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Elaboración de la grasa-lubricante de rodamientos de altas cargas Introducción: Una grasa lubricante es un material semifluido formada por un agente espesante, un aceite base y, normalmente, una serie de aditivos. La naturaleza y porcentajes de los componentes de la grasa dependen mucho de las aplicaciones va a estar destinada. La que nosotros trabajaremos es una grasa lubricante para altas cargas en los rodamientos con las características siguientes:  Aceite Base- Mineral 75%-96%  Espesante Jabones metálicos complejos 3%-25%

Las principales propiedades, o ventajas, que deben tener las grasas frente a un aceite son: Ser capaz de formar una película lubricante lo suficientemente resistente como para separar las superficies metálicas y evitar el contacto metal-metal (reduciendo la fricción y el desgaste). Características de arranque en frío. El lubricante debe de permanecer retenido en el punto de engrase debido a que la frecuencia de re lubricación por fluido lo hace económicamente injustificable. Protección frente a la corrosión. En máquinas donde no es factible hacer llegar un fluido mediante un sistema de conducción o colocar un depósito debido a la configuración de la máquina. Alimentación de lubricante adicional. Sin embargo, también posee una serie de desventajas que se deben tener muy en cuenta: Menor capacidad de enfriamiento/transferencia de calor. Limitaciones de velocidad en los rodamientos. Menor estabilidad al almacenamiento. Falta de uniformidad. Problemas de compatibilidad. Menor resistencia a la oxidación. Control de la contaminación. Dificultad de controlar el volumen. Aceite Base El aceite lubricante es el mayor contribuyente de una grasa (75-96%), por lo que influye mucho en las características y el comportamiento de la grasa. Al elegir una grasa, primero se debe escoger el aceite base ya que es el componente de la grasa que va ejercer la labor de lubricación. BASE MINERAL Las bases minerales son obtenidas mediante la destilación del crudo. pueden ser tanto de origen parafínico como nafténico. BASES PARAFÍNICAS Son las más ampliamente utilizadas. Son relativamente estables a altas temperaturas, pero, debido al alto contenido en parafinas que poseen, no funciona satisfactoriamente a bajas temperaturas.

BASES NAFTÉNICAS Estas bases a altas temperaturas son menos estables que las parafínicas. Circulan bien a bajas temperaturas. Si se utilizan estas bases se deben añadir inhibidores de la oxidación. En algunas aplicaciones se utilizan nafténicos con índices de viscosidad medios o bajos porque tienen un bajo contenido en ceras, lo que mejora el funcionamiento a bajas temperaturas. INFLUENCIA DE LAS BAJAS TEMPERATURAS EN LAS BASES Las grasas no cambian de estado, pero sufren un proceso e endurecimiento (aumento de consistencia) que se asimila a la congelación. La rapidez de este proceso depende de la naturaleza de la grasa. Si la base de la grasa es un aceite sintético, el aumento de consistencia es menor que en el caso de una grasa mineral para las mismas condiciones de temperatura. Este efecto está relacionado con la bombeabilidad de las grasas a bajas temperaturas (si se quiere asegurar la bombeabilidad de una grasa a bajas temperaturas, se deberá utilizar una grasa que tenga como base un aceite sintético)

Espesante El agente espesante proporciona una red tridimensional, similar a la estructura de una esponja, que retiene el lubricante entre sus poros. La función de dicho espesante es actuar de manera permeable a modo de depósito e aceite, permitiendo la liberación de este para lubricar la zona requerida durante el funcionamiento (cuando se ejerce una cierta presión sobre la grasa por el efecto del peso del elemento a lubricar se libera cierta cantidad de aceite que permite la lubricación) y su absorción cuando cesa dicha solicitud para evitar las fugas y las perdidas por evaporación. Este ingrediente solidificador va a determinar la calidad final y el tipo de aplicación de la grasa (es el que le confiere propiedades tales como resistencia al agua, capacidad de sellado y resistencia a altas temperaturas sin variar sus propiedades ni descomponerse).

Cantidad de espesante (Consistencia de la grasa) La consistencia de una grasa aumenta proporcionalmente con la cantidad de espesante añadida. Consistencia en función de la viscosidad del aceite base Dependiendo de la viscosidad del aceite base, necesitaremos más o menos cantidad de espesante. Un aceite poco viscoso, necesitara una consistencia mayor, es decir, una red más tupida, para que el aceite no escape. En cambio, los aceites más viscosos necesitaran una consistencia menor para permitir una buena liberación del mismo. Consistencia en función del uso de la grasa (igualdad de viscosidad del aceite base) Dentro del mismo tipo de grasas (con igual viscosidad y tipo de aceite base), se seleccionará la grasa de menor consistencia para los casos de lubricación centralizada y la de mayor consistencia para aquellos casos en que se quiera sellar o evitar la contaminación por elementos extraños, agua, polvo, productos de proceso. CLASIFICACION DE ESPESANTES Existen diferentes tipos de espesantes. Se pueden clasificar como jabones metálicos simple/complejos, espesantes con base no jabonosa, e inorgánicos. En función de que se quiera uno u otro su fabricación es diferente. JABONES METALICOS Los jabones se fabrican mediante la reacción de una sustancia alcalina o alcalinotérrea (normalmente un hidróxido metálico) y un ácido graso o ester de origen vegetal o animal bajo condiciones de temperatura, presión y agitación. A esta reacción se la conoce como saponificación. Como el jabón obtenido tiene una parte con naturaleza inorgánica las moléculas del espesante son solo parcialmente solubles en aceite. El resultado es una reticulada microscópica formada por fibras de 4 a 10 micras cuyos poros retienen el lubricante. JABONES SIMPLES Los jabones de litio se utilizan como espesantes de grasas lubricantes en aplicaciones de alta temperatura. poseen puntos de fusión superiores a los jabones convencionales de sodio o potasio (punto de gota de 180° c, y temperatura máxima de servicio de 140° Las grasas con dichos espesantes, son resistentes a la perdida de consistencia y a las fugas. Poseen excelentes propiedades anti herrumbre y corrosión Tienen una moderada resistencia al agua Los aditivos en estas grasas funcionan mejor que en otros medios posee excelentes propiedades selladoras.

JABONES DE CALCIO Suelen ir acompañados de agua debido a que se le adiciona para darle mayor estabilidad. se forman haciendo reaccionar un ácido graso con hidróxido cálcico en un medio de aceite mineral. La apariencia es de fibras empaquetadas con una textura suave.   

Son los más baratos y no emulsionan con el agua (no sufren transiciones de fase y se pueden bombear bien). Tienen una baja estabilidad térmica (bajo punto de gota) y buena estabilidad mecánica. Tienen muy buena resistencia al agua. Se usan para lubricar bombas de agua, maquinas que funcionan en condiciones suaves.

Las hay de dos tipos:  

Estabilizados con agua cuya temperatura máxima de trabajo es de 90 °C Derivados del 12- hidrostático, que son más estables térmicamente que las de calcio hidratado (temperatura máxima de trabajo (120 - 130 ° C))

JABONES DE ALUMINIO   

Su apariencia es como un gel suave Tienen un bajo punto de gota (110° C) y una buena resistencia al agua. Se usa para aplicaciones húmedas y para lubricar cojinetes de baja velocidad

JABONES DE SODIO Se forman haciendo reaccionar un ácido graso con hidróxido sódico en un medio de aceite mineral. tienen una textura Fibrosa áspera.     

Tienen puntos de gota bastante altos Posee una mala resistencia al agua, pero excelentes propiedades anti herrumbre y corrosión Son adecuados para equipos que requieran lubricación frecuente, aunque su uso es bastante reducido por su poca versatilidad y su facilidad a hidratarse. Además, son susceptibles a transiciones de fase y endurecimiento. Puntos de gota de aproximadamente 200°C

JABONES COMPLEJOS Los jabones complejos se han desarrollado para satisfacer las condiciones más rigurosas de temperatura de las maquinas modernas. La estructura del espesante se forma cuando se hace reaccionar simultáneamente un derivado de ácido graso con otros compuestos polares, llamados agentes complejantes, junto con un componente básico estos agentes complejantes suelen tener un peso molecular que el derivado del ácido graso. Entre los jabones complejos podemos mencionar los siguientes:   

Jabones complejos de Litio. Jabones complejos de Aluminio. Jabones complejos de Calcio.

Objetivo: Describir el proceso de fabricación de la grasa que ocupan los rodamientos de altas cargas. Localización SKF de México es una de las muchas fábricas que SKF opera a nivel mundial, en las que la calidad, el servicio y las especificaciones técnicas se mantienen constantemente. SKF posee la tecnología de punta para la elaboración de sus productos. Desde que el rodamiento pasa por un proceso meticuloso de esmerilado y ensamblaje, hasta la entrega del producto en sí, la compañía tiene aparatos, maquinaria y, sobre todo, un grupo de gente con un alto nivel técnico especializado en la manufactura de elementos rodantes y en proveer servicios de consultoría. SKF Puebla es bien conocido por la fabricación de productos-Y y de soportes TRB, así como la fabricación de algunas grasas del tipo LGBH Las Chumaceras con rodamiento tipo Y comprenden una inserción para rodamiento tipo Y una caja que tiene un alma esférica pero cóncava. Las unidades de rodamiento tipo Y están listas para su montaje, engrasadas y selladas, lo cual permite compensar errores iniciales de alineamiento. En SKF Puebla tenemos 4 canales de producción para Soportes-Y y 4 para Chumacera con rodamiento tipo Y: Las cajas de las unidades son producidas en una variedad de diseños y diferentes materiales, también en distintos canales. Las cajas son recibidas en la fábrica ya pintadas. Macro Localización Puebla México Micro localización Dirección: Zona Industrial Norte, Autopista México KM 125, El Conde, 72014 Heroica Puebla de Zaragoza, PUE Alcance Explicar el proceso de fabricación de la grasa de rodamientos, en su tipo de grasa LGHB2 según el proyecto solicitado adjunto y con un plazo máximo de 12 sesiones (12 semanas). Justificación Se explica el proceso de fabricación de la grasa para rodamientos en su apartado de altas cargas, con el fin de comparar otros procesos químicos involucrados en las industrias. Para el entendimiento de la utilización de equipos especializados.

Descripción del Proceso en marmita SINTAXIS O ANALISIS FUNCIONAL CON EQUIPOS Y ACCESORIO PROPUESTO        

Olla: capacidad 70 Kg, doble camisa. Paletas con sus respectivos raspadores de teflón acopladas a un motor. reductor (velocidad 60RPM) y que giran en los dos sentidos para una mejor agitación. La entrada de vapor es para calentamiento y la entrada de agua es para el enfriamiento, el agua caliente va a una torre de enfriamiento. Entrada de materia prima (sebos, aditivos, material alcalino, aceite básico en tambores). Entrada de aceite básico proveniente de un manifold que tiene sus válvulas de control y medidores de flujo con compensadores de temperatura 60/60ºF. Válvula tipo Globo que va a la línea de llenado. Molino coloidal para apretar la grasa en caso de ser necesario, con su respectiva válvula, cuando funciona el molino hay una recirculación de la grasa. Neplo para entrada de aire.

Matriz de materias primas Características fisicoquímicas y mecánicas de las grasas CARACTERITICAS TEXTURA RESISTENCIA AL CALOR RESISTENCIA A ESFUERZOS MECANICOS RESISTENCIA AL AGUA RESISTENCIA TEMPERATURA PUNTO DE GOTEO

CALCIO LISA MEDIANA 60ºC A 70ºC MEDIANA

LITIO LISA MUY BUENA MUY BUENA

BUENA MALA

BUENA MUY BUENA

100ºC

180ºC A 200ºC

ANALISIS DE LABORATOROS PRACTICADOS A LAS GRASAS LUBRICANTES  

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NÚMERO DE SAPONIFICACIÓN: Es el número de miligramos de Hidróxido de Potasio consumido por un gramo de la muestra. PUNTO DE GOTEO: El punto de goteo en grasas es una indicación de la temperatura aproximada a la cual la grasa comienza a perder su consistencia, característicamente asociada con las grasas. PENETRACIÓN: Es una medida de la consistencia de las grasas, y es la profundidad en décimas de milímetro, que un cono estándar penetra una muestra colocada en una copa estándar bajo prescritas condiciones de peso, tiempo y temperatura. La penetración depende de si la consistencia ha sido alterada por manipuleo o agitación. PENETRACIÓN TRABAJADA: Es la penetración tomada en una muestra inmediatamente después de que ha sido llevada a una temperatura de 25ºC y ha recibido una agitación prescrita. PENETRACIÓN SIN TRABAJAR: Es la penetración a 25ºC de una muestra que prácticamente no ha sufrido mayor manipuleo o agitación. PENETRACIÓN DE BLOQUE. - Es la penetración a 25ºC de una muestra que es lo suficientemente dura como para mantener su forma. VISCOSIDAD EN GRASAS: Un factor importante en la utilización de una grasa es su característica de fluidez. La grasa debe funcionar como un fluido viscoso tan pronto es aplicado en su función de servicio.

Materia prima utilizada Materiales grasos Sebo duro- alta acidez Aceite de palma 12 OH ácido esteárico Sebo 65% FFA Sebo 5% FFA Materiales alcalinos Hidróxido de sodio Hidróxido de litio Hidróxido de calcio

Promedio SV 0 SN 196 101 189 205 207 PROMEDIO DE PUREZA 95%-96% 57%-53% 96.5%

SV= Valor de Saponificación SN= Numero de Saponificación FFA= Free Fatty Acid

Matriz de 2 operaciones involucradas PROCESO DE ELABORACION PARA UNA GRASA De calcio MULTIPROPOSITO NGLI GRADO 2 MEZCLA: 5.000kg 1.- Cargue en la marmita (olla) 80gal. de agua (304kg) y 69kg de CAOH. H20. 2.- Empiece el calentamiento y agitación. Ponga aire a presión en la línea de drenaje con la válvula de la marmita completamente cerrada. El suministro de aire ayuda a mantener el hidróxido de litio de fugas dentro de la línea de drenaje. 3.- Agite durante 5 o 10 minutos y adicione 300gal de aceite nafténico pesado y 342 kg de 12OH acido esteárico. 4.- Continúe la agitación y calentamiento. A 80ºC – 95ºC, la mezcla comenzará a espesarse de tal manera que el aire a presión debería ser removido de la línea de drenaje. 5.- Continúe la agitación y calentamiento y a 120ºC adicione 200 gal. de aceite mineral pesado a razón de 30 GPM. 6.- Continúe la agitación y calentamiento hasta 200ºC. 7.- A 200ºC pare el calentamiento. *Empiece el enfriamiento con 140 gal. De aceite mineral pesado aproximadamente a 90 GPM máx. 2 minutos. 8,- A 150ºC adicione 663 gal. de aceite y continúe el enfriamiento y a 105- 95ºC adicione 25kg de di fenilamina (DPA). A esta temperatura pasé la grasa por el molino (0.006"espacio libre) y enviar una muestra a laboratorio para control de penetración (270-275 l/10mm) *Enfrié con (agua o aceite) dentro de la chaqueta de la marmita) Operaciones Operación

Función

Nomenclatura

1

Almacenar

M1

2

Suministrar aire

V1

Condición de operación 80 GALONES Y 69 KG DE CAOH SUMINISTRAR AIRE DE 1 A 3 ATMOESFERAS

Una marmita es un recipiente de la familia de las ollas que dispone de una tapa para aprovechar el vapor, y una o dos asas. Para la RAE es olla exclusivamente metálica, aunque en el uso popular del término en la mayoría de los países de habla hispana, la marmita es sinónimo de olla, puchero o cazuela, y, por tanto, puede estar hecha de los materiales comunes a dichos útiles de cocina, desde el barro hasta la cerámica más sofisticada, pasando por el vidrio, aleaciones metálicas, etc.

La válvula de aire y vacío permite la entrada de grandes caudales de aire al sistema durante el drenaje corriente o en caso de reventones, evitando la formación de condiciones de vacío. Cuando la tubería se vacía, y a medida que baja el agua, la válvula se abre (por el descenso del flotador) e introduce grandes caudales de aire con una baja presión negativa (de pocos centímetros). Al llenarse la tubería, la válvula libera grandes caudales de aire. Compendio del equipo Utilizado Bomba Centrifuga http://www.bocasa.com.mx/ Adjunto Hoja de especificaciones Caldera http://www.myrggo.com.mx/calderas_myrggo_dry-back_10-60.html adjunto hoja de especificaciones Contendor de grasa LGHB2 http://www.cienytech.com/catalogos/Seguridad/Recipientes.pdf HOJA 6 ARTICULO 136 (BIDON PARA DISOLVENTE) Motor para marmita http://www.baldordistribuidora.com/framemotoresca01.htm Compresores http://cbscompresores.com.mx/cabezal-cbs-xv-5535-15-hp/ Especificaciones en Pagina Termometro http://www.e-berman.info/spa/prod/termometros-termometros_analogicostermometros_de_esfera-con_esfera_orientable_articulada-tg89diametro_de_esfera_150_mm_927.html adjunto hoja de especificaciones Manómetros http://www.priisa.com.mx/p_presion.html adjunto hoja de especificaciones Válvula Müller compuerta y de flotador http://www.muellercomercial.com/mx/valvulas.pdf Hoja 3 modelo 150 Wog

Bibliografía http://www.skf.com/group/splash/index.html http://www.bocasa.com.mx/ http://www.muellercomercial.com/mx/valvulas.pdf http://www.priisa.com.mx/p_presion.html http://www.e-berman.info/spa/prod/termometros-termometros_analogicostermometros_de_esfera-con_esfera_orientable_articulada-tg89diametro_de_esfera_150_mm_927.html http://www.myrggo.com.mx/calderas_myrggo_dry-back_10-60.html 1.-Motores térmicos (ESPOL) por Donald Marter. 2.-Fundamentos de termodinámica por Van Wylen. 3.-Manual de lubricación Ing. Roberto Garces (Texaco) 4.-Manual de lubricación PVD. 5.-Manual de lubricación MOBIL. 6.-Tesis de grado “Estudio sobre el rendimiento de Grasas y Aceites Lubricantes para Motores” del Ing. César Gambarroti” 7.-Manual Moderno para la Fabricación de Jabones por Ricardo Ferrer. 8.-Tecnología Moderna del Petróleo por Bondi, A. 9.-Boletín Mensual sobre Lubricación y Mantenimiento por WEARCHECK. 10.-ALBARRACIN, Pedro. Lubricación industrial y automotriz. Editorial Omega. 11.-WITTEFF, Harold A. REUBEN, Bryan G. Productos químicos orgánicos Industriales. 12.-AUSTIN, George. Manual de productos químicos en la industria 13.-Web page. http://www.Noria.com.mx 14.-Web page. http://www.ursa-texaco.com 15.-Web page. http://www.bplubricantes.es/ 16.-Web page. http://www.quakerstate.com.mx/

Universidad Tecnológica de México Campus Cuitlàhuac

Procesos Industriales Profesor: A. Alejandro Rocha M.

Anteproyecto “Elaboración de grasa de altas cargas” “LGHB2” 02 de diciembre 2015

Dávila Del Rio Omar Juan Pablo