamómetro cada patín superior el prototipo) ó sea 35 mm/sg de velocidad tangencial.

N = 35 mm x 60 = 56 r.p.m. 2 x π x 6

F = Fuerza de compresión máxima por rodillo

(que es a su vez el peso del patín superior de 2.1kgf dividido entre los cuatro rodillos = F/5 rodillosF = 2.1 kg x 2.204 Lbf/kgf/5 = 0.93(g) Pmax = [0.175 x (F) x 31.3 x 106 / (L x r)]1/2r = radio rodillo = 6 mm = 0.24"L = ancho rodillo = 52 mm = 2.01"Pmax = [ 0.175 x (1.16) x 31.3 x 106 / (2.01 x0.24)]1/2Pmax = 3.242

(F) Corrección viscosidad por presión Hertz =Z Dinámica P Z dinámica9 cp 0 psi 80 cp20 cp 3.242 x 103 X=>X = 177.8 cp;velocidad prototipo 7 cm/3 sg, ó sea = 37.33 r.p.m.en cada rodillo N = 37.33 r.p.m.

Z x N = 177 x 37.33 / 3.242 = 2.09 es < 30 P

Vel= 23.33mm/ Sg

2,1 Kgf

12.0mm52,0mm

ZN = 2.09

ZN = 2.09

P

P Prototipo

(58°C)

(58°C)

3.24 x 103 p s i

(37.33 r.p.m. ó 23.33 mm/sg

Hyundai/Accent

95.17 x 103 p s i12,42 r.p.m.11,5 r.p.m.2.5km. /hr2.09

E f

El incremento de la temperatura casoejemplo es función = (frenado y sudisipación de calor)

2.09 30 300

RégimenMixto Régimen

de Lubricación

Limitrofe

Régimen FHD y/o EHD


BENCH MARKING A TRAVES DELPROBADOR GRASAS MP

TEMPE. PTO. GOTEOFricción Fricción Fricción Fricción Teórico 180°C ó sea

Dinámica para Dinámica a Dinámica para Dinámica a temperatura máxima

Temp.°C salir del reposo 37,33 rpm salir del reposo 37,33 rpm de trabajo y selecciónRPM = 0 Prototipo ó sea RPM=0 Prototipo ó sea es 150°C la cual marca

12,5 rpm Hyundai 12,5 rpm Hyundai el punto máximo critico

20°C >360 >360 250 >360 en que por pérdida de

30°C 172 >360 152 >360 viscosidad se llega

40°C 130 320 130 300 a condiciones mínimas y

58°C 128 250 120 220 de estandar de diseño de

80°C 106 230 116 200 del sistema de

100°C 98 210 108 170 rodamientos y que debe

130°C 96 170 81 150 ser según ecuación de150°C 70 130 72 130 regimen fluidodinámico

Manchando ZN > = 30Temp. >180°C Escurrimiento a 180°C = NO Escurrimiento a 180 °C = NO P

MARFACK MP Vs. RETINAX WB

SI NO


AHORRO DE ENERGIA CON GRASASSHELL MP SEGUN TEORIA FLUIDOS NEWTONIANOS

TEORIA FLUIDOS NEWTONIANOSPara el punto de correlación de 58°C

(i) Pag. 73 Libro Albarracín Líquidos Newtonianos

Velocidad es f v h

v v v v velocidad de deslizamiento h1 h 2 h3 h

80 cpV

isco

sid

ad a

bso

luta

Esf

uer

zo d

e ci

zalla

du

ra F

/A

velocidad de deslizamiento Esfuerzo de cizalladura = fricción FHD o EHD

Análisis de Fricción Bajo Criterio Líquido Newtonianoa Temperatura Real Media de 58°C

Fgr MARFACK MPy = mx+c⇒ y m = 250 - 128 = 9,82

12,425.982

5.055

250

m = 128

12,42 rpm Hyundai 298 rpm Hyundai 596 rpm Hyundai ó sea 2,5 km./hr ó sea 60 km./hr ó sea 120 km./hr

Fgr Retinax WB y = mx + c ⇒ y m = 200 - 120 = 6,44 12,42

3.960

2.040

200

120 12,42 rpm 298 rpm 596 rpm


CONCLUSIONES RETINAX WB vsMARFACK MP

1. Tenemos un Lm de menor fricción fluidodinámicadel ahorro a orden de =

Λm = 9,82/16,44= 0,66 ó sea Retinax WB tieneuna tendencia 34% menos generadora de fricciónfluidodinámica y a la vez garantiza una adecuadalubricación a condiciones de temperatura máximade diseño ó sea a 150°C, dado que a esa tempera-tura aún después de ser menos friccionante y a lavez marca el umbral más critico de diseño en cuantoa la película lubricante mínima esperada y capazde atender todavía las optimas condiciones de lu-bricación requeridas por el sistema.

2. Perdidas ó Ahorro de energía:T = Torque = Fricción x Vueltas =Pot = Potencia = T(gr)*9,8 x RPM/60/1000 = Kw

ΛPot = (Fricción Grasa mayor 58°C - Fricción gra-sa menor a58°C) x RPM/60

ΛPot = PérdidaVelocidad = 596 r.p.m. x 2 p x 0.0225 = 1,41 mts/sg 60

Fricción en las rodamientos vehículo a 120 km./hr y 58°C temp. rodamientos es:

= LFricción x Velocidad

= (Fricción Multifack MP - Fricción Retinax WB)x 1,41 m/s x 8

= (5.974 gr – 3.960 gr) x 9.8 dina/gr*Newton x 1.000 dina

1,41m/s x 8= 227w

= 0.27 Kw ó sea 0.36 Hp de una potencia totalde = 67 Hp a torque máximo = ó sea un 1,00%por conducción a 120 Km/Hora por perdidasde fricción fluido dinámica.

3. AHORRO ANUAL PROYECTADO RETINAXWB MARFACK MP:

Lo anterior quiere decir para una vehículo quecada tres días recorre 400 Km. (un vehículo deservicio público) y que tiene un consumo especí-fico de combustible de 40 km./gals. que al añoson 120 llenadas a full del depósito de combusti-ble (capacidad 12 gals. de gasolina) estaría des-perdiciando en pérdidas por mayor fricción 1.440x 0.01 = 14,5 gals. de gasolina lo que a valor pre-sente significan $2.500/gals. x 14,5 = $36.300,00a una velocidad promedio de 120 Km./hr. carrete-ra.

4. INDICE DE ESTABILIDAD TERMO-MECANI-CA

Indice 320 gr -130 gr =190 = 1,72 gr 150°C - 40°C 114

perdidos ó ganados por cada °C de variación quese incremente ó reduzca en la aplicación utilizan-do Multifack MP

Indice 300 gr -130 gr =170 = 1,55 gr 150°C - 40°C 110


BENCH MARKING GRASAS EP

TEMPERATURA RETINAX EP 2 MULTIFACK EP 2PATIN B B

grs de Fricción dinámica para grs de Fricción dinámica para

salir de reposo y para subir a salir de reposo y para subir a

° C RPM= 0 RPM = 37,33 RPM= 0 RPM = 37,33

SIN GRASA A 18 ° C 70 70 70 70CON GRASA A 18°C 310 >320 >320 >320

20 300 300 310 >32040 290 300 310 >32050 230 250 290 31058 190 240 250 30075 160 180 230 290

100 130 160 190 240130 110 140 120 140150 100 120 90 130

PUNTO GOTEO180°C

NO FUGO NO FUGO

MANCHADO A FIND E

NO MANCHO SI MANCHO

PRUEBA

Fgr MULTIFACK EP 2y = mx+c ⇒ y m = 300 - 250 = 4,03

12,42 2.652

1.450

300

m = 250

12,42 rpm Hyundai 298 rp m Hyundai 596 rpm Hyundai ó sea 2,5 km./hr ó sea 60 km./hr ó sea 120 km./hr

ANALISIS DE FRICCION BAJO CRITE-RIO LIQUIDO NEWTONIANO A TEMPE-

RATURA REAL MEDIA DE 58 °C

Fgr Retinax EP 2 y = mx+c ⇒ y m = 240-190 = 4,03 12,42

2.591

1.390

240

190 12,42 rpm 298 rpm 596 rpm


CONCLUSIONES

1. Tenemos un Λm de menor fricción fluidodinámica delahorro a orden de =Λm = 4.03/4.03 = 1 no se observa diferenciaciónen la tendencia generadora de fricción, pero si apartir de la mayor fricción inicial por parte de laMultifack EP.

2. Al adicionar aditivo EP las grasas litio reducenla fricción fluidodinámica de 5.854 gr a 2.652 gr.para el caso de la Multifack EP 2 vs. la MarfackMP ( ambas grasas litio NLGI2)

3. Lo anterior pero desde 3.840 gr. a 2.591 gr.para la grasa Retinax EP 2 vs. Retinax WB (am-bas grasas litio NLGI2).

4. Perdidas de energía

T = Torque = Fricción x Vueltas =Pot = Potencia = T(gr)*9.8 x R.P.M./60/1000 = KwΛPot = (Fricción Grasa mayor 58°C - Fricción gra-sa menor a58°C) x R.P.M./60ΛPot = PérdidaVelocidad = 596 r.p.m. x 2 π x 0.0225 = 1.41 mts/sg

60Fricción en las rodamientos vehículo a 120 km./hr y 58°C temp. rodamientos es:

= ΛFricción x Velocidad

= (Fricción Multifack MP-Fricción Retinax WB) x 1.41 m/s x 8=

(2.652 gr-2.591gr) x 9.8 dina/gr*Newtonx1.41 m/s x 8=6.63w 1.000 dinas

= ó sea 0.00889 Hp de una potencia totalde = 67 Hp, significa una reducción del 0.15%

5. INDICE DE ESTABILIDAD TERMO-MECANICA

Indice 320 gr -130 gr =180 = 1.8 gr 150°C - 40°C 100

perdidos ó ganados por cada °C de variación quese incremente ó reduzca en la aplicación utilizan-do Texaco Multifack EP 2

Indice 250 gr -120 gr =130 = 1.3 gr 150°C - 50°C 100

perdidos ó ganados por cada °C de variación quese incremente ó reduzca en la aplicación utilizan-do Shell Retinax EP 2

1.3 = 72% ó sea que Shell Retinax EP 2 es un1.8 28% más estable mecánicamente y

frente a la variación demostradapor la Multifack EP 2 que es 1.8gr/°C


5. Además Retinax EP 2, no causa lacado y carbonización con depósitospropios de su degradación al permanercer en temperaturas cercanas a los165-180°C, por un espacio no mayor a los 5 minutos. Lo anterior puedesuceder cuando tenemos sistemas de frenos recalentados sobre una víaque conduce en baja permanente y considerable velocidad (viaje a Melgar).


GUIA DE COMPATIBILIDAD AGENTES ESPESANTES GRASAS

AL AL Cplex Bario Calcio Ca Cplex

☺ L L L☺ L L LL L L LL L L LL L L LL L L ☺ LL L L ☺ LL L L ☺ L☺ ☺ L ☺ ☺K K K K ☺

Regular = K

Bentonita Litio Ca/Li Li Cplex Poliurea

L L L ☺ KL L L ☺ KL L L L K☺ ☺ ☺ ☺ KL L L ☺ ☺

L L L LL ☺ ☺ KL ☺ ☺ KL ☺ ☺ KL K K K

No = L

ESPESANTE

AL

AL Cplex

Bario

Calcio

Ca Cplex

Bentonita

Li

Ca/Li

Li Cplex

Poliurea

Si = L


USOS DE LAS GRASAS

GUIA ESCENCIAL DE GRASAS SHELL

CONDICIONES DE OPERACION OTRAS CARACTERISTICAS APLICACIONES

PRODUCTO SEGMENTO

TE

MP

ER

AT

UR

A

AL

TA

VE

LO

CID

AD

BA

JA

VE

LO

CID

AD

EX

TR

EM

A P

RE

SIO

N

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CIO

N

VID

A

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VID

A U

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JINE

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EN

GR

A. A

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CH

OQ

UE

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LE

S D

E E

NG

RA

NA

JES

AEROSHELL 5 INDUSTRIA GLOBAL XXXX XXX XXXX XXX XXXX XX XX XXXX LIBRE Pb XXX XXXX XX XXXX XXXX XXXX XXX

ALVANIA R-2 BASICO INDUSTRIA XX XX X X XX XX LIBRE Pb X XXX X XX XX X

ALVANIA R-3 BASICO INDUSTRIA XX XX X XX XX XX LIBRE Pb X XXX X XX XXX XXX

ALVANIA EPR-00 BASICO INDUSTRIA XX X X XXX XX XX LIBRE Pb X X XXX XX XX XXX XX XXX

ALVANIA EP-1 BASICO INDUSTRIA XX X X XXX X XX XX LIBRE Pb X XX X XX XX XX XXX XXX

ALVANIA EP-2 BASICO INDUSTRIA XX XX XX XXX XXX X XX LIBRE Pb XX XXX X XX XX XX X XXX XXX

MALLEUS JB AGROINDUSTRIA XXX X XXX XX LIBRE Pb XX X XX XXX XXX XX XXX XXX

MALLEUS 3200 AGROINDUSTRIA XXX XX X XX XX XX LIBRE Pb XX XXX

SHELL S 8085 AGROINDUSTRIA XX XX X X XX XXXX XX XX LIBRE Pb XXXX XXX

SHELL MINEX L. MINERIA Y MOV TIERRAS X XXX XXX XXX XXX LIBRE Pb XX X XXXX XXX X XXXX XX

MALLEUS GL 205 L. MINERIA Y MOV TIERRAS XX XXX XXX XX X XXXX XXX XXX LIBRE Pb XX X XXX X XXXX XXX

MALLEUS TC1/2 LINEA PETROLERA X XX XXX X XXX XXX X LIBRE Pb XX XXX

ALBIDA EP-2 LINEA ACERO Y ALUMINIO XXX XX XX XXX XX XXXX XXXX LIBRE Pb XXX XXX X XX XX XXX XXX

NERITA HV 2.5 LINEA ACERO Y ALUMINIO XXXX XX XX XXX XXX X XXX LIBRE Pb XXX XXX XX XX XX XXX XX XXX XXX

DARINA R-2/R-3 LINEA CEMENTO Y VIDRIO XXX X XXX XX XXX XX X XXX X LIBRE Pb XXX XX X XXX XX X XXX XXX

MALLEUS ET LINEA CEMENTO Y VIDRIO XXXX XXX XX X XXX XX LIBRE Pb XXX XX XX

CASSIDA RL 00 LINEA ALIMENTOS XXX XXX XXX X USDA HI X X XXX XX X XXX XX

CASSIDA RL 1 LINEA ALIMENTOS XXX XX X XX XXX XXX X USDA HI X XX X X X

CASSIDA RL 2 LINEA ALIMENTOS XXX XXX X XXX XXXX X USDA HI X XXX X XXX XX XXX

GRASA ROJA LINEA AUTOMOTRIZ X XXX LIBRE Pb X X XXX XX

RETINAX ROD/TOS LINEA AUTOMOTRIZ X XX XX XXX XXX XX

RETINAX WB 2 LINEA AUTOMOTRIZ XX XX XX XXX XXX XX XXX XXX LIBRE Pb XXX XXX XX XX X XXX

RETINAX EP-2 LINEA AUTOMOTRIZ XX XX XX XXX XX XXX XXX LIBRE Pb XXX XXX X XX XX X X XXX

RETINAX LX-2 LINEA AUTOMOTRIZ XXX XX XX XXX XXX XXXX XXXX LIBRE Pb XX XXX X XX XXX XX X XXX

NO RECOMENDABLE BUEN SERVICIO XX EXCELENTE XXXX

MARGINAL SERVICIO X SOBRESALIENTE EN SERVICIO XXX

COLOR

CREMA

CREMA

CAFE

CAFE

CAFE

CAFE

NEGRA

NEGRA

NEGRA

NEGRA

NEGRA

NEGRA

CAFE

AMARILLA

AMARILLA

NEGRA

CLARA

CLARA

CLARA

ROJA

ROJA

CAFE


CITAS BIBLIOGRAFICAS

a) Manual de Mantenimiento SKF 1.992 de Rodamientospag. 207

b) Criterio para diseño dentro de régimen EHD es ZN> 30 < 300 fig. 8.4.5., pag. 8-127, Manual del Ingenie-ro Mecánico de Marks, edición 9a, 1.995.

c) Distribución de la carga en un rodamiento Revistade Rodamientos SKF Española No. 240, 1.992, pag.4

d) Nomograma SAE 50 (aceite conque se elaboraRetinax WB-2 que es parte del caso ejemplo) a 58°Ces 100 cSt y considerando la gravedad específica de= 0.89 se obtiene la viscosidad dinámica = 100 x 0.89x 1.004 = 90 cp. O sea 90 cp a 58°C

e) Formula para Presión Max entre cilindros pag. 5-55manual del Ingeniero Mecánico, Marks 9a. Edición1.995

f) Nomograma Tutor de Shell Lubricantes, Grasas yRodamientos, corrección viscosidad absoluta a pre-sión de Hertz. Datos nomograma: Curva aceite mine-ral a 58°C.

g) P= Presión Máxima de compresión según Fórmula/«Presión Cilindros y Placa Plana»/pag. 5-56 ManualMarks Edición 9a, 1.995

h) Tabla 144, pag. 586, Manual de Tribología de laLubricación de Pedro Albarracín.

i) Pag. 73 Libro Albarracín Líquidos Newtonianos4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 100 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

VISCOSIDADCINEMATICACENTIESTOKESACEITES CONKVI < 100

140.00060.00030.00015.00010.0005.0003.0001.6001.000

500300200150100854830

20 ISO15 1 5 0 0

1 0 0 010 8009 680

8 4607 3206 220

5 150 100

4 68 46

2 32 22

150 10

40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 °F4 10 16 21 27 32 38 49 54 60 66 71 77 82 88 93 99 104 110 116 121 °c

GRAFICO ASTM DE VISCOSIDAD-TEM/TURA STANDARD PARA LOS ACEITES INDUSTRIALES DERIVADOS ' PETROLEO

06 tutor lubricacion shell - grasas

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