La Grasa Conductiva de Plata Circuitworks Maximiza El Rendimiento Y Vida Útil de Los Rodamientos de Rodillos - Banner

La Grasa Conductiva de Plata Circuitworks Maximiza El Rendimiento Y Vida Útil de Los Rodamientos de Rodillos

En el contexto de la operación de las máquinas, los rodamientos de elementos rodantes o soporte de rodamientos soportan elementos giratorios de la máquina y transportan sus cargas mientras minimizan la fricción. La degradación de los rodamientos de rodillos durante el funcionamiento de la máquina puede provocar una falla que puede detener el funcionamiento de la máquina por completo. En una instalación industrial con equipo pesado o maquinaria que depende de los rodamientos de rodillos, cualquier mal funcionamiento en los rodamientos de rodillos podría resultar en un mantenimiento reactivo no deseado. Para evitar este escenario, es importante identificar y predecir las posibles causas de la falla, permitiendo en su lugar el mantenimiento predictivo planificado.

Este artículo tiene como objetivo profundizar en las razones subyacentes de las fallas en los rodamientos de rodillos. En particular, los efectos eléctricos y de lubricación se analizan en detalle junto con algunos procesos mecánicos que conducen a una operación de la máquina sin fallas. Finalmente, se destaca la grasa conductiva de plata CircuitWorks de Chemtronics para superar las causas de falla.

¿Qué Son Los Rodamientos de Rodillos?

Los rodamientos de rodillos que se muestran en la Figura 1 son los componentes mecánicos más abundantes utilizados en la industria. Encuentran sus aplicaciones en vagones de ferrocarril, motores eléctricos, cajas de cambios, máquinas CNC y cintas transportadoras. Los rodamientos de rodillos están compuestos por dos pistas (anillos) separadas por un grupo de bolas/rodillos.

Figura 1: Rodamiento de rodillos

Picaduras Eléctricas de Rodamientos de Rodillos

La lubricación adecuada de los rodamientos de rodillos dentro de los rodamientos es indispensable para reducir el desgaste y prevenir la corrosión. Las grasas convencionales contienen aceite que sirve para este propósito lubricante. Con una mayor velocidad de rotación, esta grasa lubricante separa las pistas de rodadura de los rodamientos de rodillos. Con presión adicional, la grasa se escurre y solo queda una capa delgada del aceite aislante lubricante entre los bolas rodantes y las pistas de rodadura de los rodamientos.

En algunas aplicaciones (p. ej., vehículos ferroviarios, motores de tracción y compresores), la exposición del contacto de metal lubricado (p. ej., el contacto entre bolas rodantes y anillos en la Figura 2) a un campo eléctrico hace que fluya una corriente a través de este contacto de metal lubricado. Una diferencia de voltaje crea un campo eléctrico, lo que provoca un flujo de corriente. Un ejemplo muy común es cuando el electrodo de soldadura por arco (terminal positivo) entra en contacto con el metal de trabajo (terminal negativo/tierra eléctrica). El circuito eléctrico se completa y una gran corriente fluye a través del metal de trabajo hacia el suelo. Si este metal de trabajo tiene rodamientos de rodillos, la corriente también intentará fluir a través de los rodamientos.

Debido a este flujo de corriente, la grasa entre las bolas de los rodillos y los anillos del rodamientos (que se muestra en la Figura 2) se deteriorará. En motores eléctricos y alternadores, los niveles de voltaje son más altos y, por lo tanto, existen campos eléctricos más fuertes. Esto puede causar chispas que derriten las superficies metálicas. Esto conduce a Picaduras eléctricas; el deterioro de la superficie metálica causado por la descarga eléctrica a través de la capa delgada de aceite aislante en los rodamientos de rodillos. El paso de la corriente eléctrica genera partículas metálicas, que deterioran el lubricante y la superficie metálica. Este lubricante deteriorado vuelve ásperas las superficies de los rodillos y genera marcas de rebordes. Cuando estas superficies rugosas entran en contacto entre sí, generan vibraciones que perturban el funcionamiento estable de la máquina. Además, también se genera ruido ambiental no deseado. Las Picaduras eléctricas son un factor importante que conduce a la sustitución prematura de los rodamientos de rodillos.

Cuando la corriente comienza a fluir a través de un contacto de lubricación, la grasa convencional actúa como un material no conductor debido a su resistividad de alto volumen (Ω.cm). Si la resistencia de este contacto es muy alta, se acumula electricidad estática en forma de un voltaje igual al voltaje de ruptura del aislador, lo que provoca una ruptura eléctrica y un arco eléctrico. Este es un problema bien conocido en trenes en los que el raíl sirve como conexión a tierra y la corriente residual tiene que pasar a través de los rodamientos [2]. Las Picaduras eléctricas no se notan cuando la densidad de corriente eléctrica es inferior a 1 A/mm2.

 

Estudio Experimental de Las Ventajas de La Grasa Conductora

Un experimento estudió el rendimiento de los rodamientos de rodillos lubricados en presencia de un flujo de corriente [3] (Figura 2). Un DC de 6A fluye desde el anillo exterior al interior. La prueba se realizó con siete grasas que incluían materiales conductores y no conductores. Se usaron partículas esféricas muy pequeñas de negro de carbón (CB) como conductores. Las propiedades del material se resumen en la Figura 3.

Figura 2: Configuración experimental para prueba de rodamiento de rodillos [3]

 

Usando grasa no conductora A, aparecieron marcas de rebordes en la superficie de rodadura del aro interior después de 88 horas de funcionamiento. Con la grasa conductora B, no aparecieron marcas de crestas incluso después de 100 horas de funcionamiento. Además, a diferencia de un perfil de voltaje constante obtenido con la grasa conductora B, se observó un aumento en el voltaje con la grasa no conductora A [3]. También se observó un aumento significativo de las vibraciones con la grasa no conductora A. Los resultados se muestran en la Figura 4.

 

Grasa

Aceite Base

Espesante

Material Conductor

Penetración

Resistividad de Volumen (Ω * Cm)

Viscosidad del Aceite Base A 40°C (Mm2/X)

A

Aceite mineral

Complejo de litio

No

310

>1.0 x 107

101

B

Poliolefina

CB

CB

259

6.7 x 101

30.5

C

Ester

CB

CB

220

4.1 x 101

33.2

D

Aceite de flúor

CB

CB

224

5.5 x 102

400

E

Poliolefina

CB

CB

430

1.7 x 103

30.5

F

Ester

CB

CB

430

1.7 x 102

33.2

G

Aceite mineral

Complejo de litio

CNT

211

5.6 x 104

101

Figura 3: Propiedades de las grasas utilizadas [3]

 

Figura 4: Comparación de rendimiento de grasas conductoras y no conductoras [3]

 

El rendimiento deteriorado de los rodamientos en el caso de grasa no conductora (grasa A) se atribuye a la densidad de la corriente. La densidad de la corriente es alta para la grasa A principalmente porque se forma un canal eléctrico para la corriente solo en el área de contacto rodante. Por el contrario, con la grasa conductora (Grasa B) hay más de un canal eléctrico para el flujo de corriente.

La grasa conductora proporciona un camino más fácil para el flujo de la corriente. En consecuencia, la densidad de la corriente (A/mm2) es menor en este caso y, por lo tanto, existen muy pocas posibilidades de Picaduras eléctricas. Esta condición se muestra en la Figura 6. Otra diferencia clave está en la resistividad del volumen (Ω.cm) de las dos grasas, como se muestra en la Figura 3. Otra consideración es que con la grasa no conductora, es probable que se produzcan chispas en el área de contacto del rodillo si no se descarga la electricidad estática.

Grasas Conductoras Vs. Dieléctricas

Generalmente, la conductividad no está prevista en piezas lubricadas. Es por eso que el uso de grasas conductoras no se ha informado ampliamente en la industria y se consideran solo para aplicaciones específicas. En comparación con las grasas dieléctricas, las grasas conductoras son mucho más caras. Aunque ambos tipos de grasas brindan una buena lubricación, las grasas dieléctricas no son conductoras y evitan el flujo de corriente. Las grasas conductoras también se utilizan en lugares eléctricos desiguales o ásperos para cubrir imperfecciones microscópicas y hacer un camino continuo entre los contactos eléctricos. Las finas partículas de metal llenan los vacíos en los metales de conexión. Las grasas conductoras pueden ayudar a ahorrar costos al proporcionar una solución económica de conexión a tierra o conductora, en lugar de gastar mucho dinero en costosas soluciones de hardware para abordar el mismo problema. A diferencia de las grasas dieléctricas, las grasas conductoras son térmicamente conductoras. Sin embargo, en equilibrio con las características adicionales proporcionadas por las grasas conductoras, se debe tener mucho cuidado al aplicarlas, ya que pueden crear cortocircuitos eléctricos no deseados.

Figura 5: Picaduras eléctricas en el rodamiento [4]

 

Figura 6: Formación de canales eléctricos en rodamientos de rodillos [3]

 

El Uso de La Grasa Conductora Circuitworks Para Una Mayor Conductividad Eléctrica Y Térmica

Al ser el metal más conductor del mundo, la plata (Ag) es la mejor opción para la fabricación de grasa conductora. El valor de conductividad de la plata es 6.30 x 107 S/m, que es mayor que el cobre, el oro y todos los demás metales. La plata es un metal costoso y se prefiere en aplicaciones donde se desea una alta conductividad en una distancia pequeña. En comparación con las grasas conductoras de carbono convencionales, las grasas conductoras de plata ofrecen una mayor conductividad eléctrica y térmica.

Chemtronics ha estado ofreciendo productos de alto rendimiento y alta calidad a sus clientes desde 1958. La grasa conductiva de plata CircuitWorks, con propiedades de lubricación comprobadas, protección contra la humedad, oxidación y otros factores ambientales, también proporciona la máxima conductividad eléctrica y térmica. El lubricante de silicona avanzado es compatible con metales, gomas y plásticos. Con polvo de plata pura como conductor utilizado, la grasa conductora de plata CircuitWorks controla la descarga estática, evita la acumulación de voltaje y es adecuada para usar en circuitos de tierra. También es una excelente opción para la protección contra el desgaste mecánico en interruptores giratorios, potenciómetros, conectores deslizantes y anillos colectores.

Para obtener más información, comuníquese con su especialista en aplicaciones de Chemtronics al 678-928-6534 o info@itwcce.com.


Referencias

[1]

B. &. E. Services. [En línea]. Disponible: https://www.brgandeng.co.uk/1_10_ball-roller-bearings.html. [Consultado el 19 de enero del 2022].

[2]

S. N. L. Erland Eriksson, "Resistividad eléctrica y conductividad de las grasas: un estudio inicial", Ciencia de la lubricación, vol. 15, núm. 1, págs. 33-49, 2002.

[3]

J. SUZUMURA, "Prevención de picaduras eléctricas en rodamientos por grasa eléctricamente conductora", Informe trimestral de RTRI, vol. 57, núm. 1, págs. 42-47, 2016.

[4]

L. N. P. V. Miroslav Vaculka, "Estudio de caso de criterios multiaxiales para la fatiga por contacto rodante de aceros para rodamientos,"Congresos Web de MATEC, vol. 165, pág. 7, 2018.

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