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Grasa buena

Principios básicos para el engrasado de Motores Eléctricos

Por Howard W. Penrose, Ph.D., CMRP 

Uno de los componentes más importantes de cualquier programa electromecánico de Mantenimiento es la lubricación de cojinetes. Todavía, este aspecto esencial del Mantenimiento Preventivo permanece como uno de lo menos entendidos de las funciones del Mantenimiento. Hay el debate constante con respecto a si un cojinete 'debe ser limpiado,' agregar una cantidad limitada de grasa, con qué frecuencia o si el motor debe estar operando. Muchos fabricantes de motores señalan el método preferido, y más seguro, para lubricar los cojinetes. Existen propiedades físicas específicas para este proceso en la carcaza del cojinete y para proteger el bobinado de la contaminación.

El procedimiento general para engrasar es como sigue:

1. Cierre y bloquee el motor eléctrico

2. Limpie la grasa de la presión que queda, limpia la suciedad, los residuos y pintura alrededor del tapón del alivio de la grasa. Esto previene que objetos externos entren en la cavidad de la grasa.

3. Quite el tapón de alivio y meta un cepillo si es posible. Esto quitará alguna grasa endurecida. Quite el cepillo y quite cualquier grasa.

4. Agregue grasa como se indica en la tabla 1.

5. Permita que el motor opere aproximadamente de 30 a 40 minutos antes de reemplazar el tapón de alivio. Esto reduce la oportunidad de que se desarrolle presión en la carcaza del cojinete.  

Los cojinetes deben ser lubricados en una frecuencia media como se muestra en la tabla 2. Nota: El ambiente operacional y el tipo de grasa puede requerir de una lubricación con mayor frecuencia 

Un concepto que ha estado presente es que la grasa llenará finalmente la carcaza del cojinete, causando el mismo problema como un cojinete sobre-engrasado. Estaremos dirigiendo este asunto particular, así como discutiremos por qué el motor debe ser desenergizado durante el engrasado. Limitamos este artículo a un cojinete estándar esférico sin protectores o sellos. 

Como trabaja un cojinete 

El tipo más común de cojinete es el AFBMA-7 categoría C-3. C-3 se relación a los espacios libres internos de las superficies del cojinete. En la mayoría de los motores con cojinetes categorizados, hay un espacio libre de entre 3-5 miles (milésimos de una pulgada) en donde el lubricante fluye para reducir la fricción y el uso de las superficies. El cojinete consiste en una carrera interior, una carrera exterior, las bolas y una jaula que distribuye uniformemente las bolas (ver la Figura 1). Los cojinetes comunes son diseñados para tener en cuenta una carga radial con alguna carga axial limitada. TODOS LOS COJINETES SON LUBRICADOS CON ACEITE. 

Tabla 1- Cantidad de grasa a usar  

La grasa, en sí, es una esponja de aceite. La parte de la base (esponjosa) de la grasa varía dependiendo del fabricante, la temperatura, la preferencia del usuario y el ambiente. La grasa tiene el aceite en suspensión y permite al aceite fluir durante la operación. El aceite comprime entre las bolas del cojinete, las carreras interiores y exteriores y la jaula, reduciendo la fricción. Los cojinetes tienen pequeñas superficies microscópicamente ásperas en las bolas, estas superficies mueven el aceite, deteniéndose de las bolas durante la operación. 

Tabla 2 – Frecuencia de lubricación del Cojinete 

Cuándo se añade mucha grasa, la grasa es comprimida entre las superficies del cojinete, aumentando la presión y teniendo como resultado calor. Agregar muy poca grasa causa que la fricción de la superficie aumente, teniendo como resultado calor. En cualquiera de los casos, una vez que el ruido es audible, ha fallado. Reducir el ruido por la lubricación requiere grasa excesiva, poniendo en peligro al motor, y dar al técnico la seguridad falsa de extender la vida motriz cuando, en la realidad, daño adicional ocurre a las superficies. 

Los cojinetes pueden también ser blindados o sellados. Los cojinetes blindados son accesorios de metal que tienen pequeños espacios libres entre la carrera interior del cojinete y contactan la carrera exterior a ambos lados de las bolas y la jaula. Los pequeños espacios libres cerca de la carrera interior permiten al aceite y a la grasa desplazarse entre las partes móviles del cojinete, pero previenen que partículas de tamaño grande pasen en el cojinete y potencialmente dañar las superficies. Los cojinetes sellados tienen superficies selladas que tocan la carrera interior, mientras que los cojinetes sellados de "no contacto" tienen muy poca tolerancia entre la superficie del sello y la carrera interior que previenen que las partículas de varios milésimos de una pulgada entren. Sellados, y algunos blindados, a estos cojinetes se les conoce como cojinetes no engrasables. 

Figura 1 – Construcción de un cojinete 

¿Qué pasa cuando un cojinete se engrasa cuando el motor esta trabajando? 

El aceite es un líquido "incompresible", que es importante cuando se trata de asuntos reveladores dentro de la carcaza del cojinete (Figura 2) al engrasar un motor operando. El 'jabón,' o el medio de grasa, actúa como una suspensión en el aceite, aunque la grasa sea representada normalmente como una base con una suspensión de aceite. Esto llega a ser un asunto importante en el mundo físico de la hidrodinámica.  

Con la carcaza del cojinete llena parcialmente de grasa, la grasa es añadida a la carcaza. Parte de la grasa fluye por las superficies operadoras del cojinete, causando estrés. La reducción de espacios libres causa un aumento en la fricción dentro de los cojinetes. Esto causará que la temperatura del cojinete aumente mientras las superficies del cojinete rechazan la grasa. Una vez que la temperatura disminuye, la grasa  ya no esta dentro de las superficies del cojinete y la grasa proporciona la lubricación. El aumento en la temperatura causa una reducción en la viscosidad de la grasa, permitiéndola fluir libremente, aunque lentamente, y el exceso de grasa es rechazada por el tapón de grasa (grasa fuera). El cambio en la viscosidad asegura que ocurra suficiente flujo, cuando el tapón de grasa es quitado, y el técnico no cuenta con los tapones de 'grasa de alivio,' la carcaza debe quedarse menos que llena, sin importar el número de operaciones de engrasado.  

La grasa que se pone en contacto con el eje, abrir la tapa del cojinete o la carcaza del cojinete (generalmente menos de 0,010 pulgadas) llega a ser bombeada por las aperturas debido al Flujo de Couetti. Este proceso es el resultado de un cilindro de vuelta (eje motriz) con un cilindro (apertura del eje) cercano y estacionario y un líquido incompresible. El exceso de grasa es bombeada literalmente en la carcaza del motor.

¿Que pasa cuando el motor no esta trabajando? 

En el tipo de cojinete que discutimos, la grasa entra en la carcaza del cojinete. Algo de grasa entra en contacto con las superficies del cojinete. Cuándo el motor se enciende de nuevo, este exceso de grasa es expulsado del cojinete. La temperatura puede subir brevemente, entonces puede caer, una vez que la grasa ha pasado por el cojinete. La tensión de la cizalla y la temperatura reducen la viscosidad de la grasa, permitiéndola fluir. Mientras alguna grasa se mueve a la carcaza del motor, debido al Flujo de Couetti, la cantidad es considerablemente menos que si el motor esta operando. 

Conclusión 

El engrasado de cojinetes de motores eléctricos requiere que el motor sea des-energizado durante el procedimiento. El resultado es reducir el riesgo de un exceso de grasa que entra al stator del motor, debido al Flujo de Couetti, y debido a la viscosidad reducida, y al calor. Combinado con asuntos de seguridad, la lubricación apropiada puede mantener la confiabilidad del motor eléctrico. Por lo tanto, una cantidad limitada de grasa debe ser añadida a la carcaza del cojinete periódicamente con el tapón de grasa quitado.

 Tabla 3 – Temperatura de la Grase Base

 Figura 2 – Engrasado del Cojinete