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Lubricantespara engranajes

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMdulo Cuatro

ContenidoSeccin Uno

Principios de la accin de engranajes

IntroduccinTipos de engranajesCombinaciones de engranajes

Resumen Seccin Uno

Seccin DosLa lubricacin de engranajesLas funciones de los lubricantes de engra-najesLas propiedades requeridas para un lubri-cante de engranajesGrados de viscosidad para engranajesIndice de viscosidad

La seleccin de lubricantes para engrana-jes cerrados

Mtodos de aplicacinLubricantes para engranajes abiertosEngranajes automotrices

Test de desempeo para engranajes auto-motrices

Servicios de calidad API para aceites detransmisin y diferenciales

Principales Test

Mtodo para seleccin de aceites lubricantesen cajas de engranajes industriales cerra-dosResumen Seccin Dos

Seccin TresFallas en engranajes

Clasificacin de las fallas en engranajes

Fallas en los dientes de los engranajes

Examinando dientes de engranaje



Seccin UnoPRINCIPIOS DE LA ACCION DE ENGRANAJES

Los engranajes juegan un papel vital en la indus-tria siendo encontrados en casi todo tipo de ma-quinaria. Su lubricacin apropiada es claramentede gran importancia. Con el objeto de entenderlos principios y las prcticas de la lubricacin deengranajes, necesitamos conocer un poco acer-ca de los diferentes tipos de engranajes, cundoy porqu son usados. Estos temas conforman lamateria de la primera seccin de este Mdulo.

Cuando usted haya estudiado la informacin cla-ve en esta seccin usted ser capaz de:

Explicar qu es un engranaje, qu hace y queventajas tienen los engranajes sobre otro tipode mtodos mecnicos de transmisin de po-tencia.

Nombrar y describir los tres tipos principalesde engranajes utilizados para transmitir mo-vimiento entre ejes paralelos, y resumir ven-tajas y desventajas.

Nombrar los dos tipos de engranajes usadospara transmitir movimiento entre ejesintersectos y distinguirlos entre ellos.

Nombrar y describir los tres tipos de engra-najes usados para transmitir movimiento en-tre ejes cruzados y resumir sus ventajas ydesventajas.

Si usted estudia la informacin suplementaria,usted adems ser capaz de:

Definir el trmino relacin de engranaje y ex-plicar como est relacionado a nmero dedientes del engranaje.

Explicar los significados de los trminos co-mnmente usados en las descripciones de en-granajes de addendum y dedendum, cara,paso, paso del engranaje y lnea de paso.

Explicar porqu la mayora de los dientes delengranaje estn cortados por un perfil curvo.

Describir los movimientos de rotacin y desli-zamiento que tienen lugar cuando los engra-najes encajan.

Aplicar comercialmente en su labor de ven-dedores los conocimientos tericos adquiri-dos.

Explicar porqu las combinaciones de engra-najes son comnmente usadas y describir lascombinaciones ms utilizadas.



INTRODUCCION

Un engranaje es simplemente una rueda con dien-tes.

Dos o ms engranajes son utilizados en combi-nacin para transmitir movimiento entre dos ejesque rotan, usualmente con un cambio de veloci-dad y torque (o fuerza de giro) y frecuentementecon un cambio de direccin.

La gran ventaja de los engranajes sobre otrosmtodos de transmisin de potencia, tales comocorreas, cadenas o cuerdas, es que los engrana-jes pueden transmitir mayores fuerzas a altasvelocidades. Adems los engranajes lo hacen deuna manera suave y sin deslizarse.

Los engranajes proveen una forma convenientey efectiva de transmitir movimiento y potencia queprcticamente se puede encontrar en casi todotipo de maquinaria. Su rango en tamao puedevariar desde pequesimos engranajes en los me-canismos de los relojes y otros mecanismos deli-cados, hasta enormes ruedas dentadas de va-rios metros de dimetro utilizados en algunascajas de engranajes industriales.

Los engranajes son frecuentemente usados paratransmitir potencia entre un motor o cualquier otrotipo de generador de potencia, y una mquina.Ellos permiten que tanto el motor y la mquinafuncionen eficientemente. Por ejemplo, un tpicomotor de un carro funciona ms eficientementecerca a las 4.000 r.p.m. Las ruedas del vehculotienen que girar mucho ms lento que esta velo-

cidad: an a 110 kph las ruedas giran a 1.000r.p.m. Los engranajes en la caja de velocidadesde un vehculo y la transmisin proveen la reduc-cin necesaria en velocidad.

Mecanismo sencillo de engranajes.

Sistema de transmisin de vehculo de 4 ruedas.



Ms acerca deRELACION DE ENGRANAJE

l ms pequeo de un par de engranajes seconoce como pin. Si el pin est sobre

el eje que mueve, el par de engranajes acta parareducir la velocidad. Si el pin est sobre el ejeaccionado, el par de engranajes acta para in-crementar la velocidad.

La relacin entre la velocidad de entrada y la ve-locidad de salida es conocida como la relacinde engranaje. Como la velocidad a la que losengranajes giran es proporcional al nmero dedientes que poseen, la relacin de engranaje esla misma que la relacin de nmero de dientesde los engranajes de mando y accionado. En lailustracin se observa un par con una relacin 6:1(48 dividido por 8).

Un par de engranajes que reducen la veloci-dad, incrementan el torque; un par de engra-najes que aumentan la velocidad, disminuyenel torque.

Despreciando los efectos de la friccin, la rela-cin de los torques de entrada y salida es la in-versa de la relacin de las velocidades de entra-da y salida. As, un par de engranajes que actanpara reducir la velocidad en un sexto, tendr unincremento de 6 veces el torque.

E

Menor velocidadMayor torque

Mayor velocidadMenor torque



TIPOS DE ENGRANAJES

Hay solamente unos pocos tipos de engranajesbsicos, a pesar de las enormes variaciones entamaos y aplicaciones.

Los tipos de engranajes pueden ser convencio-nalmente clasificados de acuerdo a la direccinen que transmiten el movimiento: ya sea entreejes paralelos, entre ejes intersectos o entre ejesno intersectos.

Engranajes que transmiten el movimiento en-tre dos ejes paralelos.

El engranaje ms simple de todos es el engra-naje recto. Este tiene ruedas con dientes rectoslos cuales son paralelos al eje. Cuando los en-granajes giran, solamente uno o dos dientes delas ruedas opuestas se encajan en cualquiermomento. El contacto entre los dientes tiene lu-gar abruptamente a lo ancho de todo el diente.Como resultado, los engranajes rectos tienden aser muy ruidosos y corren toscamente a altasvelocidades. Cuando ocurre el desgaste de losdientes las condiciones de operacin son anpeores, por esto los engranajes rectos estn limi-tados a velocidades relativamente bajas. Los dien-tes no estn sometidos a esfuerzos axiales deninguna naturaleza.

Los engranajes rectos interiores se obtienen alser tallados los dientes, en la parte interior de unacorona, los ejes giran en el mismo sentido. Seemplea en conjuntos planetarios que permitenextraordinarias reducciones y ocupa poco espa-cio, ejemplo servotransmisiones.

Para convertir un movimiento de rotacin en li-neal se utilizan los engranajes de cremallera ypin rectos, la cremallera se mueve en direc-cin normal al eje del pin.

Los engranajes helicoidales son similares a losengranajes rectos pero tienen los dientes un pocodesviados formando ngulo con el eje.

Engranajes rectos



Engranajes helicoidales

Este diseo hace que el contacto entre los dien-tes de las ruedas opuestas tenga lugar suave ygradualmente, con varios dientes en contacto si-multneamente. Los engranajes helicoidales, gi-ran ms silenciosa y suavemente que los engra-najes rectos. Adems, si algn diente se llagaraa desgastar, la carga se le transfiere a los otrosdientes en contacto disminuyendo as la cargasobre el diente desgastado. Debido a estas ven-tajas, los engranajes helicoidales son ampliamen-te utilizados para transmitir potencia a altas ybajas velocidades entre ejes paralelos.

La principal desventaja de los engranajeshelicoidales es que sus dientes al estar en ngu-lo generan empujes laterales cuya magnitud va-ra de 10 al 15 % de la fuerza que ellos transfie-ren de acuerdo al ngulo de la hlice. Cojinetesque puedan absorber estos empujes lateralesdeben ser usados en conjunto con los engrana-jes helicoidales simples.

Los empujes laterales pueden ser eliminados conel uso de engranajes helicoidales dobles, algu-nas veces conocidos como engranajes de espi-na de pescado. Aqu cada rueda tiene dos jue-gos de dientes helicoidales corriendo en direc-ciones opuestas. Los empujes laterales son eli-minados con el empuje de los dientes ubicadosen sentido opuesto. Los engranajes helicoidalesdobles son usados donde son importantes las al-tas cargas, la operacin silenciosa y suave, porejemplo en reductores de velocidad de una turbi-na generadora y aplicaciones similares. Transmi-sin de cargas pesadas a altas velocidades.

Los engranajes rectos, helicoidales y helicoidalesdobles, ilustrados arriba, son algunas veces co-nocidos como engranajes externos. Los engra-najes de cremallera y pin internos mostradosabajo son dos variaciones comunes de estos ti-pos de engranajes los cuales se ven diferentespero tienen caractersticas similares. La crema-llera y pin helicoidales se relacionan con losengranajes helicoidales, as como la cremalleray el pin recto se relacionan con engranajes rec-tos.



Engranaje helicoidal dable.

Engranaje interno.

Engranajes que transmiten movimiento entreejes intersectos.

Cuando es necesario transmitir potencia y movi-miento entre dos ejes que se interceptan en n-gulo, se utilizan los engranajes cnicos. Losdientes sobre los engranajes cnicos parece quehubiesen sido cortados de un cono en la puntade un eje, en lugar de un cilindro. Hay dos tiposde engranajes cnicos:

Engranajes cnicos rectos, tienen los dientesrectos. En este diseo, al igual que los engrana-jes rectos, solo uno o dos partes de dientes es-tn en contacto a la vez. Por lo tanto estos engra-

Cremallera y pin.



`

Engranajes cnicos planos y de espiral.

Engranajes helicoidales cruzados.

najes estn limitados relativamente a bajas velo-cidades.

Engranajes cnicos helicoidales, tienen dien-tes en ngulo para proveer un encaje suave. Tie-nen ventajas similares a los engranajes y pue-den rodar mucho ms rpido que los engranajescnicos rectos.

Engranajes que transmiten movimiento entredos ejes no intersectos.

El movimiento puede ser transmitido entre ejesque no sean paralelos ni se intercepten, median-te los engranajes helicoidales cruzados o en-granajes oblicuos. Hay un rea de contacto muylimitada entre los dientes de estos engranajes,por lo tanto estn sujetos esfuerzos considera-bles. Los engranajes pueden ser solamente usa-dos para transferir bajas cargas a bajas velocida-des y no son muy utilizados en la industria.



TERMINOLOGIA DE LOS ENGRANAJES

lgunos de los trminos comnmente usadosen la descripcin de los engranajes son cita-

dos a continuacin.

Addendum:La distancia entre la punta del diente de un engra-naje y el crculo pitch.

Dedendum:La distancia entre la raz de un diente y el crculopitch.

A

Cara:La superficie del diente de un engranaje que hacecontacto con las superficies de los dientes en elengranaje que encaja.

Flanco:Un lado de la superficie de un diente.

Pitch:La distancia entre los puntos idnticos en dientesadyacentes en el mismo engranaje.

Crculo Pitch:La curva que conecta los puntos medios de con-tacto de todos los dientes en un engranaje.

Lnea Pitch:Una lnea en un diente de un engranaje que mar-ca el punto medio de contacto con un diente en-cajado. La lnea pitch muy pocas veces se en-cuentra expresada en la mitad entre la raz y lapunta del diente.

Cresta:La superficie ms alta del diente.

Tip:La lnea donde la superficie de la cresta del dien-te y su cara se encuentran.

Raz:Es la base del diente.



ACCION ENTRE LOS DIENTES DE LOSENGRANAJES

os engranajes deben encajarse y girar conun mnimo de friccin.

Sus dientes deben ser por tanto diseados paraque puedan rodar en lugar de deslizarse uno so-bre otro. Se puede mostrar tericamente que lamejor forma para los dientes de los engranajeses el que se conoce como el perfil evolvente. Esteperfil tiene forma de curva trazada desde la basede la rueda del mismo arco del dimetro de larueda del engranaje.

En la prctica, cuando un engranaje se encajatienen lugar tanto la rodadura como el desliza-miento. Los diagramas de la pgina muestran lasituacin para un par de engranajes de dientesrectos. El primer contacto ocurre entre la basedel diente que est siendo empujado y la puntadel diente que empuja.

El contacto contina hasta que la punta del dien-te empujado se separe de la base del diente queempuja.

La rodadura ocurre durante todo el contacto dela base a la punta del diente empujado y de labasea la punta del diente que empuja.

El deslizamiento tambin tiene lugar, con la velo-cidad de deslizamiento mxima al iniciar el con-tacto, disminuyendo a cero en el punto medio eincrementndose otra vez hasta que el dientedesencaje. Sobre el diente empujado, el desliza-

L

miento es siempre en direccin saliendo de la l-nea de paso, mientras que en el diente que em-puja es siempre entrando hacia la lnea de paso.

La combinacin de la rodadura y deslizamientoocurre con todos los tipos de engranajes.

Sin embargo, la proporcin de rodadura a desli-zamiento y la direccin de deslizamiento en rela-cin a la lnea de contacto entre las superficiesdel diente vara de un tipo de engranaje a otro.Con los engranajes rectos y los cnicos rectos,la direccin del deslizamiento es en ngulo rectoa la lnea de contacto. Con los engranajes de tor-nillo sin-fin, algo de deslizamiento casi sobre laslneas de contacto puede ocurrir, mientras quecon los helicoidales y cnicos helicoidales, la di-reccin del deslizamiento es intermedio entreestos dos extremos.



Los engranajes hipoidales, son usados paratransmitir potencia y movimiento entre ejes enngulo recto. Son similares a los engranajes c-nicos espirales excepto que los ejes de mando ymandados son excntricos.

Los engranajes hipoidales dan especial origen aproblemas de lubricacin ya que la combinacinde movimientos deslizantes, ejerce sobre la pel-cula de aceite tensiones que tienden a romperlay por lo tanto, son muy raros en la industria. Sinembargo, con apropiada lubricacin los engrana-jes hipoidales operan de una forma suave y si-lenciosa a altas velocidades. Su principal utiliza-cin es en los ejes traseros de las transmisionesde vehculos. Debido a que permite tener el ejede propulsin excntrico, la altura de la caja en elcarro puede ser reducida para darle a los pasaje-ros ms espacio.

Los engranajes de tornillo sin-fin, son un de-sarrollo de un engranaje oblicuo en el cual losdos ejes estn en ngulo recto uno con el otro. Elengranaje de dimetro pequeo, o sin-fin, tieneuna o ms roscas continuas de tal forma que esequivalente a un engranaje con pocos dientes.Este engranaje tipo tornillo empuja la rueda , lacual es similar a un engranaje helicoidal rectoexcepto por sus dientes los cuales estn inclina-dos para encajar en los dientes del sin-fin. Losengranajes de sin-fin se pueden encontrar enmuchas aplicaciones industriales. Estos puedenproducir grandes reducciones de velocidad, y porlo tanto se tiene un mayor incremento en el torqueque otros engranajes simples. Como observare-

mos adelante, la friccin en los engranajes sin-fin puede ser considerable y por lo general pue-den requerir lubricantes de mayor viscosidad, porejemplo, los usados en engranajes rectos.

Estos engranajes ofrecen serias dificultades parasu lubricacin y requieren materiales especialespara su construccin, pues con las grandes velo-cidades de deslizamiento lateral entre los dien-tes del sin-fin y los dientes de la rueda, la pelcu-la lubricante tiende a romperse. Las reas decontacto son agrandadas ligeramente sin-fin tie-ne dientes helicoidales y pueden aumentarse anms si los dientes de la rueda son curvados paraenvolver el sin-fin parcialmente, en este caso eldiseo se conoce como una garganta sencilla.Otros aumentos en reas de contacto puedenefectuarse s l sin-f in en s mismo estgaranteado, se llama entonces Doble garganta.

Una caracterstica de los engranajes de tornillosin-fin es que las velocidades relativas de los doscomponentes no estn necesariamente definidospor sus dimetros, por que la separacin del sin-fin es el factor decisivo.

Otra caracterstica es que un engranaje sin-fin dealta reduccin no puede transmitir impulso desdela rueda mayor a la pequea (sin-fin), en algunasaplicaciones como las gras o ascensores ofre-ce ventajas debido a que acta como freno encaso de que por desperfecto la rueda tienda aimpulsar el tornillo. Sin embargo, es posible latransmisin de doble direccin en los sin-fin esde arranque mltiple de baja relacin.



Engranajes de tornillo sin-fin.

Engranajes hipoidales.



MATERIALES DE LOS ENGRANAJES

os dientes de los engranajes transfieren potencia y movimiento a travs de pequeas

reas de contacto. Estas lneas de contacto es-tn sujetas a esfuerzos muy altos y consecuen-temente, el diente del engranaje debe ser fabri-cado de un material muy fuerte.

Los engranajes usados para aplicaciones indus-triales son usualmente fabricados de acero o debronces endurecidos.

El acero es normalmente usado para engranajesrectos, helicoidales y cnicos. Un nmero de fac-tores, deben ser tenidos en cuenta cuando seescoge un acero en particular para ser usado enla fabricacin de engranajes. Se requiere un ace-ro muy resistente para que el desgaste sea mni-mo, buena facilidad de maquinado, para facilitarla fabricacin y una dureza razonable y elastici-dad ayudar a mejorar la resistencia a los cho-ques.

El desgaste sobre el diente del engranaje puedefrecuentemente ser minimizado usando diferen-tes aceros para cada uno de los componentes deun par de engranajes.

En general, el material con el cual se fabrica unpin debe ser ms duro que el usado para unengranaje grande.

En muchos engranajes helicoidales cruzados yengranajes de tornillo sin-fin donde se tienendeslizamientos considerables, se usan aceros

L

endurecidos para el pin, mientras que el en-granaje movido es normalmente fabricado debronce fosforado.



COMBINACIONES DE ENGRANAJES

En teora, un simple par de engranajes es todo loque se necesita para convertir una velocidad deentrada dada, en velocidad de salida requerida.Solo tres engranajes son necesarios si los ejesde entrada y salida deben rotar en la misma di-reccin. En la prctica, si se requiere un cambioconsiderable de velocidad o la distancia entre losejes que giran es sustancial, se utilizan combina-ciones de engranajes. Estas combinaciones de-nominadas trenes de engranajes, son capacesde producir la salida requerida evitando as lanecesidad de engranajes excesivamente grandes.

Las combinaciones de engranajes pueden ser di-vididas en engranajes abiertos o engranajes ce-rrados, estos ltimos son normalmente conoci-dos como cajas de engranajes.

Los engranajes abiertos son usados donde no esprctico o econmico proveer una caja al engra-naje. Normalmente son mecanismos muy gran-des que operan en lugares abiertos tales comominas, canteras o muelles. Generalmente ope-ran a bajas velocidades y raramente necesitanser fabricados con el mismo grado de precisinde un engranaje cerrado de alta velocidad.

Los engranajes cerrados son usados ampliamen-te. En una fbrica casi todo lo que se mueve:Bandas, secadores, ventiladores, bombas, equi-pos de manejo de materiales, plantas de proce-sos y muchos otros equipos de una planta, sernimpulsados por un motor de combustin o elc-trico moviendo una caja de engranajes. La caja

de engranajes normalmente es una unidad depropsito general construido por un fabricanteespecializado. Como usted puede esperar, unaenorme variedad de tamaos y tipos de cajas deengranajes son usados en la industria. Aqu sola-mente es posible mencionar unas pocas combi-naciones de engranajes comnmente usados.

Las cajas de engranajes que utilizan combina-ciones de engranajes helicoidales son ampliamen-te usadas, porque pueden transmitir cargas altassilenciosa y eficientemente. Una versin de estetipo caja de engranajes en donde es posible se-leccionar una de varias combinaciones de engra-najes, tiene aplicacin comn en transmisionesautomotrices.



RESUMEN DE LA SECCION UNO

Los engranajes son ampliamente usados enla industria para transmitir movimiento, casisiempre con cambios en velocidad, torque ydireccin.

Los engranajes operan suavemente paratransmitir mayores fuerzas a mayores veloci-dades que otro mtodo mecnico de trans-misin de potencia tales como cables, cade-nas, correas y ruedas de cadenas.

Hay bsicamente unos pocos tipos de engra-najes. Los ms importantes son: engranajesrectos, engranajes helicoidales y engranajeshelicoidales dobles (usados para transmitirmovimiento entre ejes paralelos); engranajescnicos (usados para transmitir movimientoentre ejes intersectos); engranajes de torni-llos sin-fin (usados para transmitir movimien-to entre ejes no intersectos).

Los engranajes rectos son ruedas con dien-tes rectos dispuestos paralelamente al eje deempuje. Tienen la tendencia de operar ruido-samente y estn expuestos al desgaste. Losengranajes helicoidales simples tienen rue-das con dientes dispuestos en ngulo al eje.Operan ms suavemente y pueden por lo tan-to soportar cargas pesadas a altas velocida-des. Sin embargo, estos generan empujeslaterales. Los engranajes helicoidales doblestienen las ventajas de los engranajeshelicoidales simples y no generan empujeslaterales.

Los engranajes de tornillo sin-fin son amplia-mente usados porque son capaces de produ-cir reducciones considerables en velocidad eincrementos sustanciales en el torque.

Los engranajes del mismo o diferentes tiposson frecuentemente usados en conjunto. Es-tas combinaciones son capaces de transmitiruna cantidad requerida de potencia a unavelocidad requerida sin limitaciones prcticasde tamao y resistencia del material de en-granaje.

Las combinaciones de engranajeshelicoidales, de helicoidales y cnicos espi-rales, de tornillo sin-fin y de tornillos c o -mnmente usadas. Las cajas de engranajesque utilizan estas combinaciones son produ-cidas como modelos estndar por fabrican-tes especializados..



Seccin DosLA LUBRICACION DE ENGRANAJES

En esta seccin primero revisaremos las propie-dades importantes que los lubricantes de engra-najes deben poseer con el objeto de llevar a cabosus funciones. Luego estudiaremos los factoresque deben ser considerados cuando se seleccio-na un lubricante de engranajes para una aplica-cin en particular.

Cuando usted haya estudiado la informacin cla-ve de esta seccin usted deber ser capaz de:

Mencionar cuatro de las funciones ms im-portantes de un lubricante para engranajes.

Resumir las ventajas y desventajas de losaceites y grasas como lubricante de engra-najes.

Describir el significado de las siguientes pro-piedades de los lubricantes de engranajes:Viscosidad, ndice de viscosidad, resistenciaa la oxidacin, propiedades anticorrosin, pro-piedades antiespuma y demulsibilidad.

Explicar cmo los siguientes factores afectanla escogencia de los lubricantes adecuadospara engranajes cerrados: Tipo de engrana-jes y velocidad, temperatura ambiente y deoperacin, caractersticas de carga y mto-dos de aplicacin de lubricante.

Resumir los factores que afectan la escogenciade lubricantes adecuados para engranajesabiertos.

Si usted estudia la informacin suplementariausted tambin estar en condiciones de:

Explicar cmo se puede determinar el gradode viscosidad ptimo para un lubricante deengranajes.

Listar algunos tipos de fallas de los engrana-jes y explicar brevemente como surgen.



LAS FUNCIONES DE LOSLUBRICANTES PARA ENGRANAJES

La eficiencia con la cual un engranaje opera, de-pende no solo de la forma en la cual ellos sonusados, sino tambin del lubricante que les seaaplicado. Los lubricantes para engranajes tienenvarias funciones importantes para llevar a cabo:

Lubricacin

Cuando los engranajes transmiten potencia, losesfuerzos sobre sus dientes se concentran en unaregin muy pequea y ocurre en un tiempo muycorto.

Las fuerzas que actan en esa regin son muyelevadas, si los dientes de los engranajes entranen contacto directo, los efectos de la friccin y eldesgaste destruirn rpidamente los engranajes.

La principal funcin de un lubricante para engra-najes es reducir la friccin entre los dientes delengranaje y de esta forma disminuir cualquierdesgaste resultante.

Idealmente, esto se logra por la formacin de unapelcula delgada de fluido la cual mantiene sepa-radas las superficies de trabajo.

Refrigeracin

Particularmente en engranajes cerrados, el lubri-cante debe actuar como un refrigerante y extraerel calor generado a medida que el diente rueda yse desliza sobre otro.

Proteccin

Los engranajes deben ser protegidos contra lacorrosin y la herrumbre.

Mantener la limpieza

Los lubricantes para engranajes deben sacar to-dos los desechos que se forman durante el enca-je de un diente con otro.

Tipos de lubricantes para engranajes

Aceites minerales puros

Se aplican en engranajes que trabajan bajo con-diciones moderadas de operacin.

Aceites inhibidos contra la herrumbre y la co-rrosin (R & O)

Se utilizan cuando las temperaturas son altas yexiste el riesgo de contaminacin con agua, queconduce a la formacin de herrumbre en los me-tales ferrosos.

Poseen aditivos antiherrumbre, antiespuma,antidesgaste y antioxidantes. Estos aceites no tie-nen muy buena adhesividad, pero trabajan bienen sistemas de circulacin donde se aplica enforma continua.

Aceites minerales de extrema presin (E.P.)

Se utilizan cuando los engranajes tienen que so-portar altas cargas o cargas de choque, bajasvelocidades y altas cargas. Son aceites inhibidos,



a los que se les incorporan aditivos de extremapresin, los cuales son normalmente de azufre yfsforo; es necesario tener mucho cuidado conestos aceites, cuando se aplica en reductores quetrabajan en ambientes de alta humedad (ejem.:torres de enfriamiento), ya que el vapor de aguapresente puede reaccionar con el azufre y el fs-foro formando cido sulfrico y cido fosfrico,que atacan las superficies metlicas.

Aceites compuestosTienen como caracterstica principal su elevadaadhesividad. Son una mezcla de aceite mineral ysebo animal en proporciones variables. Se utili-zan en reductores con engranajes de tornillo sin-fin corona en donde la accin de deslizamientoes muy elevada. Estos aceites se pueden filtrar yenfriar sin que se separe el sebo animal del acei-te base. La adhesividad tambin se logra adicio-nando pequeo porcentaje de un aditivo para talfin al lubricante, evitando el goteo. Estas son sus-tancias sintticas.

Aceites sintticosSe utilizan generalmente en engranajes que pre-sentan alto grado de deslizamiento, o que traba-jan a altas temperaturas por perodos prolonga-dos. Los lubricantes sintticos requieren una ade-cuada combinacin de aditivos y bases sintti-cas fluidas para incrementar los beneficios sobrelos aceites minerales. Los ms usados sonPolialfaoleinas.

GrasasSu aplicacin en engranajes no es muy amplia

debido a que tienen muy poca capacidad refrige-rante y por que las partculas contaminantes tien-den a ser atrapadas y son difciles de eliminar.Se utilizan algunas veces en la lubricacin deengranajes que operan a bajas velocidades ybajas cargas, son ms comnmente utilizadas enengranajes abiertos y cajas de engranajes quetienden a dejar escapar aceite; tambin se utili-zan en engranajes que operan intermitentemen-te, por que las grasas tienen la ventaja de mante-ner una pelcula de lubricante en los dientes delengranaje, aunque estos no estn girando, lo quepermite proveer lubricacin inmediatamente soniniciados. Las grasas semifluidas sintticas sonparticularmente adecuadas para lubricar unida-des de engranajes de por vida.

Las grasas para engranajes son blandas, paraminimizar a friccin fluida y para limitar la ten-dencia de los engranajes a cortar un canal en lagrasa y dejar el diente del engranaje seco.

Lubricantes slidosSon usados cuando las temperaturas de opera-cin son muy altas o muy bajas, cuando las fu-gas no pueden ser toleradas y cuando se debeoperar en un vaco. Estos lubricantes son pelcu-las secas untuosas, que se aplican a los dientesde los engranajes; los ms utilizados son elbisulfuro de molibdeno, bisulfuro de tungsteno,grafito, talco y politetrafluoroetileno; son costo-sos, tienen vida limitada contra el desgaste, peroson ideales para aplicaciones especiales comola aviacin espacial.



LAS PROPIEDADES REQUERIDAS PARAUN LUBRICANTE DE ENGRANAJES

Para que un lubricante lleve a cabo sus funcio-nes apropiadamente, debe tener ciertas caracte-rsticas, las principales son:

Viscosidad

Es la propiedad ms importante de un lubricantepara engranajes, ste debe tener una viscosidadsuficientemente alta para mantener un adecuadoespesor de pelcula de aceite entre los dientesdel engranaje, bajo cualquier condicin de ope-racin. Entre ms alta sea su viscosidad, msfcilmente se puede lograr esto. Por lo tanto pa-recera a primera vista que los aceites con altaviscosidad son los mejores lubricantes para en-granajes. Sin embargo, hay otros factores a sertenidos en cuenta.

Un lubricante para engranajes no solo lubrica losdientes de stos, sino tambin los cojinetes quesoportan los ejes de las ruedas de los engrana-jes. Un incremento en la viscosidad causa unaprdida de potencia a medida que los engrana-jes y los cojinetes que los soportan estn sujetosa un incremento en el arrastre. Esto aumenta latemperatura del sistema de engranajes y del acei-te, el cual puede oxidarse rpidamente y espe-sarse.

La situacin es empeorada por el hecho de quelos aceites de alta viscosidad no son particular-mente efectivos en disipar el calor.

Si la viscosidad es muy alta, los cojinetes sesobrecalentarn y en el peor de los casos puedefallar. Los aceites de alta viscosidad tambin tie-nen la desventaja de formar espuma, tienen po-bres propiedades de separacin de agua, son di-fciles de filtrar y son menos hbiles para despo-jarse de los contaminantes slidos.

Los requerimientos crticos para la viscosidad deun lubricante de engranajes se renen mejorcuando se tiene un aceite delgado pero que seaconsistente con la lubricacin apropiada del dientedel engranaje, permitiendo un margen de seguri-dad razonable. En la prctica, esto significa quelas viscosidades de la mayora de los aceites paraengranajes estn dentro del rango de viscosidadISO de 46 a 680 (centistokes a 40 C).



Formacin de una cua de aceite entreLOS DIENTES DE UN ENGRANAJE

Lubricacin hidrodinmicaEngranajes cargados muy levemente operandoa velocidades relativamente altas, son lubricadoseficazmente bajo las condiciones de lubricacinhidrodinmica.

Cuando el engranaje rota, el lubricante se adhie-re a las superficies de los dientes, y es arrastra-do a la zona entre los dientes para formar unacua de lubricante, cuando el lubricante es forza-do, en la parte ms estrecha de la cua, la pre-sin se incrementa lo suficiente para mantener lasuperficie del diente separada. La eficiencia dela lubricacin hidrodinmica depende de:

Viscosidad del lubricanteEl espesor de la pelcula aumenta cuando la vis-cosidad aumenta.

TemperaturaLa viscosidad y por tanto el espesor de la pelcu-la decrece cuando la temperatura aumenta.

CargaEl espesor de la pelcula lubricante disminuyecuando la carga se incrementa.

VelocidadEl espesor de la pelcula lubricante aumenta cuan-do la velocidad aumenta.

Lubricacin de pelcula lmiteEn engranajes altamente cargados, especialmen-te aquellos que operan a baja velocidad, la pel-cula lubricante es muy delgada y hay un signifi-cativo contacto metal-metal entre los dientes delengranaje, dndose la condicin de lubricacinde pelcula lmite. La eficiencia de la lubricacindepende de la naturaleza qumica del lubricantey de su interaccin con la superficie.

Lubricacin elastohidrodinmicaSe ha establecido que las condiciones del lubri-cante que existen en la mayora de los engrana-jes no son las que aplican para la lubricacin hi-drodinmica ni para la lubricacin lmite.

Los dientes de los engranajes estn sometidos aenormes presiones de contacto sobre reas rela-tivamente pequeas (rea de 30.000 bar) y anson lubricados exitosamente con pelculas muydelgadas de aceite, esto es posible por dos razo-nes:

a. Las altas presiones causan la deformacinplstica de las superficies y reparten la carga sobre un rea ms amplia.

b. La viscosidad del lubricante se incrementaconsiderablemente con la presin, aumentando as la capacidad de carga.



GRADOS DE VISCOSIDAD PARA EN-GRANAJES

Engranajes industrialesPueden ser clasificados por grado de viscosidadde acuerdo al sistema especificado por la ISO.Ver mdulo 1 pgina 18.

Engranajes automotricesPueden ser clasificados por el sistema SAE.Vermdulo 1 pgina19.

Comparacin de clasificaciones de aceite por viscosidad.

850775700625550500450400365315280240205175140115

8560402010

140460

320

220

150

100

6846

32221510

90

85W

80W

75w

SAEGear

ISOGear

cSt 4

0 C



INDICE DE VISCOSIDAD

La viscosidad de un aceite disminuye a medidaque la temperatura se incrementa. El efecto de latemperatura sobre la viscosidad se describe comol ndice de viscosidad. Los aceites que tienenun alto ndice de viscosidad muestran menor va-riacin de la viscosidad con la temperatura, quelos aceites que tienen baj ndice de viscosidad.

Donde los engranajes tienen que operar en unrango amplio de temperaturas, el ndice de vis-cosidad del lubricante para engranajes debe serlo suficientemente alto para mantener la viscosi-dad dentro de los lmites requeridos. El aceite nose debe tornar tan delgado a altas temperaturasque sea incapaz de formar una pelcula lubrican-te adecuada. Ni tampoco se debe espesar de-masiado a bajas temperaturas que le sea imposi-ble al motor mover los engranajes, o que el acei-te no fluya a travs del sistema de lubricacin.

Propiedades antidesgaste

En ciertas aplicaciones, particularmente cuandolos engranajes estn operando bajo cargas dechoque, no es posible para un aceite mineral sim-ple proveer una pelcula que sea lo suficientemen-te gruesa para evitar el contacto metal con metal.Para estas condiciones se deben incorporar allubricante los aditivos de extrema presin (oEP). A temperaturas relativamente altas, (que sedesarrollan cuando se encajan los dientes deengranajes con altas cargas), estos aditivos re-accionan con las superficies de metal para for-mar una pelcula qumica. La pelcula se adelga-

Variacin de la viscosidad con la temperatura para varios aceitesde engranajes.

za y se rompe ms fcilmente que dos superfi-cies metlicas en contacto, y por lo tanto es ca-paz de reducir la friccin y el desgaste y amorti-guar el efecto de la carga.

68150

460

-20 0 20 40 60 80 100 120

Omala 460Omala 460

Tivela 150

Omala 68Omala 68

Var

iaci

n d

e la

Vis

cosi

dad

cSt

Temperatura C



Resistencia a la oxidacinTodos los aceites minerales pueden oxidarse paraformar xidos orgnicos, lacas adherentes y lodos.Esta ruptura qumica depende del grado de expo-sicin al aire y es acelerada por el calor, la presen-cia de humedad de ciertos contaminantes espe-cialmente de partculas de metales no ferrosos. Loslubricantes para engranajes estn usualmente so-metidos a condiciones severas que promueven laoxidacin. Estos son calentados por friccin, agi-tados y revueltos por la accin de los engranajes,y atomizadas por los engranajes, ejes y cojinetes.

Los aditivos antioxidantes pueden ser adiciona-dos a los lubricantes para engranajes para minimi-zar la oxidacin, y sus problemas asociados de co-rrosin, y de formacin de lodos, para prolongarsu vida de servicio.

Propiedades anticorrosivasLos lubricantes para engranajes no solamente de-ben ser no corrosivos, sino que tambin deben pro-teger las superficies que lubrican de la herrumbrey otras formas de corrosin. Una causa comn decorrosin es el agua la cual puede entrar en la cajade engranajes, como por ejemplo, por una falla enel sistema de refrigeracin o a travs de la con-densacin de humedad de la atmsfera. Esta lti-ma forma de contaminacin es un problema parti-cular en cajas de engranajes que trabajan intermi-tentemente y paran por perodos de tiempo.

Si un aceite va a prevenir la corrosin ste se debedistribuir equitativamente sobre las superficies me-tlicas. Los aceites minerales son agenteshumectantes pobres, pero las propiedades de hu-

mectacin al metal tienden a mejorarse con el usoa medida que las impurezas son formadas.

Donde se requiera un alto grado de resistencia ala herrumbre y a la corrosin, se utilizan los acei-tes que contienen inhibidores de corrosin.

Propiedades antiespuma

La espuma se puede presentar cuando loslubricantes estn sometidos a la accin de la agi-tacin de los engranajes de alta velocidad en pre-sencia de agua y aire. La situacin puede empeo-rar por la accin de las bombas de aceite y otroscomponentes de un sistema de circulacin. La es-puma puede reducir severamente la eficiencia delubricacin y conducir a la prdida de lubricante atravs del respirador de la caja de engranajes.

Los aceites de baja viscosidad altamente refina-dos generalmente tienen buenas propiedadesantiespuma pero, en algunas situaciones, se debehacer necesario el uso de un lubricante que tengaaditivos antiespumantes. Esto es particularmentenecesario en calidades API GL-3 hacia arriba.

Demulsibilidad

Para uso industrial los lubricantes para engrana-jes que estn expuestos a ser contaminados conagua deben tener buenas propiedades dedemulsibilidad para que el agua y el lubricante seseparen rpidamente. Si se dejan formaremulsiones, agua en aceite, estas reducirn la efi-ciencia de la lubricacin de ambos engranajes ysus rodamientos y promueven el deterioro msrpido del aceite, y la oxidacin/corrosin de loselementos del sistema de engranaje.



LA SELECCION DE LUBRICANTESPARA ENGRANAJES CERRADOS

Varios factores afectan la seleccin de un lubri-cante para un conjunto particular de engranajescerrados, los principales son: Caractersticas delos engranajes, velocidad de los engranajes,efectos de la temperatura y caractersticas decarga.

Caractersticas de los engranajes

Para propsitos de lubricacin, los engranajes tipoindustrial pueden ser considerados dentro de dosgrupos:

1. Engranajes rectos, engranajes helicoidalesdobles, engranajes cnicos y cnicos espirales.

Cuando estos engranajes giran, la principal ac-cin de un diente sobre otro es el movimiento derodadura. En presencia de un lubricante, estaaccin causa una cua hidrodinmica de lubri-cante entre los dientes. A velocidades suficiente-mente altas, la cua ser lo suficientemente es-pesa para separar los dientes que encajan y so-portan la carga. A medida que la velocidad dismi-nuye, o la carga aumenta, la pelcula que separalas superficies disminuye su espesor. Eventual-mente puede ocurrir algn contacto metal-metal.

La seleccin del aceite depende principalmentede la velocidad del engranaje y la carga. A menu-do aceites minerales, tales como un aceite de-pende principalmente de la velocidad del engra-naje y la carga. A menudo aceites minerales, ta-

Caja de cambios de un automvil, (engranaje cerrado).

les como un aceite Shell Vitrea y el Shell VitreaM, cumplirn satisfactoriamente. El aceite debeser lo ms suficientemente viscoso para formaruna pelcula efectiva de lubricante a la tempera-tura de operacin, pero no tan gruesa que se ten-ga prdida excesiva de potencia a travs de lafriccin fluida. En general, entre mayor sea lavelocidad en la cual el engranaje opera, menorser la viscosidad requerida del lubricante.

Los aceites de menor viscosidad tambin tienenla ventaja, que son mejores refrigerantes, danmejor separacin de agua y otros contaminantesy tienen menos tendencia a la formacin de es-puma.

Donde las velocidades son bajas y las cargas sonaltas, se vuelve imposible de mantener la lubri-cacin hidrodinmica en estos engranajes. En-tonces, los aceites que contiene aditivos de ex-trema presin deben ser usados para reducir lafriccin y minimizar el desgaste.



Ms acerca deLA SELECCION DEL GRADO DE VISCO-

SIDAD

os fabricantes de cajas de engranajes suministran guas para la seleccin de un lubri-

cante para una caja en particular operando bajocondiciones especficas.

Para engranajes rectos, helicoidales operandobajo cargas livianas, la seleccin del grado deviscosidad adecuado depende principalmente dela velocidad de la lnea de paso del engranaje.

La viscosidad es inversamente proporcional a lalnea de paso.

Para cargas pesadas, grados de viscosidad msaltos son requeridos. Estos pueden ser escogi-dos de una evaluacin combinada de carga/ve-locidad, factor que toma en cuenta la carga so-bre un diente del engranaje y la velocidad de lalnea de paso.

Guas similares pueden ser usadas para indicarlos grados de viscosidad ms probables a serutilizadas para otros tipos de engranajes.

Relacin entre la viscosidad y la velocidad de la lnea de paso enengranajes helicoidales y rectos.

Relacin entre la viscosidad y el factor carga/velocidad enengranajes helicoidales y rectos.

L

cSt

2500

1000

500

250

100

50

25

cSt

2500

1000

500

250

100

50

25



Velocidad del engranaje

Hemos visto que la seleccin de un lubricante paraengranajes debe tener en cuenta las velocidadesa las cuales operan los engranajes de alta veloci-dad, los aceites de baja viscosidad pueden serusados; a bajas velocidades, aceites de mayorviscosidad son requeridos.

No es siempre posible seguir esta gua tan sim-ple. Muchas cajas de engranajes contienen va-rios juegos de engranajes, operando a diferentesvelocidades, pero todos lubricados con el mismoaceite. En esos casos, la velocidad del engrana-je de baja velocidad es usualmente el factor crti-co con el cual se determina la viscosidad del lu-bricante.

En algunas cajas de engranajes, en donde haygrandes diferencias entre las velocidades de losengranajes de alta y baja velocidad, puede sernecesario usar un sistema de viscosidad doble.Un aceite de baja viscosidad lubrica los engrana-jes de alta velocidad y un aceite de alta viscosi-dad lubrica los engranajes de baja velocidad. Al-gunas veces puede ser posible realizar estoautomticamente, primero usando aceite fro paralubricar los engranajes de baja velocidad. Luego,despus que el aceite ha sido calentado y su vis-cosidad disminuida, es circulado a los engrana-jes de alta velocidad.

2. Engranajes de tornillo sin-fin

En estos engranajes hay una gran cantidad decontacto deslizante. Este movimiento tiende asacar cualquier lubricante entre los dientes de losengranajes y es virtualmente imposible manteneruna cua hidrodinmica de aceite. Aleaciones es-peciales son usadas para reducir a friccin entrelos dientes de los engranajes, pero considerable-mente cantidades de calor son generadas y losproblemas de lubricacin permanecen.

El mejor aceite para engranajes de tornillo sin-fines un aceite sinttico como el aceite Shell TivelaSA. Este aceite tiene excelentes propiedades delubricacin y es capaz de reducir la friccin, y porlo tanto el consumo de energa, en engranajesde tornillo sin-fin. Tiene un alto ndice de viscosi-dad y es ms estable que los aceites mineralesal ataque qumico.

Los aceites minerales de alta viscosidad puedenser usados pero tienden a tener una vida de usoms corta que los lubricantes sintticos, especial-mente si las temperaturas de operacin son al-tas.



Caractersticas de carga

Cuando los engranajes arrancan o paran derepente, o altas cargas son aplicadas, segeneran altas presiones sobre los dientesde los engranajes. Estas cargas de choquepueden tender a romper la pelcula deaceite entre los dientes del engranaje ycausar el contacto metal-metal. Aceites conviscosidad mayores a las normales puedenayudar a contrarrestar los efectos delchoque, pero, donde las condiciones sonaparentemente ms severas, los aditivos deEP son esencialmente para preservar lalubricacin efectiva y minimizar el desgaste.

Efectos de la temperatura

La temperatura ambiente a la cual operan losengranajes, afectar la seleccin de un lubrican-te. Donde se espera que las cajas de engranajestrabajen en ambientes fros, el aceite debe sercapaz de proveer lubricacin efectiva a la tempe-ratura de arranque ms baja esperada. Al mismotiempo, el ndice de viscosidad del aceite debeser lo suficientemente alto para asegurar que lalubricacin es efectiva a la temperatura de ope-racin ms alta anticipada.

La temperatura de operacin es importante, tam-bin, no solo debido a su efecto sobre la viscosi-dad, sino tambin porque una temperatura deoperacin alta tender a promover la oxidacindel aceite. Los engranajes que operan a altas tem-peraturas deben ser lubricados con aceites quetengan buenas propiedades antioxidantes.

Temperatura lmite para el uso de aceites minerales.

600

500

400

300

200

100

0

Tem

per

atu

ra

C

Duracin (horas)1 10 100 10.000

Lmite ms bajo de temperatura

Lubricantes sin antioxidantes

Lubricantes con antioxidantes

Lmite de estabilidad trmica



METODOS DE APLICACION

Los engranajes cerrados son usualmente lubrica-dos por uno de estos tres mtodos.

El mtodo ms simple es el de lubricacin porsalpique en el cual los dientes del engranaje in-ferior estn sumergidos en un bao de aceite. Elaceite es transferido a las superficies que se en-cajan y llevado alrededor de la caja de engrana-jes y sobre los rodamientos. El mtodo es satis-factorio donde las velocidades no son tan altas,que el aceite sea agitado excesivamente y dondeocurren prdidas de potencia indeseables y au-mento de la temperatura. Los engranajes lubri-cados por salpique usualmente se calientan bas-tante y requieren de aceites de mayor viscosidadque los engranajes lubricados de otra forma.

te al diente de arranque, al menos que el engra-naje est operando a bajas velocidades. Esto pro-vee una refrigeracin ms eficiente y reduce elriesgo de que se cree exceso de aceite en la razde los dientes. Los refrigeradores de aceite y elequipo de filtracin pueden ser incorporados alsistema de lubricacin por aspersin, los cualesson comnmente usados en conjuntos de engra-najes de potencia operando a altas velocidades.

Caja de engranajes lubricada por salpique.

En sistemas de lubricacin por aspersin elaceite es alimentado sobre los dientes del engra-naje cerca del punto donde se encajan. El aceitese drena hacia el fondo de la carcaza de dondees recirculado. Originalmente la prctica era su-ministrar el lubricante sobre el diente de encaje,pero ahora es considerado aplicar mejor el acei-

Engranajes lubricados por aspersin.

En la lubricacin con neblina de aceite el lubri-cante es atomizado y disperso en la caja de en-granajes en una corriente de aire comprimidoseco. Las gotas de aceite depositadas sobre losdientes de engranaje proveen una lubricacinefectiva sin arrastre de aceite. Mientras que elsuministro de aire comprimido seco tiene efectorefrigerante. Los aceites usados en ste mtodode lubricacin deben ser resistentes a la oxida-cin ya que la formacin de una neblina aumentaenormemente el rea de superficie en contactocon el aire. Es importante asegurarse que la cajade engranajes est adecuadamente ventilada detal forma que no se crea friccin en la caja deengranajes.



LUBRICANTES PARA ENGRANAJESABIERTOS

Los engranajes abiertos tienden a ser usados alaire libre en condiciones desfavorables expues-tos a todo tipo de climas, como en minas, cante-ras y muelles. Normalmente operan a velocida-des lentas y raramente son fabricados con la mis-ma precisin que los engranajes cerrados. La lu-bricacin tiende a ser intermitente. A continuacinse incluyen importantes caractersticas de loslubricantes para engranajes abiertos:

Adherencia

Un lubricante para engranajes abiertos debe te-ner buenas propiedades de adherencia para noser desplazado por el diente del engranaje, re-movido por el viento, limpiando por la lluvia o lanieve o lazando por las fuerzas centrfugas mien-tras que el engranaje opera. Por lo tanto, se re-quieren lubricantes ms viscosos que los emplea-dos en las cajas de engranajes y usualmente con-tienen aditivos adherentes.

Grasas y grasas semifluidas son usadas algunasveces en engranajes abiertos. Aunque estas tie-nen la ventaja de ser retenidas de manera msefectiva en los dientes de los engranajes que losaceites, es frecuentemente difcil de obtener uncubrimiento satisfactorio de las superficies traba-jadas.

Propiedades de transporte de cargasLos engranajes abiertos son con frecuencia pe-sadamente cargados y pueden ser sometidos a

choques de cargas. Por lo tanto los lubricantesde engranajes abiertos pueden necesitar propie-dades antidesgaste mejoradas y contener aditi-vos de extrema presin.

Proteccin contra el medio ambiente

Un lubricante para engranajes abiertos debe con-servar sus propiedades en las condicionesclimticas ms severas posibles. Su viscosidadpuede disminuir en clima caliente o aumentar enclima fro.

Mtodos de aplicacin

Los engranajes abiertos sobre ejes horizontalesson algunas veces lubricados al salpique peroste mtodo es conveniente slo para aceites debaja viscosidad.

El lubricante debe ser suficientemente adhesivopara mantener una pelcula continua sobre el dien-te del engranaje, pero no tan viscoso que se ca-nalice en el reservorio o que cause grandes pr-didas de potencia.

Donde se usan lubricantes ms viscosos el m-todo tradicional de aplicacin es manual.

El lubricante puede ser aplicado al diente del en-granaje con una brocha.

Un mtodo ms satisfactorio utiliza lubricantes dealta viscosidad los cuales son diluidos con un di-solvente apropiado, por ejemplo, los ShellMalleus Fluids.



El disolvente se evapora despus de la aplica-cin para dejar una capa delgada de lubricante.El lubricante es fcil de aplicar por este mtodo ypuede ser pulverizado sobre el diente del engra-naje automticamente, dando paso a; empleo desistemas de lubricacin centralizada, provistos deboquillas aspersoras que se hallan estratgica-mente situadas para brindar una adecuada co-bertura del lubricante sobre los dientes. El lubri-cante preferiblemente de procedencia tipo fluidotixotrpico y el normal tipo fluido Newtoniano.

Un engranaje abierto.

FLUIDO TIPO TIXOTROPICO

Shell Malleus GL 205Lubricante para Cables, Guayas, EngranajesAbiertos y Cerrados

Shell Malleus GL es un lubricante EP libre de Plo-mo y de calidad premium que ha sido desarrolla-do para la lubricacin y proteccin de cables,guayas, engranajes abiertos y cerrados expues-

tos a temperaturas ambiente y condiciones deoperacin extremas.

Shell Malleus GL es la mezcla nica de aceitesminerales tipo Parafnico de alto ndice de visco-sidad con aceites base sinttica, a los cuales seles h adicionado una cuidadosa seleccin deaditivos que le imparten un ptimo desempeo.Su balanceada formulacin permite al lubricantepermanecer suave y facilmente bombeable so-bre largos perodos evitando con su ptimo des-empeo la recostruccin de las raices de losdientes de los engranajes.

Bajo condiciones no dinmicas se comporta comouna grasa grado NLGI 1&2

Y bajo condiciones dinmicas en que es forzadoa fluir por ductos de lubricacin o es sometido aesfuerzos cortantes se comporta como un lubri-cante ISO 320/460/680 y/ SAE 90/140/250,caractersitica tpica de los fluidos Tixotrpicos.

Aplicaciones* Dientes de engranajes abiertos a la atmosfera

trabajando a bajas velocidades

* Guayas y cables de lento movimiento y queinclusive se encuentran expuestos a inmersinen aguas salinas.

* Guayas de winches y molinetes.

* Sistemas de engranajes cerrados que operanbajo cargas y temperaturas extremas y bajasvelocidades.



* Sistemas de engrase de cojinetes planos pormedio de sistemas de lubricacin centralizadgracias a sus caractersitcas de fluido tipotixotrpico.

* Ideal como lubricante nico en aquellos siste-mas donde se requiera racionalizar referenciasde lubricantes tipo SAE 90, 140-250, grasasNLGI 1,2,3 y compuestos asfalt icos,reemplazandolos por Shell Malleus GL 205.

Caractersticas de Desempeo

* Excepcional estabilidad fsica y mecnciaShell Malleus GL mantiene sus propiedadesprotectoras naturales durante toda su larga vidade trabajo.

* Excelente desempeo antidesgaste.A temperaturas de trabajo, velocidades y pre-siones Shell Malleus GL 205 forma un colchnprotector de lubricacin sobre el rea de con-tacto entre la corona de engrane y los dientesdel pin motriz.

* Superior capacidad de carga.Gracias al aditivo de Bisulfuro de Molybdenoand grafito que se combinan para reducir, lastemperaturas de la zona de contacto entre dien-tes, el picado sobre las superficies de contac-to de los dientes del engranaje y aliviar lascondiciones de Stick-Slip (pegado e hinca-do) que sufren las superficies sometidas a unrgimen trabajo con altas cargas y bajas velo-cidades.

* Resistencia al AguaEfectivamente resistente al lavado de agua porinmersin y spray.

* Proteccion ante la CorrosinProtege las superficies metlicas de la corro-sin en ambientes hostiles tales como condi-ciones de de agua salina.

Repele la mugre y el polvo.

* Sostenibilidad ambientalShell Malleus GL libre de aditivos tipo plomo yde solventes

DispensadoresShell Malleus GL puede ser aplicado manualmen-te mediante sistemas automticos de lubrica-cin centralizada.

DisponibilidadShell Malleus GL 205 est disponible en un ran-go amplio de viscosidades, segn datos tcni-cos que en su totalidad se listan en la tabla deespecificaciones situada al final.

Seguridad y Salud

Shell Malleus GL 205 no representa un significa-tivo nivel de riesgo seguridad cuando es usadoapropiadamente en las aplicaciones recomenda-das y cuando son mantenidos buenos estandaresde higiene personal e industrial

Debe lavarse inmediatamente con agua y jabncada vez que se tenga contacto con la piel.



Para mayor informacin sobre aspectos de se-guridad e higiene, remitirse a la correspondientehoja de datos de seguridad del producto ShellProduct Safety Data Sheet.

Proteccin al medio ambienteTransportar los residuos de aciete usado a pun-tos de recoleccin autorizada. No descargar resi-duos aceitosos dentro de drenajes lechos deagua.

*No disponibles en Colombia solo bajo pedido.

Shell Malleus GL 25* 65* 95* 205 300*

Kinematic ViscosityDel Aceite Base@ 100C cSt(IP 71/ASTM-D445) 13.0 18.0 35.0 61.0

Viscosidad Aparente@ -18C P

-40C P(ASTM-D1092)

240013750

660039000

9400-

20500-

30000-

Densidad @ 15.6C kg/l(IP 365)

1.003 1.070 1.076 1.080 1.090

Prueba de Extrema Presin de lasCuatro BolasCarga de Soldadura kgIndice de Desgaste por Carga kg(ASTM-D2596)

50075

62085

800110

800120

800

Prueba de extrema presin deCuatro BolasDimetro descostrado mm

(ASTM-D2266)

0.54 0.57 0.67 0.67

Prueba Falex de Carga ContinuaFalla kg(ASTM-D3233)

+2045 +2045 +2045 + 2045 +2045

CARACTERISTICAS FISICAS TIPICAS



ENGRANAJES AUTOMOTRICES

Caja de cambios

Mecanismo mediante el cual la rotacin del ci-geal se transmite a las llantas propulsoras;consiste en un sistema de engranajes cuya ca-racterstica es engranar a grandes y distintas ve-locidades entre s. Dependiendo del tipo de trac-cin (trasera o delantera) encontramos engrana-jes de dientes rectos, helicoidales, cnico,helicoidales e hipoidales, la potencia de un motorde explosin aumenta con el nmero de revolu-ciones por minuto hasta que se logra la velocidadde rgimen. Al sobrepasar esta velocidad la po-tencia del motor vuelve a decrecer. Cuando unvehculo va sin fuerza, subiendo una pendiente,se recurre a la caja de cambios para hacer que,el motor vuelva a girar ms rpido, dando todasu potencia, y el vehculo pueda subir con facili-dad.

Puente trasero

El giro del motor, pasa por la caja de cambios yllega al puente trasero en el que tiene que comu-nicarse a las ruedas colocadas en un eje trans-versal. Este cambio en ngulo recto se consiguepor el engranaje del pin de ataque P (en el ex-tremo el rbol de transmisin) y de la corona Rmontada en el eje de las ruedas y que comunicaa stas el movimiento del motor, siempredemultiplicado (reducido) por ser el pin de ata-que ms pequeo de la corona. La relacindemultiplicacin de la pareja pin corona es lamisma que la relacin de los nmeros de dientes.

Diferencial

Si la corona, a la que hace girar el pin de ata-que, est unida a un eje, cuyos extremos se en-cuentran las ruedas, el mismo nmero de vueltasdar la rueda de la derecha que la rueda de laizquierda. Pero en una curva la rueda interior re-corre un trayecto menor que la rueda exterior;estos recorridos desiguales son efectuados almismo tiempo y puesto que suponemos las dosruedas montadas rgidamente sobre el mismo eje,darn igual nmero de vueltas, por lo que, sien-do de igual tamao, forzosamente una ser arras-trada por la otra, patinando sobre el piso. Paraevitarlo se recurre al diferencial, mecanismo quehace dar mayor nmero de vueltas a la rueda queen la curva le corresponde recorrer la parte exte-rior y disminuye las de la parte interior, ajustn-dolas automticamente.

Puente trasero.



Diferenciales controlados

El inconveniente del diferencial (menos sensibleen los automviles que en los camiones o tracto-res), es que cuando una rueda propulsora pierdeadherencia y patina, gira a gran velocidad y laotra no gira a falta de fuerza. Para resolver esteproblema se utiliza el diferencial controlado queconsiste en un dispositivo que hace que las dosruedas giren a la misma velocidad y aunque al-guna no agarre, la otra puede sacar al vehculode la situacin difcil en la que se encuentra. Estetipo de diferenciales requiere lubricante con pro-piedades antideslizante (limited slip).

Diferencial.



TEST DE DESEMPEO PARA ENGRANAJES AUTOMOTRICES

Clasificaciones y especificaciones de los aceites para engranajes

Existen diferentes sistemas para describir las caractersticas para engranajes, los cuales sirven de guapara la seleccin del lubricante correcto bajo condiciones especficas de operacin. Algunos de los msimportantes son:

Test deTest dedesempeodesempeorequeridorequerido

Condiciones deCondiciones deoperacinoperacin

encontroladasencontroladas

ProblemasProblemaspotencialespotencialesAplicacinAplicacin

Todos los vehculosTodos los vehculos

Vehculos pesados,Vehculos pesados,equipos deequipos decostruccin etccostruccin etc..

Vehculos deVehculos depasajeros, taxis,pasajeros, taxis,camiones livianoscamiones livianosTodos los vehculosTodos los vehculos



Contaminacin con aguaContaminacin con agua

AltoAlto torque torque

Alta velocidadAlta velocidad

Alta temperaturaAlta temperaturaBombeo, salpique, agitacinBombeo, salpique, agitacindel lubricantedel lubricante

Lubricante en contacto conLubricante en contacto conlavadores a presin,lavadores a presin,enfriadores de aceites,enfriadores de aceites, etc etc..

HerrumbreHerrumbreIntoduccinIntoduccin de partculas de de partculas deherrumbre dentro del equipo herrumbre dentro del equipo

Fallas en engranajes como:Fallas en engranajes como:picado, desgaste, astillado,picado, desgaste, astillado, etc etc..

EscoriacinEscoriacin por choque de por choque decargas a alta velocidadcargas a alta velocidad

DepsitosDepsitosEspesamiento del aceiteEspesamiento del aceite

Espuma en el aceiteEspuma en el aceite Corrosin Corrosindel cobre del cobre

ASTM L / 33ASTM L / 33

ASTM L - 37ASTM L - 37

ASTM L - 42ASTM L - 42

ASTM L / 33ASTM L / 33

ASTM D - 892ASTM D - 892

ASTM D - 130ASTM D - 130

Para aceites automotricesPara aceites automotricesPara aceites industrialesPara aceites industriales

AGMA Standard 250.04AGMA Standard 250.04

ISO 6743 - 6ISO 6743 - 6

DavidDavid Bromn Bromn

DiivDiiv 51537 51537

APIAPI

MIL - L - 2105 DMIL - L - 2105 D



(*) Aceites compuestos con cidos grasos entre el 3 y el 10% aceites sintticos con componentes grasos.

AGMA STANDARD 250.04

Lubricante paraLubricante paraengranaje E.P.engranaje E.P.

Rango de viscosidadRango de viscosidadcStcSt (mm2 / s) a 40 C (mm2 / s) a 40 C

Grado ISOGrado ISOequivalenteequivalente

Aceites R & OAceites R & Opara engranajespara engranajes

11

22

33

44

55

66

77 Compounded Compounded

88 Compounded Compounded

8 A8 A Compounded Compounded

41.4 a 50.641.4 a 50.6

61.2 a 74.861.2 a 74.8

90 a 11090 a 110

135 a 165135 a 165

198 a 242198 a 242

288 a 352288 a 352

414 a 506414 a 506

612 a 748612 a 748

900 a 1100900 a 1100

4646

6868

100100

150150

222222

320320

460460

680680

10001000

2 EP2 EP

3 EP3 EP

4 EP4 EP

5 EP5 EP

6 EP6 EP

7 EP7 EP

8 EP8 EP

8 AEP8 AEP

****

**



APLICACIONES DE ENGRANAJES AUTOMOTRICES E INDUSTRIALES

Nivel de calidadNivel de calidadEspecificacinEspecificacin

US 220US 220US 221US 221US 224US 224US 226US 226US 236US 236US 227US 227AGMA 250.03AGMA 250.03AGMA 251.02AGMA 251.02AIP G L - 4AIP G L - 4AIP G L - 5AIP G L - 5AIP G L - 6AIP G L - 6MIL - L 2105MIL - L 2105MIL - L 2105 BMIL - L 2105 BMIL - L 2105 CMIL - L 2105 CMackMack GO - F GO - FMackMack GO - G (b) GO - G (b)LubLub.. SIideway SIideway (c) (c)Rock DriIIRock DriII

Aceite Extrema PresinAceite Extrema PresinAceite paraAceite para Egranajes HipoidaIes Egranajes HipoidaIesAceite paraAceite para Egranaje Egranaje de Extra Rendimiento de Extra RendimientoLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes de Mquinas para movimiento de tierraLubricante para engranajes de Mquinas para movimiento de tierraTransmisiones para EngranajesTransmisiones para Engranajes IndustriaIes IndustriaIes Cerrados CerradosEngranajesEngranajes IndustriaIes IndustriaIes Abiertos AbiertosCondiciones severas deCondiciones severas de veIocidad depIazante veIocidad depIazante y carga y cargaPresin, choque y desplazamientos muy severosPresin, choque y desplazamientos muy severosPresin muy severa, choque yPresin muy severa, choque y aIto aIto desplazamiento desplazamientoLubricante para engranajesLubricante para engranajes muItiuso muItiusoLubricante para engranajeLubricante para engranaje muItiuso muItiusoLubricante para engranajesLubricante para engranajes muItiuso muItiusoMIL - 2105C conMIL - 2105C con aprobacion aprobacion prueba prueba snapsnap de de Mack MackMackMack GOF ms 100.000 millas sin GOF ms 100.000 millas sin astilladuras astilladurasCincinnattiCincinnatti - - Milacron MilacronGardnerGardner - - Denver Denver



SERVICIO DE CALIDAD API PARAACEITES DE TRANSMISIONES Y DIFE-

RENCIALES

El Instituto Americano de Petrleo (API) ha desa-rrollado un grupo de SEIS DESIGNACIONES DESERVICIO para ubicar la calidad de aceites paraengranajes. Cada nmero satisface un servicioms severo que su inmediato inferior.

API GL-1Para servicio automotriz moderado en engrana-jes helicoidales cnicos y sin-fin, y ciertas trans-misiones manuales. Los aceites minerales purostrabajan satisfactoriamente. Para mejorar su ser-vicio puede aadirse inhibidores de corrosin yoxidacin, antiespumantes y depresores del puntode congelacin. No son necesarios los agentesde extrema presin y modificadores de friccin.

API GL-2Para servicio automotriz en engranajes sin-fin queoperan con cargas, temperaturas y velocidadesde deslizamiento tales, que los lubricantes APIGL-1 no las satisfacen.

API GL-3Para servicio en engranajes helicoidalescnicos y transmisiones manuales bajocargas y velocidades moderadamenteseveras, donde los lubricantes API GL-2 noson adecuados.

API GL-4Este servicio es caracterstico de engranajes au-tomotrices, particularmente HIPOIDALES opera-dos bajo condiciones de alta velocidad, altotorque.

API GL-5Este servicio es caracterstico de engranajes au-tomotrices, particularmente HIPOIDALES opera-dos bajo condiciones de alta velocidad, altotorque.

API GL-6Este servicio es caracterstico de engranajes au-tomotrices, especficamente HIPOIDALES deALTA COMPENSACION operados bajo condicio-nes de alta velocidad y rendimiento.

Clasificacin API Aceites Shell

GL-1: Dentax,Vitrea,Valvata,Voluta,Vitrea MGL-2: Hydrafluid, Tellus, S-8085-EGL-3: Omala, Malleus

GL-4: Spirax HDGL-5: Spirax, Spirax S, Tivela SA



PRINCIPALES TESTS

FZGIndica las caractersticas de proteccin al desgas-te de un lubricante para engranajes. Especficopara demostrar la capacidad antidesgaste (des-gaste adhesivo) en aceites para engranajes dereduccin, engranajes hipoidales, engranajes detransmisin etc.

El equipo consisteen un conjunto deengranajes, accio-nados por un motorelctrico. Los engra-najes se pesan has-ta dcimos demiligramo, se colo-can sobre ejes de

prueba, en la caja de eje se pone el aceite enprueba, se aplica la carga y se corre la pruebapor 15 minutos a altas temperaturas mnimo 90C.Al final de este tiempo se pesan nuevamente losengranajes; este procedimiento se contina du-rante 12 etapas o hasta que se registren 10miligramos de prdida de peso entre dos etapasde carga sucesivas. En cada etapa se vaincrementando gradualmente la carga. Los resul-tados son reportados en trminos de las etapaspasadas y de la carga.

TEST DE LAS CUATRO BOLASSe desarroll para evaluar las propiedades deextrema presin, antidesgaste y antisoldadura, delos lubricantes, bajo condiciones de altas presio-

nes unitarias y mode-radas velocidades dedeslizamiento, talescomo las encontradasen los engranajeshipoidales.

Cuatro bolas de mediapulgada son distribui-das con una de ellasencima de las otras

tres. Estas tres bolas agarradas entre s formanun soporte sobre el cual la cuarta bola rota en uneje vertical, el aceite en prueba cubre toda e reade contacto de las cuatro bolas, en este test latemperatura no se controla, la carga es aumen-tada a intervalos especficos, hasta que la bolaque rota se suelde a las otras tres. Se reporta elndice de desgaste de carga que es la capacidadde un lubricante para prevenir el desgaste bajocargas aplicadas. Y el punto de soldadura que esla carga aplicada en kgs a la que la esfera derodamiento se suelda a las otras tres esferas.

TEST TIMKENEsta prueba mide la resis-tencia a la abrasin y lacapacidad de carga de unlubricante o una grasa.Simula condiciones deextrema presin; la prue-ba consiste en hacer gi-rar un elemento rotatorio,contra uno estacionario,entre los cuales se inter-Carga



pone el aceite en prueba, se fijan pesos que fuer-zan a entrar en contacto al elemento rotante conel estacionario.

El lubricante se evala con relacin a su habili-dad para prevenir el escoriado de las superficiesmetlicas, los resultados son expresados comotimken OK en libras y representa la mxima car-ga que puede ser aplicada sin producir escoria-cin en el metal.



METODO PARA SELECCIONDE ACEITES LUBRICANTES EN CAJAS

DE ENGRANAJES INDUSTRIALESCERRADOS

El mtodo que a continuacin se presenta, sedenomina el Mtodo Grfico y a travs de su apli-cacin podemos determinar y verificar la visco-sidad requerida por parte de un aceite lubricantede engranajes industriales cerrados que son lu-bricados por salpique.

Tambin permite seleccionar la viscosidad dellubricante requerida por los sistemas de engra-najes industriales cerrados, que cuentan con sis-tema de lubricacin por circulacin, realizando,posterior a la determinacin de la viscosidad y suconsecuente grado ISO, la correccin del mismo,seleccionando el grado ISO inferior subsiguienteal obtenido aplicando el mtodo, que como seenuncia en el prrafo inicial, es el mtodo directopara la seleccin de la viscosidad de los aceitesde sistemas de engranajes industriales cerradosque son lubricados por salpique.

Y se incrementa el grado ISO al superior subsi-guiente cuando y despus de efectuar la correc-cin anterior, se trate de lubricar sistemas quecuentan con engranajes del tipo tornillo sinfn -corona y del tipo engranajes hipoidales.

Es tambin efectuada la correccin del resulta-do de viscosidad y grado ISO obtenido,incrementando al grado ISO superior subsiguien-te, cuando an y a pesar de no contar dentro del

A continuacin se citan dos ejemplos para loscuales se requiri conjugar las correcciones cita-das y que adicionalmente ilustran para el ejem-plo 2. el criterio a seguir cuando se trate de aproxi-mar una viscosidad que es no coincidente, biensea por exceso por defecto, con alguna de lascurvas paramtricas que sobre el Nomogramade la figura 2 representan a los diferentes gra-dos ISO.

Ejemplo:

Resultados de Lubricacin por Lubricacin porMtodo Salpique Circulacin

1.Vis. Exacta 100 100 682.Vis. Interm. 120 100 100

Resultados de Lubricacin por Lubricacin porMtodo Salpique con Circulacin con

Engranajes tipo Engranajes tipoHipoidales y/ de Hipoidales y/o deTornillo Sinfin Tornillo SinfnCorona Corona

1.Vis. Exacta 100 150 1002.Vis. Interm. 120 150 150

a. PROCEDIMIENTOLos pasos para aplicar este mtodo son:

- Paso Primero: recopilacin de los datos siguientes:Potencia (HP)*Velocidad de salida (rpm)

sistema con los tipos de engranajes particular-mente mencionados, este se encuentre trabajan-do bajo condiciones de severa de vibracin y presencia de cargas cclicas de choque..



Relacin total de reduccin = rpm en t rada /rpm salida.Tipo de Accionamiento bien sea por motor decombustin interna motor elctrico Turbina.Tipo de Engranajes.

- Paso Segundo: Uso del grfico de la figura 1:

En la escala inferior de la figura, localiz la po-tencia transmitida (HP)*, afectada por la eficien-cia de transmisin (si se conoce), y en la esca-la inmediatamente superior se localiza, la velo-cidad de salida (rpm); luego por estos dos pun-tos se traza una lnea recta que corte a la lneade pivote.

En la escala superior se localiza la relacin to-tal de reduccin crtica ( sea la del par de en-granajes que ms reduccin ofrezcan dentro delgeneral de trenes de engranaje con que la cajacuenta) y a partir de ella se proyecta una rectahasta el punto antes marcado sobre la lnea pi-vote; esta recta corta la escala de viscosidadmedia del aceite en cSt a 55C (Temperaturatpica de diseo a la cual funciona normalmen-te un sistema de engranajes industriales cerra-dos) lnea de temperatura sobre la cual se ubi-ca el corte y se lee el valor correspondiente deviscosidad.

*Casi siempre oscila entre 0.97 a 0.99, pero para el caso mscritico si no se conoce se emplear el factor de 1.00.

Relacin total de reduccin. 1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55C190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Lnea de pivote 1 3 5 20 40 100 300 500 2.000

Velocidad de salida, r.p.m. 2 4 10 30 50 200 400 1.000

Potencia transmitida, H.P. 1 3 5 20 40 100 300 500 2.000

2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000

2 4 10 30 50 200 400 1.000

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000

2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 1 7 0 1 8 0 1 9 0 # # 210 # # # # # # # #

VISCOSIDAD

CINEMATICA

CENTIESTOKES

ACEITES CON

KVI < 100

140.000

60.000

30.000

15.000

10.000

5.000

3.000

1.600

1.000

500

300

200

150

100

85

48

30

20 ISO15 #

#10 #

9 #8 #7 #6 #5 #

#4 #

#2 #

##

0 #4 0 50 6 0 70 8 0 9 0 1 0 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 150 1 6 0 170 1 8 0 1 9 0 # # 210 # # # # # # 250 F4 10 16 2 1 2 7 3 2 3 8 4 9 54 6 0 6 6 71 77 8 2 8 8 9 3 9 9 1 0 4 110 116 1 2 1 c

GRAFICO ASTM DE VISCOSIDAD-TEM/TURA STANDARD PARA LOS ACEITES INDUSTRIALES DERIVADOS ' PETROLEO

Figura 1

Figura 2



TIPOS DE ENGRANAJES GRADO DE CALIDAD ACEITE RECOMENDADOADITIVACION

1. Engranajes rectos API GL 1 2 Mineral puro turbina hidrulico.

2. Helicoidales API GL 2 3 Hidrulico motor automotriz engranajesindustriales.

Corona tornillo sinfn API GL 5 Engranajes Industrialescon moderado EP

Hipoidales API GL 3 4 Engranajes Automotricescon automotriz mximo EP

NOTA: Salvo en casos en que los sistemas deengranajes se encuentran expuestos a contami-nacin regular con humedad, se recomienda laseleccin de aceites con caractersticas tipocompound.

c.CONSIDERACIONES PARA SELECCIONARUN LUBRICANTE SINTETICOSistemas de engranajes industriales cerrados contemperaturas de operacin mayores a 70C, serecomienda utilizar aceites sintticos tipo PAOpreferiblemente y para casos extremos los tipoPEG (Polietylen Glicol,) y tipo disteres .

Ejemplo: Para un sistema de engranajes indus-triales cerrados, del cual desconocemos informa-cin del lubricante a utilizar, hallar el grado ISOdel aceite a determinar y considerando que el sis-tema cuenta con lubricacin por circulacin:

Datos: -Motor elctrico-Engranajes cilindricos de dientes rectos.-Potencia Transmitida (HP)-Velocidad de entrada y salida

- Paso Tercero: Con el valor de la viscosidadledo en la figura 1 y con la temperatura mediade 55C, se halla el grado ISO del aceite a em-plear mediante el Nomograma que representala curvas de viscosidad paramtricas de losdiferentes grados ISO mostrados en la Figura2.

- Paso Cuarto: Se corrige el grado ISO:- Incrementndolo al mayor siguiente superior s el reductor est compuesto de engranajes cnicos helicoidales tornillo sinfn-corona.

- Reducindolo al menor siguiente, s el reductor est siendo lubricado por circulacin.

b. CONSIDERACIONES PARA ESCOGER ELGRADO DE ADITIVACION REQUERIDOLa seleccin del grado de aditivacin depende delmayor menor grado de exposicin al desgasteen que se vean envueltas por condiciones de di-seo de los engranajes, las superficies de losdientes de engrane, determinando as y en ordende menor proteccin a mayor proteccin, partien-do en primer lugar con el nivel de lubricidad natu-ral mejorada que provea el lubricante y siguin-dole con mayor proteccin el aditivo antidesgaste,el de extrema presin de carcter no activo y elde extrema presin de carcter activo respecti-vamente. El tipo de engranajes que demandan elms severo nivel de proteccin al desgaste sonlos del tipo hipoidal y el menos severo el los ciln-dricos de dientes rectos.



- Paso Cuarto

Por tratarse de un sistema de lubricacin por cir-culacin debe disminuirse el grado ISO enuno,por el cual: Grado ISO final = 100; y el grado deaditivacin correspondiente a un aceite API GL1 2, dadas las caractersitcas demandadas porla lubricacin de los sencillos engranajes con queest construida esta caja reductora, los cualesson cilndricos de dientes rectos.

-Relacin de transmisin-Temperatura de operacin 55C

Solucin:

- Paso Primero- Potencia = 45CV x 0.98 = 44.1 CV (de 1 a 2)

Pt (HP) = 44.1 CV x 0.9863 HP/CV 43.5 HP- Potencia transmitida de 3 a 4 43.5 HP x 0.98

Pt = 42.63 HP- Velocidad de entrada n1 = 1.000 rpm (en motores elctricos, asumir 1.700 rpm, cuando no se conozca)- Velocidad de salida n2 = 200 rpm.- Relacin total de reduccin = n1 / n2 = 1.000 / 200 = 5 = i

(a) (b)Relacin total de reduccin.

1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55C

190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Lnea de pivote

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000



2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

Relacin total de reduccin.

1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55C

190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Lnea de pivote

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000



2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

- Paso Segundo

En la escala inferior de la Figura 1, se ubica elvalor de Pt (43.5 HP), y en la de velocidad desalida el de 200 rpm. Se traza una recta que seprolonga hasta que corte la lnea de pivote.

Sobre la escala superior se marca el valor de re-lacin total de reduccin y se proyecta una lnearecta hasta el punto antes marcado sobre la lneade pivote, en el punto de corte con la escala deviscosidad media se lee el valor de 72 cSt a 55C.

- Paso Tercero

Con el valor de 72 cSt y una temperatura me-dia de 55C (131F) se ubica el grfico de lafigura 1 el punto de corte de estos dos valores;dicho punto se encuentra cerca a la lnea ISO150

40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160 170 180 190 2 0 0 210 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0

VISCOSIDAD

CINEMATICA

CENTIESTOKES

ACEITES CON

KVI < 100

140.000

60.000

30.000

15.000

10.000

5.000

3.000

1.600

1.000

500

300

200

150

100

85

48

30

20 ISO15 1500

100010 800

9 6808 4607 3206 2205 150

1004 68

462 32

2215

0 1040 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160 170 180 190 2 0 0 210 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0 F4 10 16 21 27 32 38 49 54 60 66 71 77 82 88 93 99 104 110 116 121 c

GRAFICO ASTM DE VISCOSIDAD-TEM/TURA STANDARD PARA LOS ACEITES INDUSTRIALES DERIVADOS ' PETROLEO



FIGURA 2 (Para Aceites Shell Tivela WA, WB y SD)40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

VISCOSIDADCINEMATICACENTIESTOKESACEITES CONKVI < 100

140.00060.00030.00015.00010.0005.0003.0001.6001.000

5003002001501008548 ISO3020 46015 320

22010 15098765

4

2

040 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 F4 10 16 21 27 32 38 49 54 60 66 71 77 82 88 93 99 104 110 116 121 c

GRAFICO ASTM DE VISCOSIDAD-TEM/TURA STANDARD PARA SHELL TIVELA WA(150), WB(220) Y SD(460)



RESUMEN DE LA SECCION DOS

Los lubricantes para engranajes deben lubri-car, refrigerar, proteger y mantener la limpie-za.

Los aceites minerales y sintticos son gene-ralmente preferidos para utilizarlos comolubricantes para engranajes. Las grasassemifludas tambin pueden ser usadas encajas de engranajes pequeas que operenintermitentemente y a baja velocidad.

La propiedad ms importante requerida paraun lubricante de engranajes es una viscosi-dad adecuada. En general, la viscosidad ideales la mnima consistente con la lubricacinapropiada de los dientes del engranaje.

Otras propiedades relevantes requeridasde lubricantes para engranajes son:

Un ndice de viscosidad apropiado para quela viscosidad del lubricante permanezca den-tro de los lmites aceptables a todas las tem-peraturas de operacin del engranaje.

Propiedades antidesgaste adecuadas paraminimizar la friccin y el desgaste cuando seopera bajo cargas extremas.

Resistencia a la oxidacin, anticorrosin y pro-piedades antiespumantes y buenadesmulsibilidad.

La seleccin de un lubricante adecuado estdeterminada por el tipo de engranaje y la ve-locidad. Los engranajes de baja velocidad re-quieren aceites de mayor viscosidad que losengranajes de alta velocidad. Los engrana-jes con alta carga necesitan aceites que con-tengan aditivos de extrema presin.

Las temperaturas ambiente y de operacinde una caja de engranajes, sus caractersti-cas de carga y su mtodo de aplicacin dellubricante tambin necesita ser tenido encuenta cuando se selecciona el lubricanteadecuado.

Los lubricantes para engranajes abiertos fre-cuentemente necesitan funcionar en situacio-nes expuestas y se le debe colocar particularatencin a su adhesividad, las propiedadesde transporte de carga y la habilidad paramantener las propiedades de lubricacin encondiciones ambientales adversas.



Seccin TresFALLAS EN ENGRANAJES

1- Falla en los materiales2- Condiciones de operacin3- Desalineamiento4- Corrosin5- Lubricacin deficiente contaminacin

Cmo Establecer la Causa de una Falla ?

1- Recomendaciones del fabricante del equipo?carga, velocidad, temperatura?

2- Lubricacin?Tipo y viscosidad correcta?Est el lubricante limpio,seco y libre de contaminacin?Es el suministro de lubricante adecuado - nivelbajo o alto?Est la eficiencia de la lubricacin siendo afectada por aireacin, espuma, ...?

3- Historia de operacin del equipo?Qu factores han cambiado?

Factores que Infuencian la formacin de es-puma

Contaminacin. Diseo del equipo. Propiedades qumicas del fluido. Inhibidores de espuma.



CLASIFICACION DE LAS FALLAS EN ENGRANAJES

Fallas de engranajes

Fallas en la superficie Fractura de dientes

Pitting Scuffing Plastic Yielding Wear

Impact Fracture Fatigue Fracture Others

Abrasive Wear Overload Wear Corrosive Wear

Picado Gripado Deformacin/sobrecarga Desgaste

Desgaste abrasivo Desgaste por sobrecarga Desgaste corrosivo

Fractura por impacto Fractura por fatiga Otras



FALLAS EN LOS DIENTES DELOS ENGRANAJES

Fatiga Superficial Picadura Inicial o Pitting Picadura destructiva Descostrado

Desgaste y Rayadura

Deformacin plstica o por sobrecarga

Ruptura de dientes

Otros procesos de falla

Pitting - Picadura

1 El Pitting es una forma compleja de falla causada por la accin de rodadura y deslizamiento durante el engrane de los dientes.

2 El Pitting ocurre por la deformacin y tensin

repetida en la superficie de los dientes, lo cualcausa grietas de fatiga.

3 El lubricante puede entrar en las grietas y sercomprimido por los movimientos subsiguientes, propagando la grieta.

4 Las tensiones o esfuerzos que causan el Pittingtienden a estar localizadas alrededor de puntos calientes o inclusiones en las superficiesde los dientes.

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