Modulo 4 - Engranajes

Lubricantespara engranajes

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Cuatro

ContenidoSección Uno

Principios de la acción de engranajes

IntroducciónTipos de engranajesCombinaciones de engranajes

Resumen Sección Uno

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

La selección de lubricantes para engrana-jes cerrados

Métodos de aplicaciónLubricantes para engranajes abiertosEngranajes automotrices

Test de desempeño para engranajes auto-motrices

Servicios de calidad API para aceites detransmisión y diferenciales

Principales Test

Método para selección de aceites lubricantesen cajas de engranajes industriales cerra-dosResumen Sección Dos

Sección TresFallas en engranajes

Clasificación de las fallas en engranajes

Fallas en los dientes de los engranajes

Examinando dientes de engranaje



Sección 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 lubricación apropiada es claramentede gran importancia. Con el objeto de entenderlos principios y las prácticas de la lubricación deengranajes, necesitamos conocer un poco acer-ca de los diferentes tipos de engranajes, cuándoy porqué son usados. Estos temas conforman lamateria de la primera sección de este Módulo.

Cuando usted haya estudiado la información cla-ve en esta sección usted será capaz de:

Explicar qué es un engranaje, qué hace y queventajas tienen los engranajes sobre otro tipode métodos mecánicos de transmisión 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 información suplementaria,usted además será capaz de:

Definir el término relación de engranaje y ex-plicar como está relacionado a número dedientes del engranaje.

Explicar los significados de los términos co-múnmente usados en las descripciones de en-granajes de addendum y dedendum, cara,paso, paso del engranaje y línea de paso.

Explicar porqué la mayoría de los dientes delengranaje están cortados por un perfil curvo.

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

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

Explicar porqué las combinaciones de engra-najes son comúnmente usadas y describir lascombinaciones más utilizadas.



INTRODUCCION

Un engranaje es simplemente una rueda con dien-tes.

Dos o más engranajes son utilizados en combi-nación 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 dirección.

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

Los engranajes proveen una forma convenientey efectiva de transmitir movimiento y potencia queprácticamente se puede encontrar en casi todotipo de maquinaria. Su rango en tamaño puedevariar desde pequeñísimos engranajes en los me-canismos de los relojes y otros mecanismos deli-cados, hasta enormes ruedas dentadas de va-rios metros de diámetro 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 máquina.Ellos permiten que tanto el motor y la máquinafuncionen eficientemente. Por ejemplo, un típicomotor de un carro funciona más eficientementecerca a las 4.000 r.p.m. Las ruedas del vehículotienen que girar mucho más lento que esta velo-

cidad: aún a 110 kph las ruedas giran a 1.000r.p.m. Los engranajes en la caja de velocidadesde un vehículo y la transmisión proveen la reduc-ción necesaria en velocidad.

Mecanismo sencillo de engranajes.

Sistema de transmisión de vehículo de 4 ruedas.



Más acerca deRELACION DE ENGRANAJE

l más pequeño de un par de engranajes seconoce como piñón. Si el piñón está sobre

el eje que mueve, el par de engranajes actúa parareducir la velocidad. Si el piñón está sobre el ejeaccionado, el par de engranajes actúa para in-crementar la velocidad.

La relación entre la velocidad de entrada y la ve-locidad de salida es conocida como la relaciónde engranaje. Como la velocidad a la que losengranajes giran es proporcional al número dedientes que poseen, la relación de engranaje esla misma que la relación de número de dientesde los engranajes de mando y accionado. En lailustración se observa un par con una relación 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 fricción, la rela-ción de los torques de entrada y salida es la in-versa de la relación de las velocidades de entra-da y salida. Así, un par de engranajes que actúanpara reducir la velocidad en un sexto, tendrá unincremento de 6 veces el torque.

E

Menor velocidadMayor torque

Mayor velocidadMenor torque



TIPOS DE ENGRANAJES

Hay solamente unos pocos tipos de engranajesbásicos, a pesar de las enormes variaciones entamaños y aplicaciones.

Los tipos de engranajes pueden ser convencio-nalmente clasificados de acuerdo a la direcciónen 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 más 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 operación son aúnpeores, por esto los engranajes rectos están limi-tados a velocidades relativamente bajas. Los dien-tes no están 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 rotación en li-neal se utilizan los engranajes de cremallera ypiñón rectos, la cremallera se mueve en direc-ción normal al eje del piñón.

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

Engranajes rectos



Engranajes helicoidales

Este diseño hace que el contacto entre los dien-tes de las ruedas opuestas tenga lugar suave ygradualmente, con varios dientes en contacto si-multáneamente. Los engranajes helicoidales, gi-ran más silenciosa y suavemente que los engra-najes rectos. Además, si algún diente se llagaraa desgastar, la carga se le transfiere a los otrosdientes en contacto disminuyendo así 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 ángu-lo generan empujes laterales cuya magnitud va-ría de 10 al 15 % de la fuerza que ellos transfie-ren de acuerdo al ángulo de la hélice. 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. Aquí 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 operación silenciosa y suave, porejemplo en reductores de velocidad de una turbi-na generadora y aplicaciones similares. Transmi-sión 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 piñón internos mostradosabajo son dos variaciones comunes de estos ti-pos de engranajes los cuales se ven diferentespero tienen características similares. La crema-llera y piñón helicoidales se relacionan con losengranajes helicoidales, así como la cremalleray el piñón 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 án-gulo, se utilizan los engranajes cónicos. Losdientes sobre los engranajes cónicos parece quehubiesen sido cortados de un cono en la puntade un eje, en lugar de un cilindro. Hay dos tiposde engranajes cónicos:

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

Cremallera y piñón.



`

Engranajes cónicos planos y de espiral.

Engranajes helicoidales cruzados.

najes están limitados relativamente a bajas velo-cidades.

Engranajes cónicos helicoidales, tienen dien-tes en ángulo para proveer un encaje suave. Tie-nen ventajas similares a los engranajes y pue-den rodar mucho más rápido que los engranajescónicos 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 área de contacto muylimitada entre los dientes de estos engranajes,por lo tanto están 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 términos comúnmente usadosen la descripción de los engranajes son cita-

dos a continuación.

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

Dedendum:La distancia entre la raíz de un diente y el círculopitch.

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 idénticos en dientesadyacentes en el mismo engranaje.

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

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

Cresta:La superficie más alta del diente.

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

Raíz:Es la base del diente.



ACCION ENTRE LOS DIENTES DE LOSENGRANAJES

os engranajes deben encajarse y girar conun mínimo de fricción.

Sus dientes deben ser por tanto diseñados paraque puedan rodar en lugar de deslizarse uno so-bre otro. Se puede mostrar teóricamente 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 diámetro de larueda del engranaje.

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

El contacto continúa 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 también tiene lugar, con la velo-cidad de deslizamiento máxima al iniciar el con-tacto, disminuyendo a cero en el punto medio eincrementándose otra vez hasta que el dientedesencaje. Sobre el diente empujado, el desliza-

L

miento es siempre en dirección saliendo de la lí-nea de paso, mientras que en el diente que em-puja es siempre entrando hacia la línea de paso.

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

Sin embargo, la proporción de rodadura a desli-zamiento y la dirección de deslizamiento en rela-ción a la línea de contacto entre las superficiesdel diente varía de un tipo de engranaje a otro.Con los engranajes rectos y los cónicos rectos,la dirección del deslizamiento es en ángulo rectoa la línea de contacto. Con los engranajes de tor-nillo sin-fin, algo de deslizamiento casi sobre laslíneas de contacto puede ocurrir, mientras quecon los helicoidales y cónicos helicoidales, la di-rección del deslizamiento es intermedio entreestos dos extremos.





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

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

Los engranajes de tornillo sin-fin, son un de-sarrollo de un engranaje oblicuo en el cual losdos ejes están en ángulo recto uno con el otro. Elengranaje de diámetro pequeño, o sin-fin, tieneuna o más 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 están 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 fricción 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 lubricación y requieren materiales especialespara su construcción, pues con las grandes velo-cidades de deslizamiento lateral entre los dien-tes del sin-fin y los dientes de la rueda, la pelícu-la lubricante tiende a romperse. Las áreas decontacto son agrandadas ligeramente sin-fin tie-ne dientes helicoidales y pueden aumentarse aúnmás si los dientes de la rueda son curvados paraenvolver el sin-fin parcialmente, en este caso eldiseño se conoce como una garganta sencilla.Otros aumentos en áreas de contacto puedenefectuarse sí él sin-f in en sí mismo estágaranteado, se llama entonces “Doble garganta”.

Una característica de los engranajes de tornillosin-fin es que las velocidades relativas de los doscomponentes no están necesariamente definidospor sus diámetros, por que la separación del sin-fin es el factor decisivo.

Otra característica es que un engranaje sin-fin dealta reducción no puede transmitir impulso desdela rueda mayor a la pequeña (sin-fin), en algunasaplicaciones como las grúas o ascensores ofre-ce ventajas debido a que actúa como freno encaso de que por desperfecto la rueda tienda aimpulsar el tornillo. Sin embargo, es posible latransmisión de doble dirección en los sin-fin esde arranque múltiple de baja relación.



Engranajes de tornillo sin-fin.

Engranajes hipoidales.



MATERIALES DE LOS ENGRANAJES

os dientes de los engranajes transfieren potencia y movimiento a través de pequeñas

áreas de contacto. Estas líneas de contacto es-tán 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 cónicos. Un número de fac-tores, deben ser tenidos en cuenta cuando seescoge un acero en particular para ser usado enla fabricación de engranajes. Se requiere un ace-ro muy resistente para que el desgaste sea míni-mo, buena facilidad de maquinado, para facilitarla fabricación y una dureza razonable y elastici-dad ayudará 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 unpiñón debe ser más 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 piñón, mientras que el en-granaje movido es normalmente fabricado debronce fosforado.



COMBINACIONES DE ENGRANAJES

En teoría, 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-rección. En la práctica, 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 así lanecesidad de engranajes excesivamente grandes.

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

Los engranajes abiertos son usados donde no espráctico o económico 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 precisiónde un engranaje cerrado de alta velocidad.

Los engranajes cerrados son usados ampliamen-te. En una fábrica 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, seránimpulsados por un motor de combustión o eléc-trico moviendo una caja de engranajes. La caja

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

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



RESUMEN DE LA SECCION UNO

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

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

Hay básicamente unos pocos tipos de engra-najes. Los más importantes son: engranajesrectos, engranajes helicoidales y engranajeshelicoidales dobles (usados para transmitirmovimiento entre ejes paralelos); engranajescónicos (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 están expuestos al desgaste. Losengranajes helicoidales simples tienen rue-das con dientes dispuestos en ángulo al eje.Operan más 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 prácticasde tamaño y resistencia del material de en-granaje.

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



Sección DosLA LUBRICACION DE ENGRANAJES

En esta sección 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-ción en particular.

Cuando usted haya estudiado la información cla-ve de esta sección usted deberá ser capaz de:

Mencionar cuatro de las funciones más 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, índice de viscosidad, resistenciaa la oxidación, propiedades anticorrosión, pro-piedades antiespuma y demulsibilidad.

Explicar cómo los siguientes factores afectanla escogencia de los lubricantes adecuadospara engranajes cerrados: Tipo de engrana-jes y velocidad, temperatura ambiente y deoperación, características de carga y méto-dos de aplicación de lubricante.

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

Si usted estudia la información suplementariausted también estará en condiciones de:

Explicar cómo se puede determinar el gradode viscosidad óptimo 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 también del lubricante que les seaaplicado. Los lubricantes para engranajes tienenvarias funciones importantes para llevar a cabo:

Lubricación

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

Las fuerzas que actúan en esa región son muyelevadas, si los dientes de los engranajes entranen contacto directo, los efectos de la fricción y eldesgaste destruirán rápidamente los engranajes.

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

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

Refrigeración

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.

Protección

Los engranajes deben ser protegidos contra lacorrosión 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 operación.

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

Se utilizan cuando las temperaturas son altas yexiste el riesgo de contaminación con agua, queconduce a la formación 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 circulación donde se aplica enforma continua.

Aceites minerales de extrema presión (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 extremapresión, los cuales son normalmente de azufre yfósforo; 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 fós-foro formando ácido sulfúrico y ácido fosfórico,que atacan las superficies metálicas.

Aceites compuestosTienen como característica 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 acción de deslizamientoes muy elevada. Estos aceites se pueden filtrar yenfriar sin que se separe el sebo animal del acei-te base. La adhesividad también se logra adicio-nando pequeño porcentaje de un aditivo para talfin al lubricante, evitando el goteo. Estas son sus-tancias sintéticas.

Aceites sintéticosSe utilizan generalmente en engranajes que pre-sentan alto grado de deslizamiento, o que traba-jan a altas temperaturas por períodos prolonga-dos. Los lubricantes sintéticos requieren una ade-cuada combinación de aditivos y bases sintéti-cas fluidas para incrementar los beneficios sobrelos aceites minerales. Los más usados sonPolialfaoleinas.

GrasasSu aplicación en engranajes no es muy amplia

debido a que tienen muy poca capacidad refrige-rante y por que las partículas contaminantes tien-den a ser atrapadas y son difíciles de eliminar.Se utilizan algunas veces en la lubricación deengranajes que operan a bajas velocidades ybajas cargas, son más comúnmente utilizadas enengranajes abiertos y cajas de engranajes quetienden a dejar escapar aceite; también se utili-zan en engranajes que operan intermitentemen-te, por que las grasas tienen la ventaja de mante-ner una película de lubricante en los dientes delengranaje, aunque estos no estén girando, lo quepermite proveer lubricación inmediatamente soniniciados. Las grasas semifluidas sintéticas sonparticularmente adecuadas para lubricar unida-des de engranajes “de por vida”.

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

Lubricantes sólidosSon usados cuando las temperaturas de opera-ción son muy altas o muy bajas, cuando las fu-gas no pueden ser toleradas y cuando se debeoperar en un vacío. Estos lubricantes son pelícu-las secas untuosas, que se aplican a los dientesde los engranajes; los más 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 aviación espacial.



LAS PROPIEDADES REQUERIDAS PARAUN LUBRICANTE DE ENGRANAJES

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

Viscosidad

Es la propiedad más importante de un lubricantepara engranajes, éste debe tener una viscosidadsuficientemente alta para mantener un adecuadoespesor de película de aceite entre los dientesdel engranaje, bajo cualquier condición de ope-ración. Entre más alta sea su viscosidad, másfácilmente se puede lograr esto. Por lo tanto pa-recería 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 éstos, sino también los cojinetes quesoportan los ejes de las ruedas de los engrana-jes. Un incremento en la viscosidad causa unapérdida de potencia a medida que los engrana-jes y los cojinetes que los soportan están sujetosa un incremento en el arrastre. Esto aumenta latemperatura del sistema de engranajes y del acei-te, el cual puede oxidarse rápidamente y espe-sarse.

La situación 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 sesobrecalentarán y en el peor de los casos puedefallar. Los aceites de alta viscosidad también tie-nen la desventaja de formar espuma, tienen po-bres propiedades de separación de agua, son di-fíciles de filtrar y son menos hábiles para despo-jarse de los contaminantes sólidos.

Los requerimientos críticos para la viscosidad deun lubricante de engranajes se reúnen mejorcuando se tiene un aceite delgado pero que seaconsistente con la lubricación apropiada del dientedel engranaje, permitiendo un margen de seguri-dad razonable. En la práctica, esto significa quelas viscosidades de la mayoría de los aceites paraengranajes están dentro del rango de viscosidadISO de 46 a 680 (centistokes a 40º C).



Formación de una cuña de aceite entreLOS DIENTES DE UN ENGRANAJE

Lubricación hidrodinámicaEngranajes cargados muy levemente operandoa velocidades relativamente altas, son lubricadoseficazmente bajo las condiciones de lubricaciónhidrodinámica.

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 unacuña de lubricante, cuando el lubricante es forza-do, en la parte más estrecha de la cuña, la pre-sión se incrementa lo suficiente para mantener lasuperficie del diente separada. La eficiencia dela lubricación hidrodinámica depende de:

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

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

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

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

Lubricación de película límiteEn engranajes altamente cargados, especialmen-te aquellos que operan a baja velocidad, la pelí-cula lubricante es muy delgada y hay un signifi-cativo contacto metal-metal entre los dientes delengranaje, dándose la condición de lubricaciónde película límite. La eficiencia de la lubricacióndepende de la naturaleza química del lubricantey de su interacción con la superficie.

Lubricación elastohidrodinámicaSe ha establecido que las condiciones del lubri-cante que existen en la mayoría de los engrana-jes no son las que aplican para la lubricación hi-drodinámica ni para la lubricación límite.

Los dientes de los engranajes están sometidos aenormes presiones de contacto sobre áreas rela-tivamente pequeñas (área de 30.000 bar) y aúnson lubricados exitosamente con películas muydelgadas de aceite, esto es posible por dos razo-nes:

a. Las altas presiones causan la deformaciónplástica de las superficies y reparten la carga sobre un área más amplia.

b. La viscosidad del lubricante se incrementaconsiderablemente con la presión, aumentando así 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 módulo 1 página 18.

Engranajes automotricesPueden ser clasificados por el sistema SAE.Vermódulo 1 página19.

Comparación 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 comoél índice de viscosidad. Los aceites que tienenun alto índice de viscosidad muestran menor va-riación de la viscosidad con la temperatura, quelos aceites que tienen bajó índice de viscosidad.

Donde los engranajes tienen que operar en unrango amplio de temperaturas, el índice de vis-cosidad del lubricante para engranajes debe serlo suficientemente alto para mantener la viscosi-dad dentro de los límites requeridos. El aceite nose debe tornar tan delgado a altas temperaturasque sea incapaz de formar una película 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 través del sistema de lubricación.

Propiedades antidesgaste

En ciertas aplicaciones, particularmente cuandolos engranajes están operando bajo cargas dechoque, no es posible para un aceite mineral sim-ple proveer una película que sea lo suficientemen-te gruesa para evitar el contacto metal con metal.Para estas condiciones se deben incorporar allubricante los aditivos de extrema presión (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 película química. La película se adelga-

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

za y se rompe más fácilmente que dos superfi-cies metálicas en contacto, y por lo tanto es ca-paz de reducir la fricción 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

ón d

e la

Vis

cosi

dad

cSt

Temperatura °C



Resistencia a la oxidaciónTodos los aceites minerales pueden oxidarse paraformar óxidos orgánicos, lacas adherentes y lodos.Esta ruptura química depende del grado de expo-sición al aire y es acelerada por el calor, la presen-cia de humedad de ciertos contaminantes espe-cialmente de partículas de metales no ferrosos. Loslubricantes para engranajes están usualmente so-metidos a condiciones severas que promueven laoxidación. Estos son calentados por fricción, agi-tados y revueltos por la acción 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 oxidación, y sus problemas asociados de co-rrosión, y de formación de lodos, para prolongarsu vida de servicio.

Propiedades anticorrosivasLos lubricantes para engranajes no solamente de-ben ser no corrosivos, sino que también deben pro-teger las superficies que lubrican de la herrumbrey otras formas de corrosión. Una causa común decorrosión es el agua la cual puede entrar en la cajade engranajes, como por ejemplo, por una falla enel sistema de refrigeración o a través de la con-densación de humedad de la atmósfera. Esta últi-ma forma de contaminación es un problema parti-cular en cajas de engranajes que trabajan intermi-tentemente y paran por períodos de tiempo.

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

mectación 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 corrosión, se utilizan los acei-tes que contienen inhibidores de corrosión.

Propiedades antiespuma

La espuma se puede presentar cuando loslubricantes están sometidos a la acción de la agi-tación de los engranajes de alta velocidad en pre-sencia de agua y aire. La situación puede empeo-rar por la acción de las bombas de aceite y otroscomponentes de un sistema de circulación. La es-puma puede reducir severamente la eficiencia delubricación y conducir a la pérdida de lubricante através 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 están expuestos a ser contaminados conagua deben tener buenas propiedades dedemulsibilidad para que el agua y el lubricante seseparen rápidamente. Si se dejan formaremulsiones, agua en aceite, estas reducirán la efi-ciencia de la lubricación de ambos engranajes ysus rodamientos y promueven el deterioro másrápido del aceite, y la oxidación/corrosión de loselementos del sistema de engranaje.



LA SELECCION DE LUBRICANTESPARA ENGRANAJES CERRADOS

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

Características de los engranajes

Para propósitos de lubricación, los engranajes tipoindustrial pueden ser considerados dentro de dosgrupos:

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

Cuando estos engranajes giran, la principal ac-ción de un diente sobre otro es el movimiento derodadura. En presencia de un lubricante, estaacción causa una cuña hidrodinámica de lubri-cante entre los dientes. A velocidades suficiente-mente altas, la cuña será 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 película que separalas superficies disminuye su espesor. Eventual-mente puede ocurrir algún contacto metal-metal.

La selección 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 automóvil, (engranaje cerrado).

les como un aceite Shell Vitrea y el Shell VitreaM, cumplirán satisfactoriamente. El aceite debeser lo más suficientemente viscoso para formaruna película efectiva de lubricante a la tempera-tura de operación, pero no tan gruesa que se ten-ga pérdida excesiva de potencia a través de lafricción fluida. En general, entre mayor sea lavelocidad en la cual el engranaje opera, menorserá la viscosidad requerida del lubricante.

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

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



Más acerca deLA SELECCION DEL GRADO DE VISCO-

SIDAD

os fabricantes de cajas de engranajes suministran guías para la selección de un lubri-

cante para una caja en particular operando bajocondiciones específicas.

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

La viscosidad es inversamente proporcional a lalínea de paso.

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

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

Relación entre la viscosidad y la velocidad de la línea de paso enengranajes helicoidales y rectos.

Relación 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 selección 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 guía 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 críti-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 estoautomáticamente, primero usando aceite frío paralubricar los engranajes de baja velocidad. Luego,después 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 cuña hidrodinámica de aceite. Aleaciones es-peciales son usadas para reducir a fricción entrelos dientes de los engranajes, pero considerable-mente cantidades de calor son generadas y losproblemas de lubricación permanecen.

El mejor aceite para engranajes de tornillo sin-fines un aceite sintético como el aceite Shell TivelaSA. Este aceite tiene excelentes propiedades delubricación y es capaz de reducir la fricción, y porlo tanto el consumo de energía, en engranajesde tornillo sin-fin. Tiene un alto índice de viscosi-dad y es más estable que los aceites mineralesal ataque químico.

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



Características 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 película 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 más severas, los aditivos deEP son esencialmente para preservar lalubricación efectiva y minimizar el desgaste.

Efectos de la temperatura

La temperatura ambiente a la cual operan losengranajes, afectará la selección de un lubrican-te. Donde se espera que las cajas de engranajestrabajen en ambientes fríos, el aceite debe sercapaz de proveer lubricación efectiva a la tempe-ratura de arranque más baja esperada. Al mismotiempo, el índice de viscosidad del aceite debeser lo suficientemente alto para asegurar que lalubricación es efectiva a la temperatura de ope-ración más alta anticipada.

La temperatura de operación es importante, tam-bién, no solo debido a su efecto sobre la viscosi-dad, sino también porque una temperatura deoperación alta tenderá a promover la oxidacióndel aceite. Los engranajes que operan a altas tem-peraturas deben ser lubricados con aceites quetengan buenas propiedades antioxidantes.

Temperatura límite para el uso de aceites minerales.

600

500

400

300

200

100

0

Tem

per

atu

ra °

C

Duración (horas)1 10 100 10.000

Límite más bajo de temperatura

Lubricantes sin antioxidantes

Lubricantes con antioxidantes

Límite de estabilidad térmica



METODOS DE APLICACION

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

El método más simple es el de lubricación porsalpique en el cual los dientes del engranaje in-ferior están sumergidos en un baño 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 método es satis-factorio donde las velocidades no son tan altas,que el aceite sea agitado excesivamente y dondeocurren pérdidas 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 esté operando a bajas velocidades. Esto pro-vee una refrigeración más eficiente y reduce elriesgo de que se cree exceso de aceite en la raízde los dientes. Los refrigeradores de aceite y elequipo de filtración pueden ser incorporados alsistema de lubricación por aspersión, los cualesson comúnmente usados en conjuntos de engra-najes de potencia operando a altas velocidades.

Caja de engranajes lubricada por salpique.

En sistemas de lubricación por aspersión 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 práctica era su-ministrar el lubricante sobre el diente de encaje,pero ahora es considerado aplicar mejor el acei-

Engranajes lubricados por aspersión.

En la lubricación 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 lubricaciónefectiva sin arrastre de aceite. Mientras que elsuministro de aire comprimido seco tiene efectorefrigerante. Los aceites usados en éste métodode lubricación deben ser resistentes a la oxida-ción ya que la formación de una neblina aumentaenormemente el área de superficie en contactocon el aire. Es importante asegurarse que la cajade engranajes está adecuadamente ventilada detal forma que no se crea fricción 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 precisión que los engranajes cerrados. La lu-bricación tiende a ser intermitente. A continuaciónse incluyen importantes características 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 centrífugas mien-tras que el engranaje opera. Por lo tanto, se re-quieren lubricantes más 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 másefectiva en los dientes de los engranajes que losaceites, es frecuentemente difícil 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 presión.

Protección contra el medio ambiente

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

Métodos de aplicación

Los engranajes abiertos sobre ejes horizontalesson algunas veces lubricados al salpique peroéste método es conveniente sólo para aceites debaja viscosidad.

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

Donde se usan lubricantes más viscosos el mé-todo tradicional de aplicación es manual.

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

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



El disolvente se evapora después de la aplica-ción para dejar una capa delgada de lubricante.El lubricante es fácil de aplicar por este método ypuede ser pulverizado sobre el diente del engra-naje automáticamente, dando paso a; empleo desistemas de lubricación centralizada, provistos deboquillas aspersoras que se hallan estratégica-mente situadas para brindar una adecuada co-bertura del lubricante sobre los dientes. El lubri-cante preferiblemente de procedencia tipo fluidotixotrópico 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 lubricación y protección de cables,guayas, engranajes abiertos y cerrados expues-

tos a temperaturas ambiente y condiciones deoperación extremas.

Shell Malleus GL es la mezcla única de aceitesminerales tipo Parafínico de alto índice de visco-sidad con aceites base sintética, a los cuales seles há adicionado una cuidadosa selección deaditivos que le imparten un óptimo desempeño.Su balanceada formulación permite al lubricantepermanecer suave y facilmente bombeable so-bre largos períodos evitando con su óptimo des-empeño la recostrucción de las raices de losdientes de los engranajes.

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

Y bajo condiciones dinámicas en que es forzadoa fluir por ductos de lubricación o es sometido aesfuerzos cortantes se comporta como un lubri-cante ISO 320/460/680 y/ó SAE 90/140/250,caracterísitica típica de los fluidos Tixotrópicos.

Aplicaciones* Dientes de engranajes abiertos a la atmosfera

trabajando a bajas velocidades

* Guayas y cables de lento movimiento y queinclusive se encuentran expuestos a inmersiónen 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 lubricación centralizadgracias a sus caracterísitcas de fluido tipotixotrópico.

* Ideal como lubricante único 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.

Características de Desempeño

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

* Excelente desempeño antidesgaste.A temperaturas de trabajo, velocidades y pre-siones Shell Malleus GL 205 forma un colchónprotector de lubricación sobre el área de con-tacto entre la corona de engrane y los dientesdel piñón 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 unrégimen trabajo con altas cargas y bajas velo-cidades.

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

* Proteccion ante la CorrosiónProtege las superficies metálicas de la corro-sión 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 ó mediante sistemas automáticos de lubrica-ción centralizada.

DisponibilidadShell Malleus GL 205 está disponible en un ran-go amplio de viscosidades, según datos técni-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 ó 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 jabóncada vez que se tenga contacto con la piel.



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

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

*No disponibles en Colombia solo bajo pedido.

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

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

Viscosidad Aparente@ -18°C P

-40°C P(ASTM-D1092)

240013750

660039000

9400-

20500-

30000-

Densidad @ 15.6°C kg/l(IP 365)

1.003 1.070 1.076 1.080 1.090

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

50075

62085

800110

800120

800

Prueba de extrema presión deCuatro BolasDiámetro 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 rotación del ci-güeñal se transmite a las llantas propulsoras;consiste en un sistema de engranajes cuya ca-racterística es engranar a grandes y distintas ve-locidades entre sí. Dependiendo del tipo de trac-ción (trasera o delantera) encontramos engrana-jes de dientes rectos, helicoidales, cónico,helicoidales e hipoidales, la potencia de un motorde explosión aumenta con el número de revolu-ciones por minuto hasta que se logra la velocidadde régimen. Al sobrepasar esta velocidad la po-tencia del motor vuelve a decrecer. Cuando unvehículo va sin fuerza, subiendo una pendiente,se recurre a la caja de cambios para hacer que,el motor vuelva a girar más rápido, dando todasu potencia, y el vehículo 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 ángulo recto se consiguepor el engranaje del piñón de ataque P (en el ex-tremo el árbol de transmisión) y de la corona Rmontada en el eje de las ruedas y que comunicaa éstas el movimiento del motor, siempredemultiplicado (reducido) por ser el piñón de ata-que más pequeño de la corona. La relacióndemultiplicación de la pareja piñón corona es lamisma que la relación de los números de dientes.

Diferencial

Si la corona, a la que hace girar el piñón de ata-que, está unida a un eje, cuyos extremos se en-cuentran las ruedas, el mismo número de vueltasdará 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 rígidamente sobre el mismo eje,darán igual número de vueltas, por lo que, sien-do de igual tamaño, forzosamente una será arras-trada por la otra, patinando sobre el piso. Paraevitarlo se recurre al diferencial, mecanismo quehace dar mayor número de vueltas a la rueda queen la curva le corresponde recorrer la parte exte-rior y disminuye las de la parte interior, ajustán-dolas automáticamente.

Puente trasero.



Diferenciales controlados

El inconveniente del diferencial (menos sensibleen los automóviles 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 vehículode la situación difícil en la que se encuentra. Estetipo de diferenciales requiere lubricante con pro-piedades antideslizante (limited slip).

Diferencial.



TEST DE DESEMPEÑO PARA ENGRANAJES AUTOMOTRICES

Clasificaciones y especificaciones de los aceites para engranajes

Existen diferentes sistemas para describir las características para engranajes, los cuales sirven de guíapara la selección del lubricante correcto bajo condiciones específicas de operación. Algunos de los másimportantes son:

Test deTest dedesempeñodesempeñorequeridorequerido

Condiciones deCondiciones deoperaciónoperación

encontroladasencontroladas

ProblemasProblemaspotencialespotencialesAplicaciónAplicación

Todos los vehículosTodos los vehículos

Vehículos pesados,Vehículos pesados,equipos deequipos decostrucción etccostrucción etc..

Vehículos deVehículos depasajeros, taxis,pasajeros, taxis,camiones livianoscamiones livianosTodos los vehículosTodos los vehículos



Contaminación con aguaContaminación con agua

AltoAlto torque torque

Alta velocidadAlta velocidad

Alta temperaturaAlta temperaturaBombeo, salpique, agitaciónBombeo, salpique, agitacióndel lubricantedel lubricante

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

HerrumbreHerrumbreIntoducciónIntoducción de partículas de de partículas deherrumbre dentro del equipo herrumbre dentro del equipo

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

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

DepósitosDepósitosEspesamiento del aceiteEspesamiento del aceite

Espuma en el aceiteEspuma en el aceite Corrosión Corrosióndel 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 ácidos grasos entre el 3 y el 10% ó aceites sintéticos con componentes grasos.

AGMA STANDARD 250.04

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

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

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 PresiónAceite Extrema PresiónAceite 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 Máquinas para movimiento de tierraLubricante para engranajes de Máquinas 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 cargaPresión, choque y desplazamientos muy severosPresión, choque y desplazamientos muy severosPresión muy severa, choque yPresión 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 más 100.000 millas sin GOF más 100.000 millas sin astilladuras astilladurasCincinnattiCincinnatti - - Milacron MilacronGardnerGardner - - Denver Denver



SERVICIO DE CALIDAD API PARAACEITES DE TRANSMISIONES Y DIFE-

RENCIALES

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

API GL-1Para servicio automotriz moderado en engrana-jes helicoidales cónicos y sin-fin, y ciertas trans-misiones manuales. Los aceites minerales purostrabajan satisfactoriamente. Para mejorar su ser-vicio puede añadirse inhibidores de corrosión yoxidación, antiespumantes y depresores del puntode congelación. No son necesarios los agentesde extrema presión y modificadores de fricción.

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 helicoidalescónicos y transmisiones manuales bajocargas y velocidades moderadamenteseveras, donde los lubricantes API GL-2 noson adecuados.

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

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

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

Clasificación 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 características de protección al desgas-te de un lubricante para engranajes. Específicopara demostrar la capacidad antidesgaste (des-gaste adhesivo) en aceites para engranajes dereducción, engranajes hipoidales, engranajes detransmisión etc.

El equipo consisteen un conjunto deengranajes, accio-nados por un motoreléctrico. Los engra-najes se pesan has-ta décimos 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 mínimo 90°C.Al final de este tiempo se pesan nuevamente losengranajes; este procedimiento se continúa du-rante 12 etapas o hasta que se registren 10miligramos de pérdida de peso entre dos etapasde carga sucesivas. En cada etapa se vaincrementando gradualmente la carga. Los resul-tados son reportados en términos de las etapaspasadas y de la carga.

TEST DE LAS CUATRO BOLASSe desarrolló para evaluar las propiedades deextrema presión, 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 sí formanun soporte sobre el cual la cuarta bola rota en uneje vertical, el aceite en prueba cubre toda e áreade contacto de las cuatro bolas, en este test latemperatura no se controla, la carga es aumen-tada a intervalos específicos, hasta que la bolaque rota se suelde a las otras tres. Se reporta elíndice 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 abrasión y lacapacidad de carga de unlubricante o una grasa.Simula condiciones deextrema presión; 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 evalúa con relación a su habili-dad para prevenir el escoriado de las superficiesmetálicas, los resultados son expresados comotimken OK en libras y representa la máxima car-ga que puede ser aplicada sin producir escoria-ción en el metal.



METODO PARA SELECCIONDE ACEITES LUBRICANTES EN CAJAS

DE ENGRANAJES INDUSTRIALESCERRADOS

El método que a continuación se presenta, sedenomina el Método Gráfico y a través de su apli-cación podemos determinar y ó verificar la visco-sidad requerida por parte de un aceite lubricantede engranajes industriales cerrados que son lu-bricados por salpique.

También permite seleccionar la viscosidad dellubricante requerida por los sistemas de engra-najes industriales cerrados, que cuentan con sis-tema de lubricación por circulación, realizando,posterior a la determinación de la viscosidad y suconsecuente grado ISO, la corrección del mismo,seleccionando el grado ISO inferior subsiguienteal obtenido aplicando el método, que como seenuncia en el párrafo inicial, es el método directopara la selección 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 después de efectuar la correc-ción anterior, se trate de lubricar sistemas quecuentan con engranajes del tipo tornillo sinfín -corona y del tipo engranajes hipoidales.

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

A continuación se citan dos ejemplos para loscuales se requirió 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 ó por defecto, con alguna de lascurvas paramétricas que sobre el Nomogramade la figura 2 representan a los diferentes gra-dos ISO.

Ejemplo:

Resultados de Lubricación por Lubricación porMétodo Salpique Circulación

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

Resultados de Lubricación por Lubricación porMétodo Salpique con Circulación con

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

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

a. PROCEDIMIENTOLos pasos para aplicar este método son:

- Paso Primero: recopilación 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 vibración y ópresencia de cargas cíclicas de choque..



Relación total de reducción = rpm en t rada /rpm salida.Tipo de Accionamiento bien sea por motor decombustión interna ó motor eléctrico ó Turbina.Tipo de Engranajes.

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

En la escala inferior de la figura, localiz la po-tencia transmitida (HP)*, afectada por la eficien-cia de transmisión (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 línea recta que corte a la líneade pivote.

En la escala superior se localiza la relación to-tal de reducción crítica (ó sea la del par de en-granajes que más reducción 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 línea pi-vote; esta recta corta la escala de viscosidadmedia del aceite en cSt a 55ºC (Temperaturatípica de diseño a la cual funciona normalmen-te un sistema de engranajes industriales cerra-dos) línea 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 máscritico si no se conoce se empleará el factor de 1.00.

Relación total de reducción. 1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55ºC190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Línea 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 ó 2 Mineral puro ó turbina óhidráulico.

2. Helicoidales API GL 2 ó 3 Hidráulico ó motor óautomotriz ó engranajesindustriales.

Corona tornillo sinfín API GL 5 Engranajes Industrialescon moderado EP

Hipoidales API GL 3 ó 4 Engranajes Automotricescon automotriz máximo EP

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

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

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

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

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

- Paso Cuarto: Se corrige el grado ISO:- Incrementándolo al mayor siguiente superior sí el reductor está compuesto de engranajes cónicos helicoidales ó tornillo sinfín-corona.

- Reduciéndolo al menor siguiente, sí el reductor está siendo lubricado por circulación.

b. CONSIDERACIONES PARA ESCOGER ELGRADO DE ADITIVACION REQUERIDOLa selección del grado de aditivación depende delmayor ó menor grado de exposición al desgasteen que se vean envueltas por condiciones de di-seño de los engranajes, las superficies de losdientes de engrane, determinando así y en ordende menor protección a mayor protección, partien-do en primer lugar con el nivel de lubricidad natu-ral ó mejorada que provea el lubricante y siguién-dole con mayor protección el aditivo antidesgaste,el de extrema presión de carácter no activo y elde extrema presión de carácter activo respecti-vamente. El tipo de engranajes que demandan elmás severo nivel de protección al desgaste sonlos del tipo hipoidal y el menos severo el los cilín-dricos de dientes rectos.



- Paso Cuarto

Por tratarse de un sistema de lubricación por cir-culación debe disminuirse el grado ISO enuno,por el cual: Grado ISO final = 100; y el grado deaditivación correspondiente a un aceite API GL1ó 2, dadas las caracterísitcas demandadas porla lubricación de los sencillos engranajes con queestá construida esta caja reductora, los cualesson cilíndricos de dientes rectos.

-Relación de transmisión-Temperatura de operación 55°C

Solución:

- 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 eléctricos, asumir 1.700 rpm, cuando no se conozca)- Velocidad de salida n2 = 200 rpm.- Relación total de reducción = n1 / n2 = 1.000 / 200 = 5 = i

(a) (b)Relación total de reducción.

1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55ºC

190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Línea de pivote

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000



2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

Relación total de reducción.

1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55ºC

190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Línea 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 línea de pivote.

Sobre la escala superior se marca el valor de re-lación total de reducción y se proyecta una línearecta hasta el punto antes marcado sobre la líneade pivote, en el punto de corte con la escala deviscosidad media se lee el valor de 72 cSt a 55°C.

- Paso Tercero

Con el valor de 72 cSt y una temperatura me-dia de 55°C (131°F) se ubica el gráfico de lafigura 1 el punto de corte de estos dos valores;dicho punto se encuentra cerca a la línea 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 sintéticos son gene-ralmente preferidos para utilizarlos comolubricantes para engranajes. Las grasassemifluídas también pueden ser usadas encajas de engranajes pequeñas que operenintermitentemente y a baja velocidad.

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

Otras propiedades relevantes requeridasde lubricantes para engranajes son:

Un índice de viscosidad apropiado para quela viscosidad del lubricante permanezca den-tro de los límites aceptables a todas las tem-peraturas de operación del engranaje.

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

Resistencia a la oxidación, anticorrosión y pro-piedades antiespumantes y buenadesmulsibilidad.

La selección de un lubricante adecuado estádeterminada 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 presión.

Las temperaturas ambiente y de operaciónde una caja de engranajes, sus característi-cas de carga y su método de aplicación dellubricante también 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 particularatención a su adhesividad, las propiedadesde transporte de carga y la habilidad paramantener las propiedades de lubricación encondiciones ambientales adversas.



Sección TresFALLAS EN ENGRANAJES

1- Falla en los materiales2- Condiciones de operación3- Desalineamiento4- Corrosión5- Lubricación deficiente – contaminación

Cómo Establecer la Causa de una Falla ?

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

2- Lubricación?Tipo y viscosidad correcta?Está el lubricante limpio,seco y libre de contaminación?Es el suministro de lubricante adecuado - nivelbajo o alto?Está la eficiencia de la lubricación siendo afectada por aireación, espuma, ...?

3- Historia de operación del equipo?Qué factores han cambiado?

Factores que Infuencian la formación de es-puma

• Contaminación.• Diseño del equipo.• Propiedades químicas 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 Deformación/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

• Deformación plástica o por sobrecarga

• Ruptura de dientes

• Otros procesos de falla

Pitting - Picadura

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

2 El Pitting ocurre por la deformación y tensión

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.

5 Los engranajes modernos tienen mínimas imperfecciones superficiales, por lo tanto un escaso Pitting ocurre especialmente cerca de lalínea pitch.

6 Las sobrecargas pueden causar serios dañossuperficiales en forma de Pitting destructivo,conduciendo a vibración excesiva y ruido.

7 El Pitting extensivo conocido como flaking ospalling (astillado) es más común en engranajes endurecidos.

Métodos para prevenir el Pitting

1 Reducir las cargas sobre los engranajes o modificando su diseño, por ejemplo alterando eldiámetro, el ancho de los dientes o el númerode dientes.

2 Usar componentes de acero con tratamientostérmicos de endurecimiento superficial para reducir las inclusiones.

3 Mejorar el acabado superficial de los dientes



(material pulverizado o pulido) para limitar eldesarrollo de grietas.

4 Incrementar la viscosidad del lubricante y asegurar su enfriamiento y limpieza. La contaminación con agua y partículas abrasivas promueve el Pitting.

5 Lubricación adecuada.

Extensive Pitting - Flaking or Spalling

Scuffing - (Scoring)

1 El Scuffing o desgaste adhesivo ocurre cuando las cargas son tan altas que la película lubricante se rompe y hay contacto metal - metal.

2 El metal es transferido de una superficie yarrastrado a través de los dientes.

3 El pie y la raíz de los dientes son las partesmás afectadas,mientras que la línea pitch esescasamente tocada.

4 El Scuffing debe distinguirse del scratching debido a la abrasión, que tiene una aparienciasimilar pero origen diferente.



Prevención del Scuffing

1 Operar con menor carga.

2 Uso de lubricantes EP.

3 Mejorar el acabado superficial.

4 Incrementar la velocidad de operción.

5 Enfriamiento.

Desgaste abrasivo

1 Resulta del transporte de partículas abrasivasen la película lubricante, que pueden quedaratrapadas entre los dientes de los engranajes.

2 Las partículas abrasivas provienen del medioambiente o de otros tipos de falla como elPitting.

3 El desgaste abrasivo depende de la naturaleza y tamaño de las partículas contaminantes.

Prevención del desgaste abrasivo

1 Engranajes endurecidos en su superficie.

2 Mantener sellos de aceite herméticos.

3 Venteos o respiraderos con filtros.

4 Lubricantes de alta viscosidad.

5 Cambiar el aceite periódicamente y filtrarlo ensistemas de circulación.

6 Hábitos de limpieza durante el mantenimiento.



Desgaste por sobrecarga

1 El desgaste destructivo ocurre a bajas velocidades y altas cargas.

2 Bajo estas condiciones, la carga rompe la película lubricante pero la temperatura no es suficiente para provocar la soldadura de los metales en contacto y causar el siffing.

3 Este desgaste afecta a casi toda la superficiede los dientes, excepto en la línea pitch.

4 Poco común en engranajes endurecidos.

Desgaste corrosivo

1 El desgaste corrosivo es relativamente pococomún.

2 Se caracteriza por la presencia de un gran número de muy pequeños huecos distribuidos sobre toda la superficie de trabajo del diente.

3 Causado por los productos ácidos generadosen la oxidación del aceite o por su contaminación con agua (humedad).

4 Partículas metálicas en el aceite catalizan laoxidación.

Plastic yielding / Deformación por sobre-carga



Fractura por impacto

1 La fractura estática se presenta cuando losdientes se rompen después de solo unos pocos ciclos de muy altas cargas.

2 El diente que sufre fractura por impacto se caracteriza a menudo por la presencia de unaondulación en el área donde fué comprimido.Esto se debe a una deformación plástica severa.

3 La superficie de fractura tiene una aparienciafibrosa, uniforme y gruesa, y no hay signos dedaño progresivo.

Fractura por fatiga

1 Esta falla es causada por sobrecarga repetidasobre un diente.

2 El diente es similar a una viga voladiza que essoportada por uno de sus extremos. La cargaactúa hacia la punta del diente y el máximoesfuerzo ocurre en la raíz.

La probabilidad de falla por fatiga puede ser mi-nimizada:

1 Reduciendo la carga sobre el engranaje.

2 Incrementando el tamaño del diente o el ancho de la cara.

3 Incrementando el diámetro del engranaje.

4 Incrementando el radio de la raíz.

5 Tecnología de fabricación.

3 Sobrecargas repetidas inician las grietas en laraíz que se extienden en uno o más dientes.

4 Algunas veces se reconoce por marcas elípticas sobre la superficie fracturada, que salendesde el punto en la raíz donde se originó lafalla.



Otras causas de fractura

Fractura por desalineamiento

La falla se origina en el extremo final de losdientes y tiende a seguir una línea diagonal.

El desalineamiento se presenta a menudo porproblemas con los cojinetes del eje.

Esta falla es más común en engranajeshelicoidales y cónicos.



Registro de Pitting (picado) obtenido con una cinta adhesivatransparente y un agente de marcación

EXAMINANDO DIENTES DE ENGRANAJE

Registro de Scuffing (gripado) o desgaste por fricción adhesivaobtenido con una cinta adhesiva transparente y un agente de

marcación

Registro de Scuffing (gripado) en la parte de dedendum localizado,e insipiente iniciación de desgaste abrasivo en la zona de adendum,obtenido mediante el método de impresión por vaciado de resina.

Documents

Modulo 4 - Engranajes