Pilar I – Lubricación de Precisión Techgnosis: Selección del tipo de aceite y cálculo de viscosidad para lubricación de engranajes industriales sometidos a alta carga

Tabla 1 Selección experta de lubricantes para engranajes con alta carga – Temperatura
Tabla 1 Selección experta de lubricantes para engranajes con alta carga – Temperatura

Notas:

  1. *Aceites compuestos (COMPOUND).
  2. Engranajes con alta velocidad y sin carga (por ejemplo en turbo generadores) pueden ser lubricados con aceite tipo turbina (R&O). Para engranajes abiertos de baja velocidad usan asfalto (cada vez menos) o sintéticos (PAO’S) de muy alta viscosidad.

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 formula para la viscosidad mínima necesaria en cSt (centiStokes) a la temperatura de operación:

Ecuación 1
Ecuación 1

Donde:

  • Vg = Viscosidad en cSt a la temperatura de operación del engrane
  • h = Espesor de pelicula en micro-pulgadas. Si h = 1000 micro-pulgadas se tiene el espesor óptimo mínimo de película
  • d = Diámetro de paso o primitivo (Pitch Diameter) del piñón en pulgadas
  • np = Velocidad del piñón en RPM
  • mG = Relación del engranaje = Radio del inducido / Radio del motriz (Piñón)

Ejemplo

Usando esta fórmula, calcular la viscosidad mínima requerida en cSt a la temperatura de operación de los engranajes. El piñón tiene 5 ” de diámetro de paso y el engrane acoplado con el piñón tiene 20 ” de diámetro de paso. ¿Qué tipo de aceite selecciona si la temperatura de operación es de 50 ºC y los engranes de acero-acero sometidos a alta carga?

  • Velocidad del piñón: 1800 RPM
  • Velocidad del piñón: 3600 RPM
  • 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 -10ºC y por debajo de los 80ºC.

  • VG = 1000000 / [0.1089 * 25 * 1800 * (4/5)) = 255 cSt @ Temperatura de operación (TO)
  • Vg = 1000000 / [0.1089 * 25 * 3600 * (4/5)) = 128 cSt @ Temperatura de operación (TO)
  • Vg = 1000000 / [0.1089 * 25 * 10000 * (4/5)) = 46 cSt @ Temperatura de operación (TO)
Tabla 2. Conversión de viscosidad requerida a la temperatura de operación a grados ISO
Tabla 2. Conversión de viscosidad requerida a la temperatura de operación a grados ISO

Con la Tabla 2 (Válida para aceites minerales de Índice de Viscosidad (Superior a 90) se obtiene de viscosidad comercialmente disponible en grados SO (cSt @ 40ºC).

  • a) Con 255 cSt y @ 50ºC se requiere un aceite ISO 320.
  • b) Con 128 cSt y @ 50ºC se requiere un aceite ISO 150.
  • c) Con 46 cSt y@ 50ºC se requiere un aceite ISO 68.

Notas:

  1. Para un engrane corona-sinfín, 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 relación 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 qué aceite dará la viscosidad requerida a la temperatura de operación.
  5. Usando la fórmula de Crook y Archard es posible determinar el 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.

Autor: José Páramo
Presidente y Fundador del Grupo Techgnosis 
Sitio Web: www.grupo-techgnosis.com
LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/josé-páramo-91104629/

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