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El principio básico de la lubricación es lograr deslizar y/o
girar un elemento sobre otro sin contacto físico, muy básicamente, esto se
logra interponiendo un fluido entre ambas superficies que tenga la capacidad de
mantener una lámina de separación mayor que la rugosidad de los elementos que
deben deslizar y/o girar. Adicionalmente se exigen otras cualidades para la
durabilidad del sistema, como pueden ser: la capacidad de evacuación de calor
(generado por el roce entre la pared fija, el fluido lubricante y la pared
móvil), la no agresividad del fluido lubricante contra los materiales de las
partes fijas y móviles, la permanencia de las características del fluido tanto
en el tiempo como con la temperatura, etc.
Cada vez más se va imponiendo una nueva exigencia acorde con
los conceptos de "no agresividad al medio ambiente", es decir, se
están imponiendo fluidos lubricantes que en caso de accidente o derrame no
afecten o tengan influencia mínima con el medio ambiente.
Se pueden encuentran productos bajo las denominaciones de:
ecológicos, naturales, biodegradables, aptos medioambientalmente, vegetales,
inocuos para la naturaleza, etc. Todos estos adjetivos no tienen ningún valor.
Para que un producto (ya sea aceites, jabones, grasas, limpia cristales, etc.)
esté calificado como ecológico debe de incorporar la etiqueta ecológica de la UE (Ecolabel) que ayuda a
identificar los productos y servicios que tienen un impacto ambiental reducido
durante todo su ciclo de vida, desde la extracción de materias primas hasta la
producción, uso y eliminación. Reconocida en toda Europa, la etiqueta ecológica
de la UE
(Ecolabel) es una etiqueta voluntaria para promover la excelencia ambiental y
la inserción de su logotipo así lo indica. Existe un registro que se puede
consultar.
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Para
la obtención de dicho reconocimiento y su sello se deben pasar unos
controles muy rigurosos, en especial para aceites y grasas (caso que nos
ocupa), que están compilados en una serie de normas.
Se
pueden encontrar "contratipos" en U.S.A., Australia, Japón, etc.
Fluidos y materiales
lubricantes
Podemos encontrar varios tipos para aplicaciones
hidroeléctricas:
- Grasa.
- Aceite.
- Agua.
- Material sintético.
Cada uno de ellos es adecuado para ciertas aplicaciones y a
su vez la aplicación define y obliga a la elección de los materiales a
lubricar. Por regla general los materiales que deben deslizar y/o girar deben
ser de muy distinta composición química y de dureza muy dispar.
Siendo una mala explicación, pero un buen recordatorio
nemotécnico: materiales iguales y de la misma dureza tienden a "unirse,
pegarse, adherirse"
Gráfico de tipos de engrase.
No existe contacto físico entre ambas
superficies.
Situación
ideal.
Existe separación, pero hay contacto puntual.
Situación
real.
Existe
contacto, desaparición del lubricante.
Situación
catastrófica.
Grasas
Por regla general en turbinas hidráulicas y sus accesorios
se tiende a usar grasas, hay gran variedad y tipos según la aplicación, en
movimientos de baja velocidad. Para tener una idea de ésta en r/m la podemos
situar sobre las 300 r/m.
Aplicaciones típicas son los engrases de los ejes de las
ruedas de compuertas, accionamiento de husillos, ejes de directrices. Estos son
movimientos de muy bajas r/m y de una frecuencia de accionamiento en el tiempo
casi inapreciable, lo cual permite una fácil evacuación del calor generado.
Una aplicación límite, que se debe evaluar y estudiar con
detenimiento, es el uso de grasas en los cojinetes de turbinas, conjunto
eje/cojinete radial, existen aplicaciones en turbinas que incluso llegan a
girar a n>600 r/m
Una situación que limita la aplicación de grasas en turbinas
es la "velocidad de embalamiento o desfogue", esta es la velocidad
que alcanza la turbina al desaparecer el par o torque resistente, situación que
se da en una desconexión brusca o "cero de red". En dicha situación
una turbina fácilmente puede multiplicar su velocidad de giro por un valor de
2,8/3,0 veces, es decir, si el régimen de giro normal es de 600 r/m en un
"cero de red" podemos alcanzar las 1.800 r/m.
Esto en principio parece que invalidaría el uso de grasas
para estas aplicaciones, pero hay varias circunstancias que ayudan a minimizar
el efecto desastroso que produciría tan altas velocidades:
- La actuación de los sistemas y órganos de seguridad, directrices, compuertas, válvulas, etc., que actúan con tiempos de maniobra muy rápidos, un distribuidor puede llegar a cerrar en t<10 90="" a="" al="" calentar="" carrera="" compuerta="" cortos="" dan="" de="" deflector="" en="" estos="" grasa.="" i="" la="" lvula="" mariposa="" n="" no="" pelton="" seg.="" seg="" ser="" su="" t="" tan="" tiempo="" tiempos="" un="" una="" v="">!Si los referidos mecanismos funcionan!
El uso de grasa estuvo muy difundido en los movimientos
oscilantes para ángulos pequeños, < 360º, tal como
indicábamos: directrices, ejes de giro de válvulas de mariposa, esfera,
husillos, etc. hasta que por desarrollo de nuevos materiales sintéticos,
inicialmente de un coste elevado, empezaron a ser mas económicos evitando así
el coste de los operarios, el impacto ambiental o ecológico y asegurando la
certeza del engrase.
Hay gran variedad de tipos y marcas comerciales, pero en
definitiva suelen ser piezas compuestas por varias capas, según la aplicación.
Una de contacto (es la capa de fricción) normalmente PTFE mas algún aditivo
"específico de la marca"; una capa de soporte mecánico, normalmente
de bronce y una capa envolvente, normalmente de acero.
También existen casquillos de una sola capa, normalmente de
bronce sinterizado realizados por el proceso de pulvimetalurgia, que permite
unir materiales, distintos o no, por efecto de presión y temperatura, como es
una unión y no una fusión el material es poroso. Las porosidades o cavidades
pueden ser rellenadas por aceite, que por efecto de la temperatura se expanden
y crean una capa lubricante, al bajar la temperatura este aceite es absorbido
por capilaridad en la cavidades.
Solo queda hacer unos comentarios técnicos de sus
aplicaciones: las características que deben controlase son:
- La
presión o carga específica máxima soportable.
- El
producto presión x velocidad.
- Capacidad
de absorción de agua (hinchamiento)
- Otras
específicas a la aplicación de uso.
