Selección del tipo de aceite y cálculo de viscosidad para lubricación de engranajes industriales sometidos a alta carga

En este trabajo técnico sobre lubricación de engranajes industriales se presentan los lineamientos claves para aprender cómo la viscosidad de funcionamiento del lubricante se determinan a partir del grado de viscosidad según ISO del aceite y donde es importante la temperatura en la operatividad de los engranajes industriales.

La Serie de Techgnotips, a diferencia de otros artículos o “tips”, tiene como objetivo el APORTAR HERRAMIENTAS PRACTICAS PARA INCREMENTAR LA CONFIABILIDAD TRIBOLOGICA de la maquinaria y equipo en la Industria.

PILAR I – LUBRICACION DE PRECISIÓN TECHGNOSIS SELECClÓN DEL TIPO DE ACEITE Y CALCULO DE VISCOSIDAD PARA LUBRICACIÓN DE ENGRANAJES INDUSTRIALES SOMETIDOS A ALTA CARGA

TABLA 1: Selección exerta de lubricantes para engranajes con alta carga-temperatura

Estudios tribológicos han demostrado que un espesor óptimo mínimo de película para reducir el desgaste e incrementar la vida de los elementos lubricados es de 0 001 pulgadas (25.4 micras = 1000 micro-pulgadas).

NOTA: El espesor típico de película lubricante es de 0.5 a 20 micras.

En base a un trabajo experimental desarrollado por Crook y Archard, se establece la siguiente fórmula para la viscosidad mínima necesaria en cSt (centiStokes) a la temperatura de operación: Donde: Vg = Viscosidad en cSt a la temperatura de operación del engranaje h = Espesor de película en micro-pulgadas. Si h = 1000 micro-pulgadas se tiene el espesor óptimo mínimo de película. d = Diámetro de paso o primitivo (Pitch Diamter) del piñón en pulgadas np = Velocidad deI piñón en RPM mG = Relación del engranaje = Radio del inducido / Radio del motriz (Piñón) EJEMPLO: Usando ésta fórmula calcularla viscosidad mínima requerida en cSt a la temperatura de operación de los engranajes.

El pinón tiene 5” de diámetro de paso y el engrane acoplado con el pinón tiene 20 “de diámetro de paso. ¿Qué tipo de aceite selecciona si la temperatura de operación es de 50 grados centígrados y los engranes son de acero-acero cometidos a alta carga? a) Velocidad del piñón 1800 RPM b) Velocidad del piñón. 3600 RPM c) Velocidad del piñón: 10000 RPM

RESPUESTAS: En todos los casos, de la Tabla 1, dada la temperatura considerada, se puede utilizar un aceite mineral de alto índice de viscosidad con aditivos EP (Extrema Presión), dado que se trabaja por arriba de los — 10 °C y por debajo de los 80 °C. a) Vg = 1000000 / [0.1089 * 25 * 1600 * (4/ 5)] = 255 cSt @Temperafura de operación (TO) b) Vg = 1000000 / [0.1089 * 25 * 3600 * (4/ 5)] = 120 cSt @ Temperatura de operación (TO) c) Vg = 1000000 / [0.1089 * 25 * 10000 * (4 / 5)] = 46 cSt @ Temperatura de operación (TO)

TABLA 2 : Conversión de viscosidad a la temperatura de operación a grados ISO

EJEMPLO Con la Tabla 2 (Válida para aceites minerales de índice de Viscosidad (Superior a 90) se obtiene el grado de viscosidad comercialmente disponible en grados ISO (cSt @ 40°C). a) Con 255 cSt y @ 50 °C se requiere un aceife iSO 320 b) Con 128 cSt y @ 50 °C se requiere un aceite ISO 1fi0 c) Con 46 cSt y @ 50 °C se requiere un aceite ISO 68

NOTAS

1. Para un engrane corone-sinfin tomar el diámetro de paso del gusano. 2. Leer en la Tabla

2, el valor más cercano de viscosidad ISO donde se crucen la Temperatura de operación y la viscosidad requerida.

3. Para este ejemplo, la relacíón mG es de 20 ” / 5 ”, o sea, 4 y, entonces mG / (mG + 1) = 4 / 5

4. Si se requiriera utilizar un aceite sintético, tipo PAO, por ejemplo, entonces, preguntar al proveedor del lubricante o consultar a Techgnosis, para determinar que aceite dará la viscosidad requerida a la temperatura de operación.

5. Usando la fórmula de Crook y Archard es posible determinar e) cálculo inverso, o sea: conocida la viscosidad real, se calcula h y, si este es menor a 0.001 ” (o sea: 1000 micro pulgadas), se tendrán condiciones no óptimas de lubricación y se justificará el incremento de la viscosidad.  

Por José Páramo
Ingeniero químico y presidente de Techgnosis International quien cuenta con más de 20 años de experiencia en el ramo de lubricación. Ha participado a nivel México y América Latina en empresas como Texaco, Shell, Exxon mobil, en áreas como formulación, desarrollo, fabricación, aplicación y ventas de lubricantes. Igualmente es consultor industrial para empresas de Estados Unidos y Latino América.

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