Ingeniería

Soportando el calor con grafito

Atención – el producto de SKF mencionado en este artículo ya no está disponible.

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Resumen

En aplicaciones en las que se combinan altas temperaturas con velocidades bajas, la lubricación puede suponer un auténtico reto. Con la introducción de los rodamientos SKF DryLube, SKF ofrece productos y soluciones con lubricantes secos que superan muchos de los problemas asociados con la lubricación convencional con grasa y aceite. La lubricación seca contribuye a un funcionamiento fiable de los rodamientos, a reducir los costes operativos y la complejidad de la maquinaria, y a una menor necesidad de mantenimiento, incluso con temperaturas de hasta 350 °C.

Enlaces relacionados

SKF DryLube Bearings

Contacto de venta

Hugo Carlen, Hugo.Carlen@skf.com

Atención – el producto de SKF mencionado en este artículo ya no está disponible.

Muchos rodamientos trabajan a temperaturas tan elevadas que pocos lubricantes pueden soportarlas. Para este tipo de casos, SKF ha desarrollado soluciones que incorporan lubricación seca, ofreciendo así ventajas a clientes de las industrias metalúrgica, de materiales de construcción, y de bebidas y alimentación, entre otros sectores.

La lubricación seca es especialmente apropiada para aplicaciones que funcionan a baja velocidad y a temperaturas extremadamente elevadas.

En estos casos, los rodamientos están sometidos a temperaturas muy altas (entre 200–350 °C) y los lubricantes normales, como la grasa y el aceite, se deterioran rápidamente, provocando deficiencias en la lubricación y averías prematuras. La lubricación seca no se deteriora a altas temperaturas, puede soportar cargas pesadas, tiene una elevada estabilidad térmica y permite que la aplicación esté prácticamente libre de mantenimiento. Por ello, los rodamientos con lubricación seca tienen un potencial considerable, especialmente dentro de la industria metalúrgica. Una instalación clásica de lechos de enfriamiento de chapa metálica puede contener unos 5.000 rodamientos (fig. 1) que suelen funcionar intermitentemente a temperaturas muy altas y que, debido a la naturaleza del equipo, son muy difíciles de relubricar.

SKF posee una gran experiencia en la fabricación de rodamientos rígidos de bolas y rodamientos Y con jaulas de grafito (variantes de VA208 y VA228). Se suelen utilizar en vagonetas de secadero (fig. 3), lechos de enfriamiento (figs. 1 y 2) y hornos continuos (fig. 8). Ahora, con la introducción de la serie SKF DryLube –una amplia gama de rodamientos con lubricación seca–, las ventajas de esta lubricación pueden aplicarse prácticamente a cualquier rodamiento SKF, incluyendo los rodamientos de rodillos y de bolas.

Rodamientos con lubricante seco
Los SKF DryLube utilizan como lubricante seco grafito y disulfuro de molibdeno. Las propiedades de estos lubricantes son una consecuencia de la estructura de capa lamelar que se crea por efecto de la carga cuando el lubricante se adhiere a las superficies de contacto del rodamiento. La estructura estratificada permite el movimiento deslizante de las placas paralelas (fig. 5). La débil unión entre las placas genera una baja resistencia al cizallado en la dirección del movimiento deslizante, pero genera una alta resistencia a la compresión en la dirección perpendicular al movimiento deslizante. Asimismo, un lubricante sólido dotado de alta resistencia a la compresión es capaz de soportar cargas pesadas sin crear contacto de metal con metal. Finalmente, el lubricante seco posee una buena capacidad de adhesión a la superficie del substrato. Esta propiedad permite que haya presencia de lubricante sólido en las superficies del rodamiento incluso con esfuerzos cortantes elevados.

En el grafito, las propiedades lubricantes aumentan aún más cuando hay presencia de vapor en las capas de grafito, ya que esto reduce las fuerzas cortantes y la fricción. El grafito puede actuar como lubricante a temperaturas holgadamente superiores a los 500 °C. Para incrementar aún más el rendimiento o la vida útil de los rodamientos SKF DryLube, existen variantes en las que la lubricación seca se combina con aditivos de aceite resistentes a altas temperaturas y nanopartículas lubricantes.

Para crear un rodamiento SKF DryLube, el lubricante seco y un adhesivo de resina se inyectan en el espacio libre del rodamiento alrededor de los elementos rodantes y caminos de rodadura. Un proceso de endurecimiento asegura la solidificación del lubricante. El proceso permite convertir prácticamente cualquier rodamiento de SKF en un rodamiento SKF DryLube, siempre y cuando esté equipado con una jaula de metal y tenga suficiente espacio libre para el lubricante seco (fig. 6). Esto hace que la gama de SKF sea dinámica y capaz de hacer frente a casi cualquier requisito de alta temperatura de las aplicaciones.

Durante el funcionamiento, el lubricante seco mantiene una película muy delgada en los caminos de rodadura y en los elementos rodantes, que evita el contacto de metal con metal.

Ventajas de la lubricación seca
En las aplicaciones seleccionadas, la lubricación seca no solo permite que los rodamientos funcionen satisfactoriamente, sino que también proporciona ventajas concretas en aplicaciones a temperaturas extremas. Los lubricantes secos también ofrecen un bajo par de arranque a cualquier temperatura y bajo momento de fricción durante el funcionamiento. Además, no es preciso que el rodamiento tenga una velocidad mínima. Un rodamiento lubricado con grasa o aceite confía en el efecto de “aquaplaning” del lubricante y, por tanto, para que la lubricación sea adecuada requiere una cierta velocidad. Los rodamientos lubricados en seco también funcionan muy satisfactoriamente a velocidades extremadamente bajas.

Además, el uso de lubricante seco en lugar de grasa evita problemas de fugas. A temperaturas elevadas la viscosidad de la grasa disminuye, incrementando el riesgo de fugas, y los lubricantes líquidos pueden evaporarse. Asimismo, deben considerarse los costes de eliminación de la grasa usada, junto con los de cualquier proceso de relubricación. En lo tocante a seguridad, la relubricación en entornos calientes puede ser peligrosa. El uso de lubricantes secos elimina estos dos aspectos medioambientales y de seguridad, debido a que el rodamiento puede lubricarse de por vida con unas pérdidas de lubricante mínimas.

Al igual que en todo tipo de lubricación, es necesario cumplir ciertas condiciones para optimizar el rendimiento del rodamiento durante su uso.  Al emplear lubricantes sólidos, los rodamientos han de mantenerse secos para evitar problemas potenciales de corrosión, debido a que el lubricante seco ofrece una protección limitada contra la corrosión. Durante el funcionamiento puede observarse que los rodamientos que utilizan lubricación seca pueden experimentar un incremento temporal en el nivel de ruido y vibraciones, debido a la rotura de pequeños fragmentos de lubricante sólido. Esto no tiene efecto en el rendimiento o la vida útil del rodamiento.

Conclusiones
La lubricación seca, en las aplicaciones en las que puede ser utilizada, resuelve los difíciles problemas provocados por la combinación de altas temperaturas y, frecuentemente, velocidades bajas. De hecho, en aplicaciones que con lubricación convencional pueden fallar semanalmente, los rodamientos con lubricación seca pueden funcionar durante años mientras se mantengan secos y funcionen a velocidades bajas, incluso con temperaturas de trabajo de hasta 350 °C.

La lubricación seca puede reducir radicalmente la complejidad de los sistemas de rodamientos, eliminando la necesidad de dispositivos de refrigeración y relubricación, y reduciendo las necesidades generales de mantenimiento. Al mismo tiempo, la gama de rodamientos SKF DryLube está diseñada para ofrecer un alto grado de fiabilidad operativa incluso a temperaturas muy elevadas, contribuyendo a reducir los costes de funcionamiento del equipo.