TRABAJO FINAL LUBRICACION IIUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN

Medellín, Junio de 2012

Grupo de trabajo No 4

Nombre del líder: Yoiner Barrera Grajales

Nombre de los integrante: 1. Cristian David Duque Zuluaga

2. Juliana Jaramillo Valencia

1- Suponga los datos que crea necesarios y calcule el aceite, grado ISO y tipo de aditivos Extrema Presión (si los requiere), para los rodamientos de una bomba centrífuga, que bombea petróleo crudo y cuya temperatura de operación varía entre 70º y 80ºC.

La máquina de trabajo es una Bomba Centrífuga DIN-FOOD1 la cual tiene como especificación técnica una velocidad de 3600 RPM (n) , y está suspendida en rodamientos rígidos de bolas FAG6040M. Se prosigue a calcular la velocidad límite del fabricante:

Vellimite=4800min−1

Transformando la velocidad a unidades de RPM se obtiene:

ng=30159.289 RPMn ´ g=(0.95)ng

n ´ g=(0.95)(30159.289)n ´ g=28651.3246 RPM

Relacionando la velocidad de la bomba con la velocidad a de los rodamientos se obtiene:nng

= 360030159.289

nng

=0.11937

A continuación se prosigue a evaluar éste valor en el Gráfico 14.10(a) del libro de Tribología y Lubricación Industrial y Automotriz, y usando la curva I que delimita el tipo de rodamiento rígido de bolas para carga radial, y se encuentra que la viscosidad es 25cst .

1 Ficha técnica bomba centrífuga DIN-FOOD- Extraído de: www.inoxpa.com/file/8962.html

1

Con la viscosidad de 25cst antes calculada y con una temperatura promedio de 75 °C se identifica en el Gráfico 5.1 el grado ISO del aceite, el cual fue un aceite mineral grado ISO 150, considerando un rodamiento rígido de bolas.

Básicamente para la verificación de los aditivos de extrema presión del aceite lubricante se calcula el factor de seguridad de la película lubricante λ.

h0=CD∗( ln )0.74

Datos:C=8,65∗10−4

n=3600 rpm.

L=70 s∗( 1min60 s )=1.17minD=310mm∗( 1m

1000mm )=0,310m .El espesor de la película lubricante es, h0=0.12897 μm.

Se prosigue a calcular el valor de λ:

λ= σh0

2

Del Gráfico 14.10(b), se considera σ=0.059 μmque es valor típico para rodamiento de bolas.

λ=0,45747

Como el intervalo 0.11< λ<0,5 ,se tiene un tipo de lubricación elastohidrodinámica (EHL), y se tiene que utilizar aditivos de extrema presión de segunda generación (EP2).

2- Calcule el grado ISO de un aceite sintético para lubricar estos rodamientos. Cuál se espera que sea la nueva temperatura de operación.

Aceite sintético Shell ISO 150 EP HD, 25.8cst

100 ° C , del catálogo del fabricante se identifican las

siguientes características del aceite:

Tomado de www.apps- shell mexico.com/.../ Shell %20 Omala %20Fluid%20HD.pdf

Aceite mineral ISO 150

3

Aceite sintético ISO 150

Aceite sintético ISO 100

Luego de la transposición de líneas para cada tipo de lubricante se puede concluir que el aceite sintético recomendado para esta situación es un ISO 150 EP.

3- Si se toma la decisión de enfriar el aceite de la bomba centrífuga mediante un sistema de enfriamiento externo que deja el aceite sintético a una temperatura entre 50º y 55ºC, cuál es el nuevo grado ISO del aceite sintético.

Para éste nuevo caso de estudio se toma una temperatura de operación de 55 ºC, y se tiene el siguiente resultado:

Analizando la gráfica anterior se identifica que el nuevo aceite recomendado para esta nueva situación es un ISO 46, ahora se prosigue a calcular el nuevo aceite sintético. Para el siguiente

4

caso se supone un aceite sintético Akron Vektor del cual se muestras las características en la siguiente tabla:

Tomado de http://www.lubricantespremium.com/akron/VEKTOR%20S-HYD.pdf

Aceite mineral ISO 46 Aceite sintético ISO 46

Aceite sintético ISO 46

5

El nuevo grado ISO del aceite, es un aceite sintético ISO 46 EP como se muestra en la gráfica anterior.

4- Especifique las pruebas de laboratorio que se le harían periódicamente al aceite sintético y los valores máximos permisibles. a. ASTM D-95 y ASTM D-96: Identificar el porcentaje de agua y porcentaje de sedimentos

que contiene el aceite utilizado, se realizará cuando se sospeche que existe alguna cantidad de agua en el reductor de velocidad. El valor máximo permisible es de 0,2%.

b. ASTM D-189: Prueba para la bomba centrifuga por encima de los 80°C de temperatura de operación, para conocer la cantidad de carbón en el aceite sintético. El valor máximo permisible es del 0.9% en peso de carbón y el valor mínimo permisible es del 0.1% en peso de carbón.

c. Prueba ASTM D-445 y ASTM D-88: Analizar el grado de viscosidad del aceite a 100°C y a 40°C, para conocer el estado de desgaste del aceite. El valor máximo permisible para esta prueba es del 25% más viscoso que el normal y el valor mínimo permisible es de 15% por debajo de lo normal.

d. Prueba ASTM D-1401 y ASTM D-2711: Información acerca de la cantidad de aditivos anti emulsionantes que le todavía hay al aceite, se realizaría cuando exista contacto con agua. Se considera que el aceite tiene buena demulsibilidad si este se separa totalmente del agua en 1 minuto.

e. Prueba ASTM D-665: Información sobre la herrumbre sobre el hierro y el acero, causada por el agua y el aire en el aceite, el resultado proporciona la decisión de seguirse o no utilizando el aceite.

f. Prueba ASTM D-664 y ASTM D-974: Conocer el nivel acides del aceite usado, se realiza para conocer la vida útil del aceite, si esta prueba arroja un valor de TAN igual o mayor a

1.5mgKoHgracus

, se debe incrementar 0,3 por utilizar aceites con EP.

g. ASTM D-130: Información acerca de la tendencia del aceite para provocar corrosión en los metales blandos.

h. ASTM D-1266: Indica la cantidad de azufre que contiene el aceite (EP).i. ASTM D-808: Indica el contenido de cloro en el aceite tipo EP.

5- Qué elementos asociados con la lubricación requiere la bomba centrífuga para garantizar su correcta lubricación.

Para una correcta lubricación como primer elemento debe de tener una correcta entrada de lubricante sin interrupciones ni taponamientos en mangueras del fluido.

6

Entrada de fluido lubricante2

Drenaje y tapón de drenaje3

6- Un alto nivel de aceite en los rodamientos de la bomba centrífuga afecta cuál de las 4 herramientas de la confiabilidad.

El aumento en el nivel de aceite en los rodamientos de la bomba afecta los siguientes criterios:Como existe mayor cantidad de fluido se producirá mayor fricción fluida lo que aumentará la temperatura del fluido y por consiguiente la temperatura de operación del rodamiento aumentará, por consiguiente la viscosidad del aceite lubricante disminuirá y podría ocurrir contacto metal – metal y soldar las piezas rotativas del sistema, también puede aumentar la cantidad de vibraciones desalinieamiento del eje que conlleva menor eficiencia de la bomba, ruptura de la película lubricante y aumento de fricción, por lo que se deberá recalcular el lubricante usado.

2 Imagen extraída de:http://www.monografias.com/trabajos82/rodamientos/image026.gif3 Imagen extraída de :http://www.monografias.com/trabajos71/bombas-agua-radiador/image001.jpg

7