SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 69
Descargar para leer sin conexión
Copyright of Shell Lubricants
INTRODUCCIÓN A LOS ENGRANAJES
2010 1
Copyright of Shell Lubricants
RESUMEN
 Función de los Engranajes
 Tipos de Engranajes
 Nomenclatura para Engranajes
 Lubricación de Engranajes
 Métodos y aplicación de lubricantes
 Resolucion de problemas en
cajas de engranajes
2
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES, SU UTILIDAD Y TERMINOLOGÍA
3
Copyright of Shell Lubricants
QUE ES UN ENGRANAJE?
 Engranajes son ruedas dentadas
usadas en combinación para
transmitir movimiento y potencia
 Engranajes son usados para
transmitir potencia:
 De un eje a otro.
 Con un cambio de dirección
 Con un cambio d velocidad
(tipicamente reductores de
velocidad)
 Con un cambio de torque
(tipicamente multiplicador de
torque)
4
Copyright of Shell Lubricants
POR QUE SON NECESARIOS LOS ENGRANAJES?
 Motores Eléctricos (AC) que operan a velocidades específicas (3600, 2400, 1800 rpms)
 Maquinaria que opera a velocidades normalmente menores que los motores eléctricos
 Los engranajes reducen la velocidad del motor para poder operar el equipo
 La reducción de velocidad resultante incrementa el torque, es éste el que da poder para
el trabajo
 EL incremento del torque es transmitido a través de:
1) los dientes del engranaje
2) juntas
3) ejes
4) rodamientos
 Todos los rodamientos convierten la velocidad rotacional de entrada en velocidad
“utilizable” en la dirección en que la máquina lo requiere
 Algunas veces los engranajes son utilizados para incrementar la velocidad (compresores,
turbos)
5
Copyright of Shell Lubricants
Por lo tanto, los requerimientos de los aceites de engranaje
es mas alto que nunca!
TENDENCIA DE MERCADO: DISEÑO DE CAJAS DE CAMBIO
 Las cajas de cambio ( y los aceites) son forzados constantemente a soportar
condiciones de operación cada vez mas difíciles debido a:
 La tendencia de tener unidades cada vez mas compactas
 Condiciones de operación y temperaturas severas
 Altas expectativas de desempeño (inaceptable las pérdidas de tiempo)
 Incremento de las temperaturas de operación
 Incremento de las cargas y presiones
 Exposición al agua y otros contaminantes
 Todo lo citado va en contradicción de lo que el consumidor qctual desea, (i.e: extender
la vida de la caja reductora, extender los intérvalos de cambio y una gran eficiencia de
la caja) .
6
Copyright of Shell Lubricants
EL MUNDO CAMBIA, IMPULSANDO EL DESARROLLO EN
CAJAS DE ENGRANAJES
7
Potencia
de salida
Tamaño de
la caja
Temperatura
de Operacion
Cantidad de
lubricante
Vida del
aceite
Frecuencia
del cambio
de aceite
Copyright of Shell Lubricants
Fuente: Flender
Unidades con el mismo torque de salida
EVOLUCIÓN DE LAS CAJAS DE ENGRANAJES DEL1954 A 2004
8
Copyright of Shell Lubricants
CORONAS, PIÑONES Y RELACIONES
9
Piñón Corona
 Piñón – El engranaje con menos dientes y es el que mas rápido gira
(reductores)
 Corona o Rueda – El engranaje con mas dientes
 El engranaje de giro es el de movimiento mas lento
 La dirección de rotación del piñón es contraria a la dirección de rotación de
la corona
Engranajes intermedios son usados para permitir a la corona rotar en la
misma dirección que el piñón
Copyright of Shell Lubricants
CORONAS, PIÑONES Y RELACIONES
 La relación entre las velocidades de entrada y
salida se denomina Relación de Transmisión, es
proporcional al numero de dientes de ambos
engranajes
 Relación de transmisión = No. de dientes de
corona/No. de dientes piñon
 Velocidad de salida del engranaje = Vel.
Entrada/Relac. De transmisión
 Un reductor de velocidad debe tener un engranaje
de entrada menor que el de salida
 Un multiplicador debe tener un engranaje de
entrada mayor que el de salida
 Double 5:1 reduction is 5 x 5 = 25:1 final
 Decrease in speed yields equivalent increase in
torque.
 Decrease speed x 5 = Increase in toque x 5
 Torque is inversely proportional to speed. 10
Copyright of Shell Lubricants
TERMINOLOGÍA DE DIENTES ENGRANAJE
11
Clearance is the distance between the top of one tooth to the base of the tooth in the other
gear
Backlash is the distance between the back of one tooth and the front of the next mounting
tooth
Copyright of Shell Lubricants
ESFUERZOS EN EL ENGRANAJE
 Rodante y deslizante durante el
contacto
 La raíz sufre un severo esfuerzo
 Punto de contacto sufre severo
esfuerzo
 EL lado sometido a tensión es el más
afectado
12
Copyright of Shell Lubricants
A
A
B
B
C
C
Baja velocidad
(< 5 m/s)
Alta velocidad
(> 5 m/s)
Lubricación EHD
Lubricación límite
Lubricación mixta
A-B: addendum
B: pitch circle
B-C: dedendum
Lubricación mixta
TIPOS DE LUBRICACIÓN EN ENGRANAJES
13
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN LÍMITE
 En engranajes con altas cargas, especialmente aquellos que operan a
baja velocidad presentan lubricación límite, donde la capa de
lubricante es muy delgada con el consecuente contacto metal metal
entre los dientes de los engranajes
 EL desempeño del lubricante debe ser mejorado por aditivos que
protejan las superficies metálicas- usualmente conocidos como
aditivos EP
14
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN LÍMITE
15
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA (1)
 Ligeramente cargados / engranajes con velocidades relativamente
altas son lubricados bajo condiciones hidrodinámicas o de capa
gruesa
 Por el giro del engranaje, el lubricante se adhiere a la superficie de
los dientes y se ubica en la zona de contacto formando una cuña de
aceite
 A medida que el lubricante es forzado a estar en la parte más
estrecha, la presión se incrementa, separando las superficies.
16
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA (2)
La efectividad de la Lubricación Hidrodinámica depende de:
 Viscosidad del lubricante
 EL espesor del film se incrementa con la viscosidad
 Temperatura
 La viscosidad, y por ende el espesor del film, decrece con la
temperatura
 Cargas
 El espesor del film decrece cuando la carga se incrementa
 Velocidad
 El espesor del film se incrementa con la velocidad
17
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA
18
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN ELASTO-HIDRODINÁMICA
 Las condiciones de lubricación en la mayoría de los engranajes
usualmente no están totalmente definidas dentro de las condiciones
de lubricación hidrodinámica o de lubricación límite.
 Los dientes de los engranajes están sometidos a presiones de contacto
enormes (< 30,000 bar) y aún así están efectivamente lubricados por
muy delgadas capas de aceite
 Esto es posible por dos razones:
 Las altas presiones pueden causar deformaciónes elásticas de las
superficies y repartir la carga en un área mayor
 La viscosidad del lubricante se incrementa considerablemente con la
presión, incrementado así su capacidad de soportar cargas.
19
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN ELASTOHIDRODINÁMICA
20
Copyright of Shell Lubricants
TIPOS DE ENGRANAJES
21
HelicoidalesRectos Tornillo
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES RECTOS
 Los engranajes rectos son los mas simples
 Dientes rectos
 Ejes paralelos
 La potencia se transmite alternativamente por un par de dientes y luego por dos pares
 El contacto entre dientes ocurre abruptamente a través del ancho del diente
 Tienden a ser ruidosos y girar a velocidades medias a bajas
 El desgaste incrementa dichos problemas
 Limitado a velocidades relativamente bajas
 No se genera un empuje final a los cojinetes de apoyo en los ejes pero hay un
inconveniente mayor: solo un par de acoplamientos de dientes tienden a llevar la
mayor parte de la carga en cualquier momento de giro de los engranajes
22
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES HELICOIDALES
 Los engranajes helicoidales son similares a los
engranajes rectos pero los dientes están
cortados en ángulo
 El contacto entre dientes se efectua gradual y
suavemente
 Varios dientes entran en contacto al mismo
tiempo, la carga total es compartida
 El desgaste generado tiende a igualar la
carga entre dientes
 Giran “suave y silenciosamente”
 Pueden utilizarse en aplicaciones con altas
velocidades
 Pero producen esfuerzos axiales en los
rodamientos del eje, como el par de dientes
tiende a desacoplar, el empuje de los
rodamientos es necesario para conbatir esa 23
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES HELICOIDALES DOBLES
 Los engranajes de doble helice son llamados en
ocasiones “de espina de pescado”
 Se anulan los esfuerzos axiales
 Los dientes son usualmente maquinados con una
ranura central para evitar el depósitos excesivos de
aceite
 Pueden soportar cargas elevadas, altas velocidades
de modo suave y silencioso
24
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES DE TORNILLO
 Los engranajes de tornillo son utilizados
para transmitir potencia y movimiento en
ejes en ángulo recto
 Un engranaje de pequeño diámetro, o
tornillo tiene una o mas entradas
 Usados para producir grandes reducciones
de velocidad/torque que otros engranajes
mas simples
 La considerable fricción resultante genera
situaciones particulares de lubricación
 Predomina el contacto deslizante, reductores
con eficiencias menores que en diseños
rectos o helicoidales
 Usualmente tornillo de acero y corona de
bronce 25
wheel
worm
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES DE TORNILLO
 La transmisión de potencia puede ser
incrementada si el diente del engranaje
“encaja” en la concavidad del cuerpo del
tornillo, “single throated” se refiere a una
sola pieza, en “double throated” ambos
engranajes tienen dicho acoplamiento.
 En engranajes de tornillos no cóncavos
ninguna de las piezas presenta esta
particularidad (“throat”) .
 En los engranajes “single-throated “ un
solo elemento ( generalmente la corona)
lo posee.
 En engranajes “double-throated” tanto el
tornillo como la corona presentan esta
particularidad. 26
Copyright of Shell Lubricants
 Internos Cónicos  Oblicuos  Cónicos
espirales
TIPOS DE ENGRANAJES – MENOS COMUNES
27
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES EXTERNOS E INTERNOS
 Engranajes rectos, helicoidales y doble helicoidales son engranajes
externos
 También podemos encontrarlas como engranajes internos, donde el
piñón gira dontro de una corona que tiene los dientes en el interior
 Otra variación del engranaje recto es el llamado de “piñon y
cremallera”donde el piñón se mueve a lo largo de una cremallera
recta
28
Piñón y cremallera Interno
Rack and pinion
Internal
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJE CÓNICO SIMPLE
 Los engranajes cónicos se usan para transmitir potencia y movimiento
entre ejes que se intersectan en ángulo
 Los engranajes cónicos poseen un corte del diente recto
 Similar al engranaje recto
 Limitado a velocidades relativamente
bajas
29
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES CÓNICOS ESPIRALES
 Los engranajes cónicos espirales tienen el corte
del diente en ángulo
 Tienen ventajas similares a los engranajes
helicoidales
 Pueden operar a velocidades mayores que los
cónicos simples
 Engranajes Hipoidales – es un tipo de
engranaje cónico espiral con sus ejes fuera del
conjunto (off-set). Principalmente usado en
aplicaciones automotrices
30
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES OBLICUOS
 Los engranajes oblicuos o cruzados
se usan para transmitir movimiento
entre ejes que no son paralelos ni se
intersectan
 El área de contacto limitada entre
dientes genera un considerable estrés
 Limitado a bajas velocidades y
cargas
31
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES PLANETARIOS
 Son utilizados cuando es necesario transmitir elevada
potencia en poco espacio o cuando se requieren
relaciones de cambio elevadas
 Cada sistema de engranajes planetarios consta de
tres componentes principales:
 EL engranaje “sol”, con dientes alrededor de su
circunferencia
 Los engranajes planetarios y el porta planetas
carrier
 La corona que contiene el conjunto
 Cada uno de los tres componentes pueden ser la
entrada, la salida o permanecer inmóviles
 La selección determina la relación de los engranajes
del conjunto
32
Copyright of Shell Lubricants
APLICACIONES TÍPICAS PARA REDUCTORES
Ellos manejan todo lo que se mueve!
 Transportadores
 Trituradoras
 Hornos
 Excavadoras
 Maquinaria de empaque
 Unidades de proceso
 Agitadores y mezcladores
 Aerogeneradores
 Ventiladores en torres de enfriamiento
 Unidades de laminación de acero
33
Copyright of Shell Lubricants
CAJAS DE ENGRANAJES
Rectos, heliciodales (y similares)
 Generalmente engranajes de acero,“acero-
en-acero”
 Usados para pequeñas reducciones de
velocidad,
Típicamente con ejes de entrada/salida
paralelos
 Baja energía de disipación (típicamente 2%
por contacto)
34
Copyright of Shell Lubricants
Engranajes de tornillo
 Usualmente un tornillo de acero y una corona
de bronce, “acero-en-bronce”
 Usado para reducciones elevadas,
typicamente ejes de entrada/salida cruzados
 Alta energía de disipación por el
deslizamiento en operación (típicamente 5 a
25%)
35
CAJAS DE ENGRANAJES
Copyright of Shell Lubricants
ENGRANAJES ABIERTOS
 Usualmente de gran tamaño y baja
velocidad
 Usualmente de corte recto
 Aplicaciones en servicio pesado
 Aplicación directa del lubricante
 Por lo general se utilizan grasas para
engranajes abiertos con altas
“vicosidades” tales como los grados
Malleus
36
Copyright of Shell Lubricants
MÉTODOS PARA LUBRICACIÓN DE
ENGRANAJES
37
Copyright of Shell Lubricants
MÉTODOS PARA APLICACIÓN DE LUBRICANTES
 Lubricación por baño
 Lubricación por spray (rocio)
 Lubricación por “niebla de aceite”
 Sistemas de circulación de aceite
38
Copyright of Shell Lubricants
SELECCIÓN DEL TIPO DE APLICACIÓN SEGÚN LA VELOCIDAD
39
Velocidad (fpm) Método de aplicación
< 3000
< 5000
5000 - 12,000
12,000 - 20,000
> 20,000
Baño
Baño c/ deflectores
Alimentación a presión
(entrada o salida).
Alimentación a presión,
Salida
Alimentación a presión
(entrada o salida).
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN POR SPRAY (ROCIO)
 El aceite es rociado en el diente del engranaje
en el punto donde acopla con el otro.
 EL aceite es drenado al fondo del engranaje de
donde es recirculado.
 Originalmente la práctica era rociar el
lubricante desde la entrada, sin embargo se
considera mejor aplicar el rocio en los dientes
involucrado, a menos que el engranaje opere a
muy bajas velocidades.
 Esto proporciona una refrigeración mas
eficiente y reduce la acumulación de aceite en
la raiz del diente.
 Enfriadores de aire y equipos de filtración
pueden incorporarse al sistema de rociado, son
usualmente usados en sistemas de alta potencia
operando a velocidades elevadas.
40
Copyright of Shell Lubricants
Reservorio
Alimentación
de aceite
Barra de rociadoLubricación por spray
MÉTODOS DE APLICACIÓN DE LUBRICANTE
41
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICACIÓN POR BAÑO (SPLASH)
 Los dientes del fondo están sumergidos en un
baño de aceite. El aceite es transferido al engrane
y a los rodamientos. El método es efectivo cuando
las velocidades no son tan altas como para
provocar que el aceite se agite demasiado,
provocando pérdidas de potencia no deseadas e
incrementos de temperatura.
 Es crítico mantener un nivel correcto de aceite en
el reductor – ni muy alto ni muy bajo
 Es necesario considerar los efectos de velocidad y
liberacion de aire a la temperatura de operación
para evitar retencines de aire y formación de
espuma.
 Engranajes lubricados por baño son suelen operar
mas calientes y requieren mayores viscosidades
que engranajes lubricados con otros métodos.
42
Copyright of Shell Lubricants
SISTEMA DE CIRCULACIÓN FORZADA
 Comunes en equipos de mayor
tamaño
 Sistemas intrincados para asegurar
que todos los puntos sean
efectivamente lubricados
 Permiten la refrigeración del aceite
para extender su vida, el enfriamiento
es mas eficiente que los sistemas de
lubricación por baño
 Permite filtrar el aceite y mantener la
limpieza para reducir el desgaste del
engranaje
 Cambios más faciles gracias a las
tendencias que puede dar el análisis
de aceite 43
Copyright of Shell Lubricants
NIEBLA DE ACEITE
 Presuriza el espacio de la caja de cambio. Protege del sucio y la
humedad
 Suministro de aceite más limpio
 Rango limitado de aplicación
44
Copyright of Shell Lubricants
Lubricantes para engranajes abiertos como el Shell Malleus
son aplicados por un sistema de pulverizado automático
La ventaja de este tipo de aplicación se traduce en la reducción
del desgaste, control del consumo de lubricante y reducción de
la contaminación
APLICACIONES PARA ENGRANAJES ABIERTOS
45
Copyright of Shell Lubricants
LUBRICANTES PARA ENGRANAJES– SU
FUNCIÓN, COMPOSICIÓN, DESEMPEÑO
Y SELECCIÓN
46
Copyright of Shell Lubricants
LAS FUNCIONES DE UN ACEITE PARA LUBRICANTES
 Lubricación
 separación de las superficies en movimiento relativo
 Reducción de la fricción
 Reducción del desgaste, rayado (scuffing)
 Refrigeración
 Particularmente importante en cajas de engranajes
 Protección
 Contra la corrosión
 Mantener la limpieza
 Remover desperdicios del desgaste y contaminantes
47
Copyright of Shell Lubricants
PROPIEDADES IMPORTANTES EN UN LUBRICANTE DE ENGRANAJES
 Viscosidad– elegida según el tamaño, tipo y velocidad del rodamiento
 Índice de viscosidad – fundamental para aplicaciones donde hay rangos de
temperatura de operación amplios
 Propiedades anti desgaste y EP – para proteger el equipo contra cargas de
choque, rayado y desgaste en torques elevados
 Resistencia a la oxidación – Para prolongar la vida del aceite y mantener el
reductor libre de depósitos
 Propiedades anti-corrosión
 Propiedades anti-espumantes – Para prevenir la formación excesiva de
espuma y pérdidas potenciales de lubricante
 Demulsibilidad –para ayudar a minimizar la corrosión y herrumbre, para
permitir un drenado adecuado del exceso de agua que pueda ingresas al
sistema
 Algunas propiedades son inherentes al aceite base, otras m¡pueden ser
mejoradas a través del uso de aditivos adecuados
48
Copyright of Shell Lubricants
COMPOSICIÓN TÍPICA DE UN ACEITE PARA ENGRANAJES
49
Paquete de
Aditivos EP/AW
< 2%
Aceite base – Mineral (Típicamente Grp I) o Sintético (PAO or PAG)
98%
Aditivos antioxidantes y
antidesgaste
Inhibidores de herrumbre
Inhibidores corrosión
Aditivos EP
Paquete de aditivos aceite engranaje
Copyright of Shell Lubricants
ADITIVOS PARA ACEITES DE ENGRANAJE
 Extremq Presión
 Modificadores de fricción
 Inhibidopres de oxidación
 Demulsificantes
 Inhibidores de herrumbre
 Pasivadores de metales
 Inhibidores de corrosión
 Mejoradores de índice de viscosidad
 Agentes promotores de adhesividad
 Agentes sellantes
 Depresores de punto de fluidez
 Anti espumantes
 Aditivos sólidos como el Grafito o Molibdeno
50
Copyright of Shell Lubricants
ESPECIFICACIONES PARA ACEITES DE ENGRANAJES
 Organizaciones relacionadas a industria
 ANSI/AGMA 9005-E02
 DIN 51517 Part 3
 ISO 12925-1
 Fabricantes
 Flender, David Brown, Polysius, FLS etc
 Usuarios
 U.S. Steel 224
51
Copyright of Shell Lubricants
ENSAYOS DE LABORATORIO PARA ACEITES DE ENGRANAJES
 FZG ( DIN 51 354 )
 Timken ( ASTM D 2782 )
 US Steel Punto de soldadura
 Demulsibilidad ( ASTM D 2711 mod )
 Supresión de espuma ( ASTM D 892 )
 Filtrabilidad
 Ensayo 4 bolas EP y pruebas de desgaste
52
Copyright of Shell Lubricants
PROTECCIÓN CONTRA EL DESGASTE
53
Que puede causar el desgaste?
• Altas cargas o de choque
• Altas temperaturas de operación
• Desempeño del lubricante
• Lubricante incorrecto para la aplicación y/o requerimientos
• Contaminación
El desgaste puede producir ….
• Baja eficiencia
• Reducción de la vida del
componente
• Paradas no planificadas
• Incremento de la
contaminación del fluido
….. Problemas al usuario
• Mala operación de los
componentes
• Incremento de costos
• Pérdidas de tiempo
• Baja productividad
Copyright of Shell Lubricants
ENSAYO DE DESGASTE 1 - FZG LOAD CARRYING
CAPACITY TEST (DIN 51534, ASTM D 5182)
54
Este ensayo evalua la capacidad de carga sin
rayado a 140 rpm por 15 minutos con un
incremento sucesivo de las cargas aplicadas
Los dientes del engranaje son examinados al
inicio y al final de cada etapa de carga en su
desgaste acumulado
Esto determina la capacidad de carga que el
aceite soporta y mide el nivel de protección dado
a los dientes del engranaje por el lubricante
Wear Test 2 - FZG wear (ASTM D
4998)  el mismo equipo de prueba, pero
midiendo el desgaste del engranaje
Copyright of Shell Lubricants
Antes del ensayo Luego del ensayo fallido – rayado
visible
ENSAYO DE DESGASTE 1 - FZG SCUFFING TEST EJEMPLOS
55
Copyright of Shell Lubricants
ENSAYO DE DESGASTE 3 – ENSAYO DE SOLDADURA SHELL 4 BOLAS
56
Este ensayo mide la capacidad de carga
del lubricante
La bola superior gira contra las otras 3
fijas, la carga a la cual se genera la
soldadura entre ellas es reportada. A
mayor carga mejor es el resultado.
El resultado del test indica el desempeño
del aceite para evitar el contacto metal-
metal entre los dientes del engranaje y los
rodamientos
Condiciones del ensayo
Temperatura ambiente
1500 rpm
Carga incrementada
Copyright of Shell Lubricants
CLASIFICACIÓN AGMA PARA ACEITES DE ENGRANAJES
En un grado AGMA para aceites de engranaje, el número designa la
viscosidad y la letra el aditivo:
 R&O = Inhibidores de herrumbre y corrosión (Rust and Oxidation)
Sin aditivos EP
(Rectos, Cónico y Helicidales templados)
 EP = Extrema Presión (común Azufre y Fósforo)
(Anti-Scuff - AS)
 S = Sintético(PAO, PAG, ésteres)
57
Copyright of Shell Lubricants
CLASIFICACIÓN AGMA PARA ACEITES DE ENGRANAJES
 Comp = Compound (con aceites grasos)
 Aceites minerales con aceites grasos para proveer lubricidad en
engranajes de tornillo
 Aceites grasos no son muy estables térmicamente ni resistentes a la
oxidación
 Res = Residuales
 Aceites tipo asfálticos pesados usualmente para grandes engranajes
abiertos
 Principal problema – a bajas temperaturas el asfalto solidifica,
causa falla/rotura del diente
 En ocasiones altas viscosidades y aditivos sólidos son utilizados
para la lubricación de engranajes abiertos.
58
Copyright of Shell Lubricants
ESPECIFICACIONES INTERNACIONALES PARA ACEITES DE ENGRANAJES
59
ANSI/AGMA 9005-E02
lubricación engranajes
industriales
 Tabla 1 – Tipo R&O
 Tabla 2 – Tipo EP
 Tabla 3 – Compound
Copyright of Shell Lubricants
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DEL LUBRICANTE
 Tipo de engranaje y velocidad
 Abierto o cerrado (Reductor)
 Helicoidal, Recto, Cónico
 Tornillo – Alta viscosidad
 Hipoidal – Límite
 Velocidad
 Material del engranaje y tratamiento de la superficie
 Temperaturas de operación
 Características de la carga aplicada
La selección del lubricante debe ser siempre basada en las
recomendaciones del fabricante, si está disponible.
60
Copyright of Shell Lubricants
REQUERIMIENTOS DE VISCOSIDAD
 Altas cargas requieren mayores viscosidades
 Altas temperaturas requieren mayores viscosidades
 Altas velocidades requieren menores viscosidades
 Requerimientos de engranajes de tornillo – Altas viscosidades (Sin
Aditivos EP)
61
Copyright of Shell Lubricants
EFECTOS DE LA BAJA VISCOSIDAD
 Incremento de la temperatura y de las asperezas en las superficies de
contacto
 Desgaste – Contacto Metal-Metal
 Disminuye la habilidad de soportar cargas
62
Copyright of Shell Lubricants
EFECTOS DE LA ALTA VISCOSIDAD
 Incremento de la Temperatura por la fricción fluida
 Incremento del consumo energético por la fricción fluida
 Incremento de la formación de espuma
 El lubricante no fluye en los puntos críticos (rodamientos)
 Reducción del flujo a través de filtros e intercambiadores de calor (si
están presentes)
63
Copyright of Shell Lubricants
VISCOSIDAD – REGLA GENERAL
 Es muy importante tener un aceite con las propiedades adecuadas de
viscosidad para prevenir el desgaste
 Es mejor recomendar un aceite un grado mayor en viscosidad que otro un
grado menor
 Punto de inicio habitual – Generalmente en engranajes – AGMA 5 EP
(Omala 220)
 Si existen dudas, utilizar el grado de viscosidad ISO superior disponible
64
Copyright of Shell Lubricants
RANGO DE VISCOSIDADES AGMA
65
Copyright of Shell Lubricants
COMO SELECCIONAR EL CORRECTO GRADO DE
VISCOSIDAD PARA UN REDUCTOR?
66
 Recordar principales aspectos:(En general: velocidad y temperatura)
 Velocidad – Reportado por fabricantes como “ pitch line velocity”
 Es el conjunto de puntos donde hay puro “rodamiento” y las
máximas tensiones en la superficie del engranaje
 Temperatura – ambiente
 El reductor está diseñado para dispar calor – Máxima temperatura
alcanza 100º F sobre la ambiental
 La carga está limitada a la fatiga por tensión del diente del engranaje
Copyright of Shell Lubricants
LINEAMIENTOS DE AGMA - 9005 - D94
Selección de Lubricantes
Helicoidales cerrados, espina de pescado, cónicos rectos, cónicos espirales,
rectos
67
Temperatura ambiente, OF
Velocidad Pitch Line
Final Reduction Stage -40 to +14 14 to 50 50 to 95 95 to 131
Menos de 1000 ft/min 3S 4 6 8
1000 - 3000 ft/min 3S 3 5 7
3000 - 5000 ft/min 2S 2 4 6
sobre 5000 ft/min 0S 0 2 3
Copyright of Shell Lubricants
LINEAMIENTOS AGMA - 9005 - D94
68
Temperatura ambiente, OF
Selección de lubricantes
Reductores Tornillo sinfín
Velocidad Pitch Line
Final Reduction Stage -40 to +14 14 to 50 50 to 95 95 to 131
Menos de 450 ft/min 5S 7 Comp 8 Comp 8S
sobre 450 ft/min 5S 7 Comp 7 Comp 7S
01. introduccion-a-engranajes

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Conjunto movil de un motor
Conjunto movil de un motorConjunto movil de un motor
Conjunto movil de un motor
Eric De Los Rios
 
Analisis de desgaste y fallas
Analisis de desgaste y fallasAnalisis de desgaste y fallas
Analisis de desgaste y fallas
VickoAi
 
215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3
215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3
215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3
pippo huaman cornelio
 

La actualidad más candente (20)

Torneado
TorneadoTorneado
Torneado
 
Sellos hidraulicos
Sellos hidraulicosSellos hidraulicos
Sellos hidraulicos
 
El cabezal divisor2
El cabezal divisor2El cabezal divisor2
El cabezal divisor2
 
Conjunto movil de un motor
Conjunto movil de un motorConjunto movil de un motor
Conjunto movil de un motor
 
Manual de lubricantes
Manual de lubricantesManual de lubricantes
Manual de lubricantes
 
07. fracturas
07. fracturas07. fracturas
07. fracturas
 
Sistema lubricacion basio
Sistema lubricacion basioSistema lubricacion basio
Sistema lubricacion basio
 
Lubricantes, Aceites y Grasas
Lubricantes, Aceites y GrasasLubricantes, Aceites y Grasas
Lubricantes, Aceites y Grasas
 
Lubricantes
LubricantesLubricantes
Lubricantes
 
250355514-Servotransmision-planetaria.pdf
250355514-Servotransmision-planetaria.pdf250355514-Servotransmision-planetaria.pdf
250355514-Servotransmision-planetaria.pdf
 
Analisis de desgaste y fallas
Analisis de desgaste y fallasAnalisis de desgaste y fallas
Analisis de desgaste y fallas
 
Engranes de talla recta
Engranes de talla rectaEngranes de talla recta
Engranes de talla recta
 
215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3
215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3
215219553 diapositivas-aceites-y-grasas-lubricante-3
 
5 ajustes y tolerancias en rodamientos
5 ajustes y tolerancias en rodamientos5 ajustes y tolerancias en rodamientos
5 ajustes y tolerancias en rodamientos
 
Diseño de engranajes
Diseño de engranajesDiseño de engranajes
Diseño de engranajes
 
Ceras de uso automotriz
Ceras de uso automotrizCeras de uso automotriz
Ceras de uso automotriz
 
Métodos de lubricación
Métodos de lubricaciónMétodos de lubricación
Métodos de lubricación
 
Engranajes de dientes rectos
Engranajes de dientes rectosEngranajes de dientes rectos
Engranajes de dientes rectos
 
Sistema de lubricacion y aceites
Sistema de lubricacion y aceitesSistema de lubricacion y aceites
Sistema de lubricacion y aceites
 
mecánica de ajuste
mecánica de ajustemecánica de ajuste
mecánica de ajuste
 

Similar a 01. introduccion-a-engranajes

Motores diesel
Motores dieselMotores diesel
Motores diesel
jesdamo
 
La lubricación de engranajes
La lubricación de engranajesLa lubricación de engranajes
La lubricación de engranajes
Alonso Cardozo
 
Oxm blueprint spanish
Oxm blueprint spanishOxm blueprint spanish
Oxm blueprint spanish
willijam
 
Curso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicos
Curso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicosCurso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicos
Curso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicos
quetal456
 
Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4
guest07963
 
Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4
guest07963
 

Similar a 01. introduccion-a-engranajes (20)

Motores diesel
Motores dieselMotores diesel
Motores diesel
 
La lubricación de engranajes
La lubricación de engranajesLa lubricación de engranajes
La lubricación de engranajes
 
Trabajo engranajes hiperbolicos
Trabajo engranajes hiperbolicosTrabajo engranajes hiperbolicos
Trabajo engranajes hiperbolicos
 
50
5050
50
 
Caja automatica
Caja automaticaCaja automatica
Caja automatica
 
Lubricacion
LubricacionLubricacion
Lubricacion
 
Presentacion thaily jimenez
Presentacion  thaily jimenezPresentacion  thaily jimenez
Presentacion thaily jimenez
 
Presentación1.pptx
Presentación1.pptxPresentación1.pptx
Presentación1.pptx
 
Manual mecanica-automotriz-partes-freno-disco-tambor 2
Manual mecanica-automotriz-partes-freno-disco-tambor 2Manual mecanica-automotriz-partes-freno-disco-tambor 2
Manual mecanica-automotriz-partes-freno-disco-tambor 2
 
Oxm blueprint spanish
Oxm blueprint spanishOxm blueprint spanish
Oxm blueprint spanish
 
Frenos de disco
Frenos de discoFrenos de disco
Frenos de disco
 
Curso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicos
Curso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicosCurso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicos
Curso vida-util-maquinaria-pesada-sistemas-hidraulicos
 
Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4
 
Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4Motores Y Refrigeración 4
Motores Y Refrigeración 4
 
Presentacion lubricacion jesus guilarte
Presentacion lubricacion jesus guilartePresentacion lubricacion jesus guilarte
Presentacion lubricacion jesus guilarte
 
Cojinetes
CojinetesCojinetes
Cojinetes
 
Mantto de Reductores de Velocidad de Fajas Transportadoras.pdf
Mantto de Reductores de Velocidad de Fajas Transportadoras.pdfMantto de Reductores de Velocidad de Fajas Transportadoras.pdf
Mantto de Reductores de Velocidad de Fajas Transportadoras.pdf
 
Revista
RevistaRevista
Revista
 
Revista
RevistaRevista
Revista
 
Revista
RevistaRevista
Revista
 

Último

analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)
analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)
analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)
Ricardo705519
 
INFORME de pregrado ingenieria de vias.pdf
INFORME de pregrado ingenieria de vias.pdfINFORME de pregrado ingenieria de vias.pdf
INFORME de pregrado ingenieria de vias.pdf
octaviosalazar18
 
ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
gustavoiashalom
 

Último (20)

Mecatronica Automotriz .pdf
Mecatronica Automotriz              .pdfMecatronica Automotriz              .pdf
Mecatronica Automotriz .pdf
 
422382393-Curso-de-Tableros-Electricos.pptx
422382393-Curso-de-Tableros-Electricos.pptx422382393-Curso-de-Tableros-Electricos.pptx
422382393-Curso-de-Tableros-Electricos.pptx
 
ATS-FORMATO cara.pdf PARA TRABAJO SEGURO
ATS-FORMATO cara.pdf  PARA TRABAJO SEGUROATS-FORMATO cara.pdf  PARA TRABAJO SEGURO
ATS-FORMATO cara.pdf PARA TRABAJO SEGURO
 
libro de ingeniería de petróleos y operaciones
libro de ingeniería de petróleos y operacioneslibro de ingeniería de petróleos y operaciones
libro de ingeniería de petróleos y operaciones
 
analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)
analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)
analisis tecnologico( diagnostico tecnologico, herramienta de toma de deciones)
 
2. Cristaloquimica. ingenieria geologica
2. Cristaloquimica. ingenieria geologica2. Cristaloquimica. ingenieria geologica
2. Cristaloquimica. ingenieria geologica
 
PRESENTACION DE LAS PLAGAS Y ENFERMEDADES DEL PALTO
PRESENTACION DE LAS PLAGAS Y ENFERMEDADES DEL PALTOPRESENTACION DE LAS PLAGAS Y ENFERMEDADES DEL PALTO
PRESENTACION DE LAS PLAGAS Y ENFERMEDADES DEL PALTO
 
Propuesta para la creación de un Centro de Innovación para la Refundación ...
Propuesta para la creación de un Centro de Innovación para la Refundación ...Propuesta para la creación de un Centro de Innovación para la Refundación ...
Propuesta para la creación de un Centro de Innovación para la Refundación ...
 
Análisis de Costos y Presupuestos CAPECO
Análisis de Costos y Presupuestos CAPECOAnálisis de Costos y Presupuestos CAPECO
Análisis de Costos y Presupuestos CAPECO
 
“Análisis comparativo de viscosidad entre los fluidos de yogurt natural, acei...
“Análisis comparativo de viscosidad entre los fluidos de yogurt natural, acei...“Análisis comparativo de viscosidad entre los fluidos de yogurt natural, acei...
“Análisis comparativo de viscosidad entre los fluidos de yogurt natural, acei...
 
metodos de fitomejoramiento en la aolicacion de plantas
metodos de fitomejoramiento en la aolicacion de plantasmetodos de fitomejoramiento en la aolicacion de plantas
metodos de fitomejoramiento en la aolicacion de plantas
 
INFORME de pregrado ingenieria de vias.pdf
INFORME de pregrado ingenieria de vias.pdfINFORME de pregrado ingenieria de vias.pdf
INFORME de pregrado ingenieria de vias.pdf
 
27311861-Cuencas-sedimentarias-en-Colombia.ppt
27311861-Cuencas-sedimentarias-en-Colombia.ppt27311861-Cuencas-sedimentarias-en-Colombia.ppt
27311861-Cuencas-sedimentarias-en-Colombia.ppt
 
ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
ANALISIS Y DISEÑO POR VIENTO, DE EDIFICIOS ALTOS, SEGUN ASCE-2016, LAURA RAMIREZ
 
2e38892c-fc5d-490e-b751-ce772cf4756f.pdf
2e38892c-fc5d-490e-b751-ce772cf4756f.pdf2e38892c-fc5d-490e-b751-ce772cf4756f.pdf
2e38892c-fc5d-490e-b751-ce772cf4756f.pdf
 
TAIICHI OHNO, historia, obras, reconocimientos
TAIICHI OHNO, historia, obras, reconocimientosTAIICHI OHNO, historia, obras, reconocimientos
TAIICHI OHNO, historia, obras, reconocimientos
 
Six Sigma Process and the dmaic metodo process
Six Sigma Process and the dmaic metodo processSix Sigma Process and the dmaic metodo process
Six Sigma Process and the dmaic metodo process
 
DIAPOSITIVAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO
DIAPOSITIVAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJODIAPOSITIVAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO
DIAPOSITIVAS DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO
 
ingenieria grafica para la carrera de ingeniera .pptx
ingenieria grafica para la carrera de ingeniera .pptxingenieria grafica para la carrera de ingeniera .pptx
ingenieria grafica para la carrera de ingeniera .pptx
 
PostgreSQL on Kubernetes Using GitOps and ArgoCD
PostgreSQL on Kubernetes Using GitOps and ArgoCDPostgreSQL on Kubernetes Using GitOps and ArgoCD
PostgreSQL on Kubernetes Using GitOps and ArgoCD
 

01. introduccion-a-engranajes

  • 1. Copyright of Shell Lubricants INTRODUCCIÓN A LOS ENGRANAJES 2010 1
  • 2. Copyright of Shell Lubricants RESUMEN  Función de los Engranajes  Tipos de Engranajes  Nomenclatura para Engranajes  Lubricación de Engranajes  Métodos y aplicación de lubricantes  Resolucion de problemas en cajas de engranajes 2
  • 3. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES, SU UTILIDAD Y TERMINOLOGÍA 3
  • 4. Copyright of Shell Lubricants QUE ES UN ENGRANAJE?  Engranajes son ruedas dentadas usadas en combinación para transmitir movimiento y potencia  Engranajes son usados para transmitir potencia:  De un eje a otro.  Con un cambio de dirección  Con un cambio d velocidad (tipicamente reductores de velocidad)  Con un cambio de torque (tipicamente multiplicador de torque) 4
  • 5. Copyright of Shell Lubricants POR QUE SON NECESARIOS LOS ENGRANAJES?  Motores Eléctricos (AC) que operan a velocidades específicas (3600, 2400, 1800 rpms)  Maquinaria que opera a velocidades normalmente menores que los motores eléctricos  Los engranajes reducen la velocidad del motor para poder operar el equipo  La reducción de velocidad resultante incrementa el torque, es éste el que da poder para el trabajo  EL incremento del torque es transmitido a través de: 1) los dientes del engranaje 2) juntas 3) ejes 4) rodamientos  Todos los rodamientos convierten la velocidad rotacional de entrada en velocidad “utilizable” en la dirección en que la máquina lo requiere  Algunas veces los engranajes son utilizados para incrementar la velocidad (compresores, turbos) 5
  • 6. Copyright of Shell Lubricants Por lo tanto, los requerimientos de los aceites de engranaje es mas alto que nunca! TENDENCIA DE MERCADO: DISEÑO DE CAJAS DE CAMBIO  Las cajas de cambio ( y los aceites) son forzados constantemente a soportar condiciones de operación cada vez mas difíciles debido a:  La tendencia de tener unidades cada vez mas compactas  Condiciones de operación y temperaturas severas  Altas expectativas de desempeño (inaceptable las pérdidas de tiempo)  Incremento de las temperaturas de operación  Incremento de las cargas y presiones  Exposición al agua y otros contaminantes  Todo lo citado va en contradicción de lo que el consumidor qctual desea, (i.e: extender la vida de la caja reductora, extender los intérvalos de cambio y una gran eficiencia de la caja) . 6
  • 7. Copyright of Shell Lubricants EL MUNDO CAMBIA, IMPULSANDO EL DESARROLLO EN CAJAS DE ENGRANAJES 7 Potencia de salida Tamaño de la caja Temperatura de Operacion Cantidad de lubricante Vida del aceite Frecuencia del cambio de aceite
  • 8. Copyright of Shell Lubricants Fuente: Flender Unidades con el mismo torque de salida EVOLUCIÓN DE LAS CAJAS DE ENGRANAJES DEL1954 A 2004 8
  • 9. Copyright of Shell Lubricants CORONAS, PIÑONES Y RELACIONES 9 Piñón Corona  Piñón – El engranaje con menos dientes y es el que mas rápido gira (reductores)  Corona o Rueda – El engranaje con mas dientes  El engranaje de giro es el de movimiento mas lento  La dirección de rotación del piñón es contraria a la dirección de rotación de la corona Engranajes intermedios son usados para permitir a la corona rotar en la misma dirección que el piñón
  • 10. Copyright of Shell Lubricants CORONAS, PIÑONES Y RELACIONES  La relación entre las velocidades de entrada y salida se denomina Relación de Transmisión, es proporcional al numero de dientes de ambos engranajes  Relación de transmisión = No. de dientes de corona/No. de dientes piñon  Velocidad de salida del engranaje = Vel. Entrada/Relac. De transmisión  Un reductor de velocidad debe tener un engranaje de entrada menor que el de salida  Un multiplicador debe tener un engranaje de entrada mayor que el de salida  Double 5:1 reduction is 5 x 5 = 25:1 final  Decrease in speed yields equivalent increase in torque.  Decrease speed x 5 = Increase in toque x 5  Torque is inversely proportional to speed. 10
  • 11. Copyright of Shell Lubricants TERMINOLOGÍA DE DIENTES ENGRANAJE 11 Clearance is the distance between the top of one tooth to the base of the tooth in the other gear Backlash is the distance between the back of one tooth and the front of the next mounting tooth
  • 12. Copyright of Shell Lubricants ESFUERZOS EN EL ENGRANAJE  Rodante y deslizante durante el contacto  La raíz sufre un severo esfuerzo  Punto de contacto sufre severo esfuerzo  EL lado sometido a tensión es el más afectado 12
  • 13. Copyright of Shell Lubricants A A B B C C Baja velocidad (< 5 m/s) Alta velocidad (> 5 m/s) Lubricación EHD Lubricación límite Lubricación mixta A-B: addendum B: pitch circle B-C: dedendum Lubricación mixta TIPOS DE LUBRICACIÓN EN ENGRANAJES 13
  • 14. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN LÍMITE  En engranajes con altas cargas, especialmente aquellos que operan a baja velocidad presentan lubricación límite, donde la capa de lubricante es muy delgada con el consecuente contacto metal metal entre los dientes de los engranajes  EL desempeño del lubricante debe ser mejorado por aditivos que protejan las superficies metálicas- usualmente conocidos como aditivos EP 14
  • 15. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN LÍMITE 15
  • 16. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA (1)  Ligeramente cargados / engranajes con velocidades relativamente altas son lubricados bajo condiciones hidrodinámicas o de capa gruesa  Por el giro del engranaje, el lubricante se adhiere a la superficie de los dientes y se ubica en la zona de contacto formando una cuña de aceite  A medida que el lubricante es forzado a estar en la parte más estrecha, la presión se incrementa, separando las superficies. 16
  • 17. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA (2) La efectividad de la Lubricación Hidrodinámica depende de:  Viscosidad del lubricante  EL espesor del film se incrementa con la viscosidad  Temperatura  La viscosidad, y por ende el espesor del film, decrece con la temperatura  Cargas  El espesor del film decrece cuando la carga se incrementa  Velocidad  El espesor del film se incrementa con la velocidad 17
  • 18. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA 18
  • 19. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN ELASTO-HIDRODINÁMICA  Las condiciones de lubricación en la mayoría de los engranajes usualmente no están totalmente definidas dentro de las condiciones de lubricación hidrodinámica o de lubricación límite.  Los dientes de los engranajes están sometidos a presiones de contacto enormes (< 30,000 bar) y aún así están efectivamente lubricados por muy delgadas capas de aceite  Esto es posible por dos razones:  Las altas presiones pueden causar deformaciónes elásticas de las superficies y repartir la carga en un área mayor  La viscosidad del lubricante se incrementa considerablemente con la presión, incrementado así su capacidad de soportar cargas. 19
  • 20. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN ELASTOHIDRODINÁMICA 20
  • 21. Copyright of Shell Lubricants TIPOS DE ENGRANAJES 21 HelicoidalesRectos Tornillo
  • 22. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES RECTOS  Los engranajes rectos son los mas simples  Dientes rectos  Ejes paralelos  La potencia se transmite alternativamente por un par de dientes y luego por dos pares  El contacto entre dientes ocurre abruptamente a través del ancho del diente  Tienden a ser ruidosos y girar a velocidades medias a bajas  El desgaste incrementa dichos problemas  Limitado a velocidades relativamente bajas  No se genera un empuje final a los cojinetes de apoyo en los ejes pero hay un inconveniente mayor: solo un par de acoplamientos de dientes tienden a llevar la mayor parte de la carga en cualquier momento de giro de los engranajes 22
  • 23. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES HELICOIDALES  Los engranajes helicoidales son similares a los engranajes rectos pero los dientes están cortados en ángulo  El contacto entre dientes se efectua gradual y suavemente  Varios dientes entran en contacto al mismo tiempo, la carga total es compartida  El desgaste generado tiende a igualar la carga entre dientes  Giran “suave y silenciosamente”  Pueden utilizarse en aplicaciones con altas velocidades  Pero producen esfuerzos axiales en los rodamientos del eje, como el par de dientes tiende a desacoplar, el empuje de los rodamientos es necesario para conbatir esa 23
  • 24. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES HELICOIDALES DOBLES  Los engranajes de doble helice son llamados en ocasiones “de espina de pescado”  Se anulan los esfuerzos axiales  Los dientes son usualmente maquinados con una ranura central para evitar el depósitos excesivos de aceite  Pueden soportar cargas elevadas, altas velocidades de modo suave y silencioso 24
  • 25. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES DE TORNILLO  Los engranajes de tornillo son utilizados para transmitir potencia y movimiento en ejes en ángulo recto  Un engranaje de pequeño diámetro, o tornillo tiene una o mas entradas  Usados para producir grandes reducciones de velocidad/torque que otros engranajes mas simples  La considerable fricción resultante genera situaciones particulares de lubricación  Predomina el contacto deslizante, reductores con eficiencias menores que en diseños rectos o helicoidales  Usualmente tornillo de acero y corona de bronce 25 wheel worm
  • 26. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES DE TORNILLO  La transmisión de potencia puede ser incrementada si el diente del engranaje “encaja” en la concavidad del cuerpo del tornillo, “single throated” se refiere a una sola pieza, en “double throated” ambos engranajes tienen dicho acoplamiento.  En engranajes de tornillos no cóncavos ninguna de las piezas presenta esta particularidad (“throat”) .  En los engranajes “single-throated “ un solo elemento ( generalmente la corona) lo posee.  En engranajes “double-throated” tanto el tornillo como la corona presentan esta particularidad. 26
  • 27. Copyright of Shell Lubricants  Internos Cónicos  Oblicuos  Cónicos espirales TIPOS DE ENGRANAJES – MENOS COMUNES 27
  • 28. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES EXTERNOS E INTERNOS  Engranajes rectos, helicoidales y doble helicoidales son engranajes externos  También podemos encontrarlas como engranajes internos, donde el piñón gira dontro de una corona que tiene los dientes en el interior  Otra variación del engranaje recto es el llamado de “piñon y cremallera”donde el piñón se mueve a lo largo de una cremallera recta 28 Piñón y cremallera Interno Rack and pinion Internal
  • 29. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJE CÓNICO SIMPLE  Los engranajes cónicos se usan para transmitir potencia y movimiento entre ejes que se intersectan en ángulo  Los engranajes cónicos poseen un corte del diente recto  Similar al engranaje recto  Limitado a velocidades relativamente bajas 29
  • 30. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES CÓNICOS ESPIRALES  Los engranajes cónicos espirales tienen el corte del diente en ángulo  Tienen ventajas similares a los engranajes helicoidales  Pueden operar a velocidades mayores que los cónicos simples  Engranajes Hipoidales – es un tipo de engranaje cónico espiral con sus ejes fuera del conjunto (off-set). Principalmente usado en aplicaciones automotrices 30
  • 31. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES OBLICUOS  Los engranajes oblicuos o cruzados se usan para transmitir movimiento entre ejes que no son paralelos ni se intersectan  El área de contacto limitada entre dientes genera un considerable estrés  Limitado a bajas velocidades y cargas 31
  • 32. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES PLANETARIOS  Son utilizados cuando es necesario transmitir elevada potencia en poco espacio o cuando se requieren relaciones de cambio elevadas  Cada sistema de engranajes planetarios consta de tres componentes principales:  EL engranaje “sol”, con dientes alrededor de su circunferencia  Los engranajes planetarios y el porta planetas carrier  La corona que contiene el conjunto  Cada uno de los tres componentes pueden ser la entrada, la salida o permanecer inmóviles  La selección determina la relación de los engranajes del conjunto 32
  • 33. Copyright of Shell Lubricants APLICACIONES TÍPICAS PARA REDUCTORES Ellos manejan todo lo que se mueve!  Transportadores  Trituradoras  Hornos  Excavadoras  Maquinaria de empaque  Unidades de proceso  Agitadores y mezcladores  Aerogeneradores  Ventiladores en torres de enfriamiento  Unidades de laminación de acero 33
  • 34. Copyright of Shell Lubricants CAJAS DE ENGRANAJES Rectos, heliciodales (y similares)  Generalmente engranajes de acero,“acero- en-acero”  Usados para pequeñas reducciones de velocidad, Típicamente con ejes de entrada/salida paralelos  Baja energía de disipación (típicamente 2% por contacto) 34
  • 35. Copyright of Shell Lubricants Engranajes de tornillo  Usualmente un tornillo de acero y una corona de bronce, “acero-en-bronce”  Usado para reducciones elevadas, typicamente ejes de entrada/salida cruzados  Alta energía de disipación por el deslizamiento en operación (típicamente 5 a 25%) 35 CAJAS DE ENGRANAJES
  • 36. Copyright of Shell Lubricants ENGRANAJES ABIERTOS  Usualmente de gran tamaño y baja velocidad  Usualmente de corte recto  Aplicaciones en servicio pesado  Aplicación directa del lubricante  Por lo general se utilizan grasas para engranajes abiertos con altas “vicosidades” tales como los grados Malleus 36
  • 37. Copyright of Shell Lubricants MÉTODOS PARA LUBRICACIÓN DE ENGRANAJES 37
  • 38. Copyright of Shell Lubricants MÉTODOS PARA APLICACIÓN DE LUBRICANTES  Lubricación por baño  Lubricación por spray (rocio)  Lubricación por “niebla de aceite”  Sistemas de circulación de aceite 38
  • 39. Copyright of Shell Lubricants SELECCIÓN DEL TIPO DE APLICACIÓN SEGÚN LA VELOCIDAD 39 Velocidad (fpm) Método de aplicación < 3000 < 5000 5000 - 12,000 12,000 - 20,000 > 20,000 Baño Baño c/ deflectores Alimentación a presión (entrada o salida). Alimentación a presión, Salida Alimentación a presión (entrada o salida).
  • 40. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN POR SPRAY (ROCIO)  El aceite es rociado en el diente del engranaje en el punto donde acopla con el otro.  EL aceite es drenado al fondo del engranaje de donde es recirculado.  Originalmente la práctica era rociar el lubricante desde la entrada, sin embargo se considera mejor aplicar el rocio en los dientes involucrado, a menos que el engranaje opere a muy bajas velocidades.  Esto proporciona una refrigeración mas eficiente y reduce la acumulación de aceite en la raiz del diente.  Enfriadores de aire y equipos de filtración pueden incorporarse al sistema de rociado, son usualmente usados en sistemas de alta potencia operando a velocidades elevadas. 40
  • 41. Copyright of Shell Lubricants Reservorio Alimentación de aceite Barra de rociadoLubricación por spray MÉTODOS DE APLICACIÓN DE LUBRICANTE 41
  • 42. Copyright of Shell Lubricants LUBRICACIÓN POR BAÑO (SPLASH)  Los dientes del fondo están sumergidos en un baño de aceite. El aceite es transferido al engrane y a los rodamientos. El método es efectivo cuando las velocidades no son tan altas como para provocar que el aceite se agite demasiado, provocando pérdidas de potencia no deseadas e incrementos de temperatura.  Es crítico mantener un nivel correcto de aceite en el reductor – ni muy alto ni muy bajo  Es necesario considerar los efectos de velocidad y liberacion de aire a la temperatura de operación para evitar retencines de aire y formación de espuma.  Engranajes lubricados por baño son suelen operar mas calientes y requieren mayores viscosidades que engranajes lubricados con otros métodos. 42
  • 43. Copyright of Shell Lubricants SISTEMA DE CIRCULACIÓN FORZADA  Comunes en equipos de mayor tamaño  Sistemas intrincados para asegurar que todos los puntos sean efectivamente lubricados  Permiten la refrigeración del aceite para extender su vida, el enfriamiento es mas eficiente que los sistemas de lubricación por baño  Permite filtrar el aceite y mantener la limpieza para reducir el desgaste del engranaje  Cambios más faciles gracias a las tendencias que puede dar el análisis de aceite 43
  • 44. Copyright of Shell Lubricants NIEBLA DE ACEITE  Presuriza el espacio de la caja de cambio. Protege del sucio y la humedad  Suministro de aceite más limpio  Rango limitado de aplicación 44
  • 45. Copyright of Shell Lubricants Lubricantes para engranajes abiertos como el Shell Malleus son aplicados por un sistema de pulverizado automático La ventaja de este tipo de aplicación se traduce en la reducción del desgaste, control del consumo de lubricante y reducción de la contaminación APLICACIONES PARA ENGRANAJES ABIERTOS 45
  • 46. Copyright of Shell Lubricants LUBRICANTES PARA ENGRANAJES– SU FUNCIÓN, COMPOSICIÓN, DESEMPEÑO Y SELECCIÓN 46
  • 47. Copyright of Shell Lubricants LAS FUNCIONES DE UN ACEITE PARA LUBRICANTES  Lubricación  separación de las superficies en movimiento relativo  Reducción de la fricción  Reducción del desgaste, rayado (scuffing)  Refrigeración  Particularmente importante en cajas de engranajes  Protección  Contra la corrosión  Mantener la limpieza  Remover desperdicios del desgaste y contaminantes 47
  • 48. Copyright of Shell Lubricants PROPIEDADES IMPORTANTES EN UN LUBRICANTE DE ENGRANAJES  Viscosidad– elegida según el tamaño, tipo y velocidad del rodamiento  Índice de viscosidad – fundamental para aplicaciones donde hay rangos de temperatura de operación amplios  Propiedades anti desgaste y EP – para proteger el equipo contra cargas de choque, rayado y desgaste en torques elevados  Resistencia a la oxidación – Para prolongar la vida del aceite y mantener el reductor libre de depósitos  Propiedades anti-corrosión  Propiedades anti-espumantes – Para prevenir la formación excesiva de espuma y pérdidas potenciales de lubricante  Demulsibilidad –para ayudar a minimizar la corrosión y herrumbre, para permitir un drenado adecuado del exceso de agua que pueda ingresas al sistema  Algunas propiedades son inherentes al aceite base, otras m¡pueden ser mejoradas a través del uso de aditivos adecuados 48
  • 49. Copyright of Shell Lubricants COMPOSICIÓN TÍPICA DE UN ACEITE PARA ENGRANAJES 49 Paquete de Aditivos EP/AW < 2% Aceite base – Mineral (Típicamente Grp I) o Sintético (PAO or PAG) 98% Aditivos antioxidantes y antidesgaste Inhibidores de herrumbre Inhibidores corrosión Aditivos EP Paquete de aditivos aceite engranaje
  • 50. Copyright of Shell Lubricants ADITIVOS PARA ACEITES DE ENGRANAJE  Extremq Presión  Modificadores de fricción  Inhibidopres de oxidación  Demulsificantes  Inhibidores de herrumbre  Pasivadores de metales  Inhibidores de corrosión  Mejoradores de índice de viscosidad  Agentes promotores de adhesividad  Agentes sellantes  Depresores de punto de fluidez  Anti espumantes  Aditivos sólidos como el Grafito o Molibdeno 50
  • 51. Copyright of Shell Lubricants ESPECIFICACIONES PARA ACEITES DE ENGRANAJES  Organizaciones relacionadas a industria  ANSI/AGMA 9005-E02  DIN 51517 Part 3  ISO 12925-1  Fabricantes  Flender, David Brown, Polysius, FLS etc  Usuarios  U.S. Steel 224 51
  • 52. Copyright of Shell Lubricants ENSAYOS DE LABORATORIO PARA ACEITES DE ENGRANAJES  FZG ( DIN 51 354 )  Timken ( ASTM D 2782 )  US Steel Punto de soldadura  Demulsibilidad ( ASTM D 2711 mod )  Supresión de espuma ( ASTM D 892 )  Filtrabilidad  Ensayo 4 bolas EP y pruebas de desgaste 52
  • 53. Copyright of Shell Lubricants PROTECCIÓN CONTRA EL DESGASTE 53 Que puede causar el desgaste? • Altas cargas o de choque • Altas temperaturas de operación • Desempeño del lubricante • Lubricante incorrecto para la aplicación y/o requerimientos • Contaminación El desgaste puede producir …. • Baja eficiencia • Reducción de la vida del componente • Paradas no planificadas • Incremento de la contaminación del fluido ….. Problemas al usuario • Mala operación de los componentes • Incremento de costos • Pérdidas de tiempo • Baja productividad
  • 54. Copyright of Shell Lubricants ENSAYO DE DESGASTE 1 - FZG LOAD CARRYING CAPACITY TEST (DIN 51534, ASTM D 5182) 54 Este ensayo evalua la capacidad de carga sin rayado a 140 rpm por 15 minutos con un incremento sucesivo de las cargas aplicadas Los dientes del engranaje son examinados al inicio y al final de cada etapa de carga en su desgaste acumulado Esto determina la capacidad de carga que el aceite soporta y mide el nivel de protección dado a los dientes del engranaje por el lubricante Wear Test 2 - FZG wear (ASTM D 4998)  el mismo equipo de prueba, pero midiendo el desgaste del engranaje
  • 55. Copyright of Shell Lubricants Antes del ensayo Luego del ensayo fallido – rayado visible ENSAYO DE DESGASTE 1 - FZG SCUFFING TEST EJEMPLOS 55
  • 56. Copyright of Shell Lubricants ENSAYO DE DESGASTE 3 – ENSAYO DE SOLDADURA SHELL 4 BOLAS 56 Este ensayo mide la capacidad de carga del lubricante La bola superior gira contra las otras 3 fijas, la carga a la cual se genera la soldadura entre ellas es reportada. A mayor carga mejor es el resultado. El resultado del test indica el desempeño del aceite para evitar el contacto metal- metal entre los dientes del engranaje y los rodamientos Condiciones del ensayo Temperatura ambiente 1500 rpm Carga incrementada
  • 57. Copyright of Shell Lubricants CLASIFICACIÓN AGMA PARA ACEITES DE ENGRANAJES En un grado AGMA para aceites de engranaje, el número designa la viscosidad y la letra el aditivo:  R&O = Inhibidores de herrumbre y corrosión (Rust and Oxidation) Sin aditivos EP (Rectos, Cónico y Helicidales templados)  EP = Extrema Presión (común Azufre y Fósforo) (Anti-Scuff - AS)  S = Sintético(PAO, PAG, ésteres) 57
  • 58. Copyright of Shell Lubricants CLASIFICACIÓN AGMA PARA ACEITES DE ENGRANAJES  Comp = Compound (con aceites grasos)  Aceites minerales con aceites grasos para proveer lubricidad en engranajes de tornillo  Aceites grasos no son muy estables térmicamente ni resistentes a la oxidación  Res = Residuales  Aceites tipo asfálticos pesados usualmente para grandes engranajes abiertos  Principal problema – a bajas temperaturas el asfalto solidifica, causa falla/rotura del diente  En ocasiones altas viscosidades y aditivos sólidos son utilizados para la lubricación de engranajes abiertos. 58
  • 59. Copyright of Shell Lubricants ESPECIFICACIONES INTERNACIONALES PARA ACEITES DE ENGRANAJES 59 ANSI/AGMA 9005-E02 lubricación engranajes industriales  Tabla 1 – Tipo R&O  Tabla 2 – Tipo EP  Tabla 3 – Compound
  • 60. Copyright of Shell Lubricants FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DEL LUBRICANTE  Tipo de engranaje y velocidad  Abierto o cerrado (Reductor)  Helicoidal, Recto, Cónico  Tornillo – Alta viscosidad  Hipoidal – Límite  Velocidad  Material del engranaje y tratamiento de la superficie  Temperaturas de operación  Características de la carga aplicada La selección del lubricante debe ser siempre basada en las recomendaciones del fabricante, si está disponible. 60
  • 61. Copyright of Shell Lubricants REQUERIMIENTOS DE VISCOSIDAD  Altas cargas requieren mayores viscosidades  Altas temperaturas requieren mayores viscosidades  Altas velocidades requieren menores viscosidades  Requerimientos de engranajes de tornillo – Altas viscosidades (Sin Aditivos EP) 61
  • 62. Copyright of Shell Lubricants EFECTOS DE LA BAJA VISCOSIDAD  Incremento de la temperatura y de las asperezas en las superficies de contacto  Desgaste – Contacto Metal-Metal  Disminuye la habilidad de soportar cargas 62
  • 63. Copyright of Shell Lubricants EFECTOS DE LA ALTA VISCOSIDAD  Incremento de la Temperatura por la fricción fluida  Incremento del consumo energético por la fricción fluida  Incremento de la formación de espuma  El lubricante no fluye en los puntos críticos (rodamientos)  Reducción del flujo a través de filtros e intercambiadores de calor (si están presentes) 63
  • 64. Copyright of Shell Lubricants VISCOSIDAD – REGLA GENERAL  Es muy importante tener un aceite con las propiedades adecuadas de viscosidad para prevenir el desgaste  Es mejor recomendar un aceite un grado mayor en viscosidad que otro un grado menor  Punto de inicio habitual – Generalmente en engranajes – AGMA 5 EP (Omala 220)  Si existen dudas, utilizar el grado de viscosidad ISO superior disponible 64
  • 65. Copyright of Shell Lubricants RANGO DE VISCOSIDADES AGMA 65
  • 66. Copyright of Shell Lubricants COMO SELECCIONAR EL CORRECTO GRADO DE VISCOSIDAD PARA UN REDUCTOR? 66  Recordar principales aspectos:(En general: velocidad y temperatura)  Velocidad – Reportado por fabricantes como “ pitch line velocity”  Es el conjunto de puntos donde hay puro “rodamiento” y las máximas tensiones en la superficie del engranaje  Temperatura – ambiente  El reductor está diseñado para dispar calor – Máxima temperatura alcanza 100º F sobre la ambiental  La carga está limitada a la fatiga por tensión del diente del engranaje
  • 67. Copyright of Shell Lubricants LINEAMIENTOS DE AGMA - 9005 - D94 Selección de Lubricantes Helicoidales cerrados, espina de pescado, cónicos rectos, cónicos espirales, rectos 67 Temperatura ambiente, OF Velocidad Pitch Line Final Reduction Stage -40 to +14 14 to 50 50 to 95 95 to 131 Menos de 1000 ft/min 3S 4 6 8 1000 - 3000 ft/min 3S 3 5 7 3000 - 5000 ft/min 2S 2 4 6 sobre 5000 ft/min 0S 0 2 3
  • 68. Copyright of Shell Lubricants LINEAMIENTOS AGMA - 9005 - D94 68 Temperatura ambiente, OF Selección de lubricantes Reductores Tornillo sinfín Velocidad Pitch Line Final Reduction Stage -40 to +14 14 to 50 50 to 95 95 to 131 Menos de 450 ft/min 5S 7 Comp 8 Comp 8S sobre 450 ft/min 5S 7 Comp 7 Comp 7S