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4. L UBRICACIÓN
Una lubricación correcta y un mantenimiento regular son importantes para un funcionamiento fiable y una prolongada duración
de los rodamientos. Los lubricantes forman en las superficies funcionales de un rodamiento una película lubricante de apoyo
que evita el contacto metálico entre elementos rodantes y vías de rodadura de sus anillos. Además desempeñan otras funciones: lubrican las superficies en las que hay un contacto deslizante, facilitan la evacuación de calor, protegen el rodamiento
contra la corrosión y en muchos casos contribuyen a la obturación.
En la mayoría de todos los casos (que suponen un 90%), los rodamientos se lubrican con grasa o aceite. Otros tipos de lubricantes se aplican solamente en casos excepcionales. El tipo y sistema de lubricación tienen que ser elegidos con cuidado,
teniendo en cuenta sus condiciones de funcionamiento, las propiedades del lubricante aplicado, el diseño del equipo y la
economía de su funcionamiento.
4.1 LUBRICACIÓN CON GRASA
La lubricación con grasa representa muchas ventajas prácticas en comparación con la lubricación de aceite gracias a sus
propiedades obturadoras y el mantenimiento fácil. Por eso, se utiliza en todas las ocasiones que permiten su aplicación. El
espacio libre de un rodamiento se rellena de un tercio o de una mitad de un lubricante puro, siempre en su primer montaje, para
asegurar su funcionamiento correcto. Una aplicación de mayor cantidad de lubricante elevaría la temperatura de rodamiento
y ocasionaría el deterioro de lubricante y de rodamiento. Los rodamientos que giran a un número bajo de revoluciones y requieren una protección contra la corrosión representan el único tipo de su alojamiento posible de estar llenado completamente.
4.1.1 Períodos de re-engrase
El período de re-engrase es el período de tiempo, durante el cual la grasa mantiene las propiedades de lubricación requeridas.
Cuando se supera el intervalo mencionado, hay que lubricar el rodamiento de nuevo, teniendo que eliminar completamente,
del espacio interior de rodamiento, la grasa aplicada antes. El período de re-engrase depende tanto de la serie y del tamaño
de rodamiento, como de la velocidad de giro, de la temperatura de funcionamiento y de la calidad del lubricante aplicado. De
los diagramas de las fig. 21 y 22 se puede obtener el período de re-engrase recomendable para cada una de las series de los
rodamientos bajo la carga normal (P ≤ 0,15 C) y en las condiciones de funcionamiento normales. Los diagramas son válidos
para grasas de calidad habitual y para las temperaturas hasta +70°C. El período de re-engrase se reduce en la mitad de su
valor original, por cada 15°C, en las temperaturas que superan +70°C. Sin embargo, a temperaturas por debajo de +40°C
el intervalo de re-engrase puede aumentar hasta el doble. Los rodamientos pequeños, sobre todo los de una hilera de bolas,
tienen un intervalo de re-engrase superior a la duración de vida de rodamiento, por lo que no es necesaria su relubricación.
Por estos motivos mencionados, es conveniente utilizar dichos rodamientos de producción con cubiertas protectoras o de
obturaciones en ambos lados, ya rellenados de grasa. En determinadas velocidades de giro el período de re-engrase no corresponde a ninguna de las curvas del diagrama, o sea, se ha alcanzado el límite admisible de la lubricación con grasa y será
necesario aplicar la lubricación con aceite.
La cantidad de grasa necesaria para el re-engrase se calcula mediante la ecuación:
Q
D
B
- Cantidad de grasa
- Diámetro exterior de rodamiento
- Anchura de rodamiento
Q = 0,005. D . B
[g]
[mm]
[mm]
En los rodamientos de velocidades de giro relativamente grandes, que requieren períodos de re-engrase frecuentes, hay que
eliminar el lubricante de rodamiento, después de haber pasado cierto tiempo, para evitar el aumento de temperatura. En estos
casos se utilizan válvulas de grasa.
4.1.2 Grasas para rodamientos
Las grasas lubricantes de rodamientos están hechas por aceites minerales o sintéticos (eventualmente con ingredientes) espesados con jabones metálicos de ácidos grasosos. La grasa tiene que disponer de buena capacidad de lubricación y de alta
estabilidad química, térmica y mecánica. El resumen de grasas de rodamientos viene en la tabla 36.
Propiedades de las grasas para los rodamientos
Tab. 36
Tipo de grasa
Propiedades
Espesante
Aceite básico
Rango de temperaturas del uso [°C]
Resistancia
al agua
Uso
Jabón de litio
mineral
- 20 ÷ 130
estable
grasa de uso múltiple
Jabón de calizo
mineral
- 20 ÷ 50
muy estable
buen efecto de obturación contra el agua
Jabón de solio
mineral
- 20 ÷ 100
no estable
emulsiona con agua
Jabón de aluminio
mineral
- 20 ÷ 70
estable
buen efecto de obturación contra el agua
Jabón de litio complejo
mineral
- 20 ÷ 150
estable
grasa de uso múltiple
Jabón de calizo complejo
mineral
- 30 ÷ 130
muy estable
grasa múltiple conveniente para mayores
temperaturas y cargas
Jabón de solio complejo
mineral
- 20 ÷ 130
estable
conveniente para mayores temperaturas y cargas
Jabón de aluminio
complejo
mineral
- 20 ÷ 150
estable
conveniente para mayores temperaturas
y cargas
Jabón de bario complejo
mineral
- 30 ÷ 140
estable
conveniente para mayores temperaturas y cargas
Bentonita
mineral
- 20 ÷ 150
estable
conveniente para temperaturas altas bajo
velocidad de giro baja
Poliurea
mineral
- 20 ÷ 160
estable
conveniente para temperaturas altas bajo
velocidad de giro média
Jabón de litio
de silicón
- 40 ÷ 170
muy estable
conveniente para un rango amplio de temperatutas bajo velocidad de giro média
Jabón de bario complejo
de éster
- 60 ÷ 140
estable
conveniente para mayores temperaturas
y mayor velocidad de giro
n (min-1)
Válida para rodamientos a bolas y rodamientos cilíndricos.
Fig. 21
20000
10000
5000
h
200
t =1 600
0
120 0
0
20 00
32
4000
3000
70
20
0
10 0
140 000
00
60
1000
48
0
00
h
100
t =1 300
2000
6
10 00
00
16
24 00
00
35
0
50 0
00
70
00
100
00
500
400
300
200
100
10
20 30 40 50
100
200
300
400
d (mm)
500
n (min-1)
Válida para rodamientos de dos hileras de rodillos a rótula, rodamientos de una hilera de rodillos
cónicos y para rodamientos axiales de bolas.
Fig. 22
10000
5000
4000
3000
tf =
10
2000
0h
300
1000
tf =1
200
600
00h
300
0
320
600
100
0
0
500
400
480
0
300
160
700
100
0
0
240
00
200
0
350
0
500
0
100
50
10
20
30 40 50
100
200
300
400
d (mm)
500
4.2 LUBRICACIÓN CON ACEITE
La lubricación con aceite se aplica siempre cuando la velocidad de giro es tan grande que el período de re-engrase se haga demasiado corto. En los casos de ser necesaria le evacuación del calor de un rodamiento o la temperatura alta de funcionamiento
que impida la lubricación con grasa normal, o si las piezas adyacentes ya están lubricadas con aceite (p.e. ruedas dentadas
en cajas de velocidad), se aplicará este tipo de lubricación. También los rodamientos de rodillos a rótula requieren este tipo de
lubricación, salvo unas pocas excepciones. La cantidad de aceite aplicada debe ser suficiente para asegurar una lubricación no
solo en el arranque, sino también durante todo el proceso de funcionamiento. No obstante, las cantidades de aceite demasiado
grandes ocasionarán el aumento de la temperatura de aceite y de rodamiento.
El suministro de aceite a todos los rodamientos se alcanza mediante varios métodos de construcción. Los más extendidos
son los siguientes: lubricación por baño de aceite con un nivel de aceite que alcanza el centro de elemento rodante inferior,
lubricación por circulación de aceite, lubricación por inyección, lubricación con niebla de aceite, etc.
4.2.1 Aceites para rodamientos
Para la lubricación de rodamientos se utilizan sobre todo aceites refinados con buena estabilidad química. La estabilidad de
aceite se puede mejorar con aditamentos anticorrosivos.
La propiedad fundamental de un aceite mineral es su viscosidad cinemática que disminuye al aumentar la temperatura. La
viscosidad adecuada de aceite ν1 se puede observar en el diagrama de la fig. 23, en función del diámetro medio de rodamiento
ds = (d+D)/2 y de la velocidad de giro n. Si se conoce el valor de la temperatura de funcionamiento, o es posible verificarlo, del
diagrama 24 se deduce el tipo de aceite más adecuado y la viscosidad v a temperaturas internacionalmente normalizadas de
40°C, necesarias para el cálculo de la proporción κ.
Si la proporción de viscosidad κ < 1 se aconseja utilizar un aceite con aditivos EP que aumentan la capacidad de la película
de aceite.
Si κ < 0,4, la aplicación de aceite con aditivos EP es imprescindible.
Si κ > 1, el uso de los aditivos EP supone el aumento de fiabilidad.
Ejemplo:
- Rodamiento d = 180 mm, D = 320 mm, ds = 250 mm
- Velocidad de giro n = 500 min-1
- Temperatura hipotética de funcionamiento 60°C
Para estas condiciones dadas la viscosidad cinemática mínima ν1 = 17 mm2.s-1, según el diagrama de la fig. 23.
Teniendo en cuenta la temperatura de funcionamiento de 60°C, el aceite elegido según el diagrama de la fig. 24 tiene que tener
una viscosidad cinemática v mínima de 35 mm2.s-1 bajo la temperatura normalizada de 40°C.
La viscosidad cinemática de aceite para rodamientos axiales de rodillos a rótula se determina en función de la relación n.d,
donde n es la velocidad de giro de rodamiento de revoluciones en min-1 y d es el diámetro de agujero en mm según la tabla 37.
Los valores menores de la viscosidad son válidos para rodamientos menos cargados, en los que se cumple Pa ≤ 0,1 Ca. Los
valores mayores valen para Pa > 0,1 Ca.
Viscosidad del aceite para los rodamientos axiales de rodillos a rótula
d.n
Viscosidad cinemática del aceite
mm2s-1 a 40°C
1 000
250 hasta 550
10 000
100 hasta 250
100 000
45 hasta 100
200 000
30 hasta 80
Tab. 37
Fig. 23
p1 (mm2.s-1)
1000
2
5
500
10
20
200
50
100
100
200
50
500
n=
150 1000
200 0
min -1
0
300
0
500
0
100
00
20
10
200
00
500
00
5
100
000
3
10
20
50
100
200
500
1000
ds (mm)
Fig. 24
viscizidad a 40°C
(mm2.s-1)
p (mm2.s-1)
5000
1000
500
100
50
1500
1000
680
460
320
220
20
10
150
100
68
5
46
32
7
10
22
15
2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110 120
t (°C)
4.3 LUBRICACIÓN CON LUBRICANTES SÓLIDOS
Los lubricantes sólidos se utilizan para lubricación de rodamientos solo en aquellos casos en los que las grasas o los aceites
no puedean cumplir los requisitos extraordinarios de lubricación confiable, bajo las condiciones de fricción límite o desde el
punto de vista de la resistencia a temperaturas elevadas de funcionamiento ante las influencias químicas, etc. En estos casos
es recomendable consultar las soluciones posibles con el proveedor.