El cojinete, un elemento esencial en numerosos equipos mecánicos, frecuentemente requiere lubricación. La mayoría de los ensamblajes de cojinetes están diseñados para usar grasa, con el fin de eliminar o reducir la fricción, evitar el agarrotamiento y proporcionar lubricación "in situ".
Unos cojinetes que funcionen mal pueden causar pérdidas significativas debido a inmovilizaciones del equipo. Es crucial entender que las grasas son higroscópicas por naturaleza, lo que significa que tienden a absorber la humedad del aire, incluso en climas secos. El agua absorbida puede debilitar las propiedades de lubricación y la resistencia a la corrosión de las grasas de baja calidad.
Además, los contaminantes están presentes en todas partes, incluso en entornos donde no parecen haber elementos corrosivos. Industrias como el procesamiento de alimentos enfrentan problemas adicionales debido a los ácidos liberados por los productos, como el ácido láctico de la leche o el ácido fosfórico de la Coca-Cola, entre otros.
Algunas industrias de transformación como las que se dedican al procesamiento de los productos alimenticios “padecen” los problemas de los cojinetes debido a los ácidos que desprenden este tipo de productos (la leche produce ácido láctico y la Coca-Cola produce ácido fosfórico), y cientos de otras causas de interacción corrosiva. Los cojinetes generan una gran cantidad de presión en los lubricantes, un calor friccional extremo y una importante resistencia al corte.
Es un hecho de sobra conocido que muchos fabricantes de grasas las dilatan añadiéndoles productos baratos del tipo de grasas animales, aceites de pescados así como una amplia variedad de aceites vegetales baratos. El polvo se introduce en la grasa y lo contamina.
Las grasas baratas “sangran” y tienden a separarse mientras están funcionando, de la misma manera que una mantequera separa la mantequilla de la leche. Después de que estas grasas se hayan utilizado durante un tiempo, ya no son homogéneas, se convierten en un aceite mantecoso y en una afluencia láctea, cada una por separado.
Cuando la separación tiene lugar, la grasa se mueve del punto de aplicación, es decir, que ya no lubrica el cojinete y deja en el camino un jabón seco que se endurece y solidifica. Esta coagulación impide el movimiento de los elementos de los cojinetes de bolas. Tampoco es bueno que la grasa se ablande demasiado porque entonces empezará a gotear y las superficies de trabajo quedarán desprotegidas.
La mayor parte de las grasas se dilatan a medida que se utilizan, fenómeno que se conoce bajo el nombre de estabilidad insatisfactoria: de la misma manera que un cocinero ablanda con golpes un filete de carne. Muchas de las grasas ordinarias no pueden resistir esta especie de machaqueo en el interior de los cojinetes.
El Rodaje del Motor y la Lubricación
La vida y eficacia operacional de un motor depende en gran medida de las condiciones de operación a las que haya sido sometido durante su periodo inicial de uso. Si se amplían lo suficiente, todas las superficies habrán de presentar señales de puntos altos y bajos y otras irregularidades que podrán desaparecer en su mayor parte mediante un proceso de uso controlado conocido como “rodaje”. Esta es una especie de operación de mecanizado “in situ” que pule las superficies para así minimizar el desgaste posterior.
Durante el primer tiempo de vida del motor estos puntos altos, también conocidos como asperezas, pueden golpearse para formar una superficie lisa o quizás incluso rellenar un agujero. Otros puntos altos pueden quitarse bloqueándolos con un agujero o con otro punto elevado en la superficie opuesta.
La generación de calor en las superficies del cojinete incrementa su temperatura hasta tal punto que los lubricantes habituales que se encuentran entre las superficies pueden diluirse, o, lo que es lo mismo, hacerse más fluidos. Un lubricante más fluido puede maximizar el problema ya que se moverá con más facilidad del punto de aplicación de las superficies del cojinete y, por lo tanto, reducirá el grosor de la película de lubricante.
Si la película de aceite es más fina permitiremos el contacto directo entre las superficies de metal, lo que a su vez genera más calor y lleva a posteriores reducciones en la viscosidad del lubricante. Este ciclo vicioso puede acabar al menos en un nivel de desgaste muy elevado, o en un desgaste abrasivo del cojinete o, lo peor de todo, en un agarrotamiento de las superficies.
Este proceso de rodaje es una forma de desgaste controlado que tiene como finalidad principal eliminar las asperezas de la superficie. Este es un proceso favorable ya que, como los cojinetes están pulidos, se incrementa la superficie eficaz del cojinete y por lo tanto podrá manipular cargas más pesadas. De igual manera, la pulimentación y ajuste de las superficies del cojinete se traduce en menores pérdidas friccionales y en una mejora de la eficacia mecánica. Después de todo estas asperezas quitan al motor una energía que bien pudiera utilizarse de cualquier otra forma.
Ahora que tenemos una idea aproximada de lo que nos gustaría conseguir de un motor, la siguiente pregunta es ¿qué tiene que hacer el usuario? Las técnicas de conducción y las condiciones generales de operación durante el rodaje deberían hacer todo lo posible para “pensar” en dos puntos: el cojinete debe soportar la mínima carga posible y las condiciones de lubricación tienen que ser las óptimas.
Si las superficies del cojinete están sometidas a una carga muy grande, las asperezas de la superficie pueden llegar a cavar acanaladuras profundas en las superficies. Una aspereza especialmente prominente puede cavar como una herramienta de torno y realizar cortes en espiral como los que nos podemos encontrar en los suelos de los talleres de labrado de metales, pero mucho más pequeños.
En el interior de un motor, las cargas del cojinete tienen dos puntos de partida principales: la presión del gas en el pistón y la inercia de las piezas giratorias y oscilantes. Los gases de expansión generados a partir de la combustión de la mezcla aire/combustible cargan todos los cojinetes del cárter, la varilla de acoplamiento y el pistón. La presión del gas se coloca por detrás de los anillos del pistón y los empuja contra la pared del cilindro y así ayudar a estancar o sellar las superficies.
También encontramos la fuerza de empuje que mueve el pistón contra la pared del cilindro. La presión del gas, término al que últimamente se viene denominando CV (caballos de vapor), aumenta con la apertura del regulador. La presión del gas también aumenta con la velocidad del motor hasta que coinciden la presión máxima con el par de torsión máximo. Las fuerzas de la inercia, sin embargo, sólo están reguladas por la velocidad del motor.
Las fuerzas de la inercia siempre aumentan con la velocidad del motor, o para ser más concretos, con el cuadro matemático de la velocidad. A fin de evitar una sobrecarga en las superficies del cojinete en un motor nuevo, poner en funcionamiento el vehículo con unas aperturas pequeñas del regulador para mantener baja la presión del gas y minimizar la carga por inercia manteniendo las rpm a un nivel moderado.
Un nivel moderado no es lo mismo que un nivel bajo. Si el motor funciona muy despacio, el flujo de lubricante que bombea la bomba de aceite es bajo y puede que no alcance el grado de lubricación deseado. En este punto hay una serie de relaciones entre carga de cojinetes de inercia excesiva no deseada y un flujo elevado de lubricante deseado. ¿Cuál es la velocidad más adecuada? No hay una cifra concreta para cada motor pero en, realidad, las rpm deberían variar para que así las superficies del cojinete se acostumbren a diferentes velocidades.
El mejor consejo que puede darse a un motor nuevo es el de permanecer por debajo de la línea roja, en especial durante los primeros estados del proceso de rodaje, ya en el otro extremo de la escala de las rpm, evite una marcha excesivamente lenta porque cuando el motor está en punto muerto la presión del aceite suele ser baja. Lo peor que se le puede hacer a un motor nuevo es cargarle con unas aperturas grandes del regulador cuando el motor se mueve a bajas velocidades.
Causa: La calidad de los combustibles de petróleo destilados, tales como el gasoil y la gasolina, se han venido deteriorando constantemente. Desde la mala racha que en 1973 atravesó la OPEP, las principales refinerías de petróleo han estado “exprimiendo” cada barril de crudo con la intención de sacar tanto combustible destilado como les fuera posible. Hoy en día las refinerías están obteniendo combustibles de grados de crudo que, en años anteriores, no se hubiesen aceptado por no alcanzar la calidad deseada.
En una frase, la mejor forma de garantizar que el rodaje se realice de la forma correcta es permitir que el motor gire libremente con cargas ligeras y no al máximo de su potencia y sobrerrevolucionado. LOS criterios para un motor rodado son numerosos. ¿Cuántos Kms. u horas de funcionamiento prudente debe “soportar” la persona encargada de probar estos motores? Requiere de mucha paciencia probar un motor recién comprado sin que nos entren tentaciones de ver cómo funciona al máximo de su potencia. A medida que el proceso de rodaje avanza debería someterse al motor a mayores cargas y velocidades, pero nunca debe probarse el motor a plena potencia durante los primeros 1.603 kms o 75 horas.
Aparte del motor, existen otras muchas piezas móviles que también necesitan pasar por el período de rodaje. La caja de engranajes, por ejemplo, está repleta de superficies de cojinetes. Los engranajes transmiten energía cuando los dientes de un engranaje se superponen a los dientes de otro engranaje. Cuando las unidades de engranaje se unen, el contacto entre los dientes no forma nunca una línea completa debido a que no todos los dientes están cortados y ensamblados de la misma manera. Cuando la superficie de contacto es limitada, la presión es muy elevada y corremos el riesgo de que la superficie de los dientes del engranaje se vea perjudicada. En esta primera etapa los engranajes deberían soportar sólo una pequeña carga.
Lubricación Adecuada y Tipos de Aceite
Cuando un muñón gira en un cojinete plano que recibe la cantidad adecuada de lubricante, se forma una película fluida de aceite en función de la viscosidad de este último y como resultado de la rotación del muñón en el cojinete. En las condiciones apropiadas esta película de aceite evita el contacto metálico entre el muñón y el cojinete, ya que la resistencia friccional del movimiento del muñón depende principalmente de la velocidad de rotación del muñón y de la viscosidad del aceite en las condiciones existentes en esta película. En la práctica, por lo tanto, es habitual la utilización de Lubricantes Omega para ofrecer un margen de seguridad.
Para asegurar la lubricación de la película fluida, el cojinete habrá de estar en todo momento empapado de lubricante, es decir, que deberá aplicarse el aceite al cojinete a una velocidad igual a la de escape del aceite. Esta velocidad de escape depende de la viscosidad del aceite (los aceites menos viscosos escapan con mayor rapidez) y de factores tales como la holgura y la condición mecánica del cojinete.
En otras palabras, cuanto mayor es la carga, cuanto menor es la velocidad, o cuanto mayores sean las holguras, mayor viscosidad habrá de tener el aceite. Muchas de las grasas ordinarias tienden a espumarse (formar burbujas de aire) en las condiciones de operación. Una burbuja de aire o espuma no lubrica. Imaginase a un cocinero batiendo huevos y retirando las burbujas cuando entra más cantidad de aire. Una acción similar en los cojinetes es crítica. El gas no puede actuar a modo de lubricante y los cojinetes fallan.
Algunos cojinetes se lubrican con aceite. Deberían utilizarse los Aceites Omega de mejor calidad por su inherente resistencia al deterioro en condiciones de funcionamiento adversas. El método que se utiliza para aplicar el aceite depende principalmente de la velocidad del cojinete. Utilizar el método correcto de lubricación es algo especialmente importante en el caso de los cojinetes de gran velocidad, que son muy propensos a recalentarse gracias al “batido” del aceite si éste no se aplica de la forma correcta. Con frecuencia este problema queda limitado a las agujas de los cojinetes.
Si este problema no se corrige, los cojinetes se agarrotan. Por un fallo de este tipo en el cojinete tiene que cambiarse todo el ensamblaje. La División de Fabricación de Omega recomienda encarecidamente llevar a cabo una serie de comprobaciones de mantenimiento regulares del ensamblaje de los cojinetes de las ruedas en camiones que transporten cargas pesadas por si se pudieran detectar señales de corrosión por frotamiento, en especial en aquellos camiones en los que se utilicen grasas de baja calidad.
Las grasas ordinarias suelen sangrar cuando están almacenadas e incluso después de su aplicación en el ensamblaje de cojinetes. El sangrado hace que el aceite se separe del cuerpo de la grasa, en cuyo caso, las cualidades del lubricante quedan muy limitadas e incluso llegan o desaparecer. Muchos de los inexpertos encargados de los talleres mecánicos piensan que todas las grasas son iguales. Esta es una de las principales causas del fallo del cojinete.
Un exceso de carga no deja espacio en el ensamblaje para la expansión cuando los cojinetes y la grasa se calientan. En los últimos estudios llevados a cabo acerca de la lubricación de los cojinetes, se ha encontrado que para muchos ensamblajes, el 20% de la capacidad total de la grasa era la proporción más adecuada.
Una causa cada vez más frecuente del fallo del cojinete es la pobre metalurgia del material de los cojinetes y/o sus accesorios. - Daños en el estancamiento. Durante el desmontaje los estancamientos pueden dañarse fácilmente. Es importante verificar que se utilice la consistencia correcta de una grasa. Uno de los problemas más comunes es el de utilizar una grasa demasiado dura en un ensamblaje de cojinetes. Debería prestarse especial atención al mantenimiento del mayor grado de limpieza posible durante las operaciones de engrasado.
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