1. GESTIÓN DE LUBRICANTES

1.1 SELECCIÓN DE LUBRICANTE PARA UN EQUIPO.

1.1.1 Evaluación y comprensión de los requerimientos del equipo. Determinar los parámetros de funcionamiento del equipo, tomando en cuenta catálogos de la propia maquinaria y/o experiencias con la misma:

- Tipo o clase de equipo. - Nivel de carga a la que se somete en operación. - Temperatura de operación normal. - Velocidad media y máxima de operación. - Experiencias con equipos iguales o similares, con lubricantes que puedan

satisfacer el problema, etc. Con estos datos se estima el tipo de lubricante que puede satisfacer los requerimientos de la máquina.

1.1.2 Identificación del componente crítico a lubricar - Estos componentes críticos pueden ser: rodamientos, engranajes, cadenas,

cojinetes, pistones, acoples, superficies deslizantes, etc. Y determinar la aplicación que cumple cada uno de estos componentes críticos en la máquina.

Las aplicaciones para las que, generalmente, está diseñado un componente crítico que requiere lubricación son de tipo: refrigeración, automotriz, transmisión, apoyo o descanso, etc.

1.1.3 Ajuste de requerimientos al ambiente operacional. Realizar una evaluación de los factores operacionales y ambientales del equipo, tales como son: - Temperatura de operación del equipo, especialmente en la zona del componente

crítico, con la ayuda de instrumentos como termómetros, pirómetros, etc. - Temperatura ambiente promedio de la zona, dato extraído de información del

SENAMI. - Niveles de contaminación del ambiente, polvo, humedad, etc.

1.1.4 Interpretación de las especificaciones técnicas de los fabricantes. • Es importante contar con especificaciones técnicas de los equipos establecidos

por los fabricantes, con información sobre los lubricantes adecuados para la máquina como ser:

En el caso de lubricantes líquidos (aceites): - Marca del lubricante a utilizar y/o equivalencias de otras marcas. - Grado de viscosidad ISO del lubricante, además del Índice de Viscosidad. (*)

Si el fabricante especifica el sistema de clasificación del lubricante en uno diferente al ISO, se debe hallar el grado de viscosidad equivalente, de acuerdo a la siguiente tabla:

Tabla. 4.1. Grado de consistencia NGLI.

Por ejemplo:

- Propiedades físico-químicas, como punto de inflamación, punto de fluidez, densidad, etc.

- Temperatura de operación a la cual va a trabajar dicho aceite. (*) - Temperatura ambiente para la cual se recomienda utilizarlo. (*) - Volumen de aceite que requiere la máquina. - Frecuencia de lubricación. En el caso de lubricantes semisólidos (grasas): Además de lo anterior, también se considera información como: - Consistencia o grado NGLI. (*) - Tipo de espesante (Ver Tabla 4.7. Página 19). (*) - Tipo de aceite base (Ver Tabla 4.10. Página 21). (*) - Cantidad (En peso o volumen) de grasa necesaria para la lubricación.

1.1.5 Determinación del lubricante. Con los datos recomendados por el fabricante, determinar el lubricante equivalente, si es necesario, en la misma marca que se utiliza para la lubricación de los demás equipos.

• Si no se cuenta con especificaciones técnicas del fabricante sobre el equipo, o que las mismas contengan una información muy vaga, la elección del lubricante se realiza en función a los puntos 4.1.1, 4.1.2 y 4.1.3. además de realizar los cálculos necesarios para la determinación de viscosidad, cantidad, y frecuencia de lubricación.

• Obtenidos los datos del lubricante requeridos para el equipo, seleccionar el lubricante más acorde y con ayuda de comparaciones entre fichas técnicas; en lo

posible mantener un criterio de selección según la marca de lubricantes más utilizada en la empresa.

1.1.5.1 Determinación de la viscosidad del lubricante.

Fig. 4.1. Datos geométricos de rodamientos.

Cálculo de la Viscosidad del lubricante para rodamientos. 1º Calcular el factor de velocidad dm, dada por la ecuación:

𝑵𝑵𝒎 = 𝒏 ∗ �𝑵+𝒅𝟐� [𝒓𝒓𝒎 ∗𝒎𝒎] donde n: velocidad del equipo [rpm]

d: diámetro interno del rodamiento [mm] D: diámetro externo del rodamiento [mm]

2º Determinar la temperatura de operación promedio en ºF (Grados Fahrenheit) 3º Con los valores de NDm y la temperatura promedio de operación, en la gráfica 4.2. de la página 8, trazar una línea vertical perpendicular al eje “x” de acuerdo al dato de temperatura, y una línea horizontal, perpendicular al eje “y” en función al dato de NDm; el punto en el que estas dos líneas se cruzan representará el dato de la viscosidad recomendada con la que puede trabajar el rodamiento.

Fig. 4.2. Gráfica de selección de viscosidad del rodamiento.

Cálculo de la viscosidad de lubricante para reductores de velocidad. Se calcula teniendo los datos: “L” (Parámetro de lubricación) y la temperatura de operación. 1º Calcular el parámetro de lubricación, mediante la ecuación:

𝑳 = 𝒉𝒐𝟏.𝟑𝟑∗𝑾𝑻

𝟎.𝟏𝟏𝟏

𝑮∗𝒏𝒓 donde ho: espesor mínimo de la película lubricante [μm], [μ pulg].

WT: Carga transmitida por unidad de longitud de diente [N/m]. G: Parámetro geométrico de los engranajes (Adimensional). np: Velocidad del piñón del par de engranajes [rpm] 2º Calcular ho, con la ecuación: 𝒉𝒐 = 𝝀 ∗ 𝝈� donde λ: espesor específico de la película del lubricante (Adimensional). 𝒉𝒐 = 𝝀 ∗ 𝝈�: Promedio específico de las rugosidades [μm], [μ pulg]. 3º Para calcular λ, se calcula primero la velocidad relativa de los engranajes:

𝒗 = 𝒅𝒓 ∗ 𝝕𝒓 �𝒎𝒔� donde dp: radio del círculo primitivo del engranaje piñón

[m].

ωp: Velocidad angulas del engranaje piñón [1/s]

4º Conociendo el valor de 𝒗, recurrir a la siguiente gráfica para determinar el valor de λ.

Fig. 4.3. Gráfica de selección de λ.

Nota.- Si λ<1, se asume λ=1.5, pero el aceite a utilizar debe ser de Extrema Presión. 5º Calcular 𝒉𝒐 = 𝝀 ∗ 𝝈�, mediante la ecuación:

𝝈� = �𝝈𝟏𝟐 + 𝝈𝟐𝟐 donde:

σ1: Valor inicial, cuando el engranaje es nuevo y los dientes son fresados (Se asume 0,81 [μm]). σ2: Valor secundario, cuando el engranaje a operado un cierto tiempo en condiciones normales (Se asume 0.408 [μm]). • Para verificar que el valor de 𝒉𝒐 = 𝝀 ∗ 𝝈� es coherente, comparar de acuerdo con

la siguiente tabla:

Tabla. 4.2. Interpretación del valor de ho.

6º Determinar los valores de WT y G, usando las siguientes ecuaciones de acuerdo al tipo de engranaje que se tenga.

Tabla. 4.3. Ecuaciones para WT y G.

Donde: r: Relación de reducción, np/ne Dpe/Dpp, adimensional. h: Distancia entre centros de ejes, m (pulg). b: Longitud del diente, m (pulg). Rm: Radio de paso medio del engranaje, m (pulg). ne: Velocidad del engranaje (mayor diámetro), rpm. nr: Velocidad de la rueda o anillo, rpm. ED: Modulo equivalente de elasticidad de Young de los materiales. Te: Torque del engranaje. Tr: Torque de la rueda o anillo. Øn: Angulo de presión normal, 20°, indica la dirección normal en que actúe la

fuerza Ft que transmite potencia. Ѱ: Angulo de hélice, lo especifica el fabricante o se puede calcular. Para engranes cilíndricos de dientes rectos, ѱ = 0. Ѱm: Angulo de la espiral (lo especifica el fabricante) para engranajes cónicos de dientes rectos ѱm = 0. 7º Calcular el modulo equivalente de elasticidad de Young de los materiales:

Donde: μ1, μ2: Relación de Poisson de los materiales para compresión. E1, E2: Modulo de elasticidad de Young de los materiales, Nm-2 (lbf/pulg2). 8º Calcular μ1 y μ2, debido a sus materiales en cuestión.

donde: G’: Modulo de elasticidad a la cizalladura (o angular), Nm-2 (lbf/pulg2). E y G’: Se determinan de la siguiente tabla en función al material de los Engranajes.

Tabla. 4.4. Valores de Módulo de elasticidad y cizalladura.

9º Calcular del torque del engranaje, con la ecuación:

Donde: K: Constante, 9550 para Nm y 63000 para lbf * pulg. P: Potencia transmitida, Kw (HP). ne: Velocidad del engranaje del par de engranajes en consideración, rpm.

El torque de la rueda o anillo se calcula con la ecuación anterior teniendo en cuenta que nr es la velocidad de la rueda o anillo en rpm. 10º El ángulo de hélice ѱ se calcular de:

donde a: Ancho del engranaje, m (pulg). b: Longitud del diente, m (pulg). Conociendo los parámetros ho, WT, G y ne, calcular el parámetro L del lubricante. 11º Con los datos de L y la temperatura de operación se halla la viscosidad ISO, mediante la siguiente gráfica:

Fig. 4.4. Gráfica de para determinación de la viscosidad en sistema ISO.

1.1.5.2 Determinación de la cantidad necesaria de lubricante. Cálculo de cantidad de grasa para el re-engrase de rodamientos. Esta es la necesaria para cada re-engrase de rutina y está dada por la ecuación:

𝑮𝒒 = 𝟎,𝟎𝟎𝟑 ∗ 𝑵 ∗ 𝑩 [𝒈𝒓] donde D: diámetro exterior del rodamiento[mm]

B: ancho del rodamiento [mm] Gq: Cantidad de grasa a aplicar [gr]

Cálculo del volumen de aceite necesario para reductores. Este es el necesario a añadir en después de un cambio de aceite. Está dado por la ecuación:

𝑽 = (𝟎.𝟑𝟑 𝒂 𝟎.𝟕𝟑) ∗ 𝑷 [𝒍𝒍𝒍𝒓𝒐𝒔] donde V: Volumen de aceite [lt] P: Potencia del reductor [kW]

1.1.5.3 Determinación de la frecuencia de lubricación. 1º Seleccionar el valor de los factores de temperatura, contaminación de partículas, humedad, vibración y tipo de rodamiento; de la siguiente tabla, según se ajusten a las características de funcionamiento del rodamiento en cuestión.

Tabla. 4.5. Grado de consistencia NGLI.

2º Con esto valores (Ft, Fc, Fm, Fv, Fp y Fd) determinar el factor de corrección “K”, en la que:

𝑲 = 𝑭𝒍 ∗ 𝑭𝑭 ∗ 𝑭𝒎 ∗ 𝑭𝒗 ∗ 𝑭𝒓 ∗ 𝑭𝒅 3º Determinar la frecuencia de lubricación a partir de la siguiente ecuación:

𝑻 = 𝑲 ∗ �𝟏𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝒏∗√𝒅

− 𝟏 ∗ 𝒅� [𝒉𝒓] donde K: Factor de corrección (Adimensional)

n: velocidad del equipo [rpm] d: diámetro interno del

rodamiento [mm] T: Frecuencia de lubricación en

horas.

NOTA.- La frecuencia de cambio de aceite en reductores no se realiza por horómetro (basado en horas de operación), sino, es monitoreado mediante el análisis del aceite (de acuerdo con el punto 4.4), y es basado en la condición del mismo.