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EL MOLINO DE BOLAS UNA ESCUELA EN MATERIA DE LUBRICACIÓN. Por: Ing. Galo Eduardo Ruiz M. Especialista en Equipos Rotativos Analista de Aceite Certificado Internacional MLA-II-000747 Profesor de la Universidad de Carabobo Febrero, 2011

Presentación: El Molino de bola es adecuado para moler minerales u otros objetos, es utilizado ampliamente en los campos de Selección de mineral, Material de Construcción y Química, dividido en moler tipo seco y mojado. Según el método de salida de minerales, se divide en tipo rejilla y desbordar. Pero más allá de lo que representa como un equipo de gran importancia dentro de los procesos de molienda, nadie se imagine la escuela de Lubricación que dicho equipo representa. Para ello haremos una breve descripción de los equipos que conforman dicho SISTEMA. 1.- Elemento Primario Conductor:  Referido   Referido a un motor eléctrico, de gran tamaño, con RPM cercanas a las 1800, y con potencia de hasta 400 HP, cuyo rotor está soportado sobre cojinetes deslizantes. 2.- Caja Reductora:   Corresponde al segundo equipo en la continuación de la transmisión de la fuerza y potencia, acoplado al motor, por lo que posterior a éste se encuentran dos dispositivos de control mecánico, como lo son el “CLUTCH” y el  “ACOPLE”. La Caja Reductora es la encargada de reducir la velocidad giratoria del

 

motor a un rango entre 250 y 300 RPM. Los engranajes, rodamientos y ejes en su interior, están sumergidos en aceite. 3.- Sistema: Eje - Piñón – Chumaceras: El eje de éste sistema sale de la Caja Reductora, y se apoya en dos chumaceras, en el medio de las cuales se encuentra un Piñón el cual engrana con la Enorme Corona dentada que envuelve el cuerpo del Molino de Bolas. Las Chumaceras contienen rodamientos, los cuales están lubricados por grasa; mientras que el Piñón al igual que la “Gran” Corona dentada, se recubre por lubricantes asfálticos. de alto grado de Viscosidad conocido como Asfaltenos ó lubricantes 4.- Tambor Giratorio : Este gran cilindro, el cual debido a la relación del engranaje entre el Piñón y la Corona, se efectúa una reducción de RPM desde la salida de la Caja reductora, hasta valores que oscilan entre 16 y 20 RPM. A éste gran Tambor, lo mueve un rotor, que se apoya a cada lado sobre dos grandes Cojinetes Deslizantes (diámetros entre 1,5 y 2 m), los cuales se lubrican por aceite. Como parte de la configuración de éste majestuoso equipo de molienda, se tienen en algunos casos, la presencia de “pistas metálicas” a cada extremo del cilindro, las cuales se apoyan continuamente sobre Rodillos, con el fin de mantener la concentricidad del cilindro. Debido al roce continuo entre ambos elementos, el sistema contiene dos porta-barras de GRAFITO, el cual actúa como lubricante de las pistas. Procesos de Lubricación El MOLINO DE BOLASpresentes: , tal ta l como pudo ob observarse servarse constituye constituy e un Complejo muy variado desde el punto de vista de las Lubricación. A continuación vamos a detallar, los Tipos de Lubricación, Tipos de Lubricantes y Modos de Lubricación, presentes en el accionar de un Molino de Bolas, y aunque pertenecen a un miso equipo, los procesos son totalmente independientes. independientes.  

TIPOS DE LUBRICANTES: 1.  Según su naturaleza: En ésta tenemos cuatro aplicaciones: Líquido, Pastoso, Sólido y Gaseoso .  Esta es la clasificación universal que corresponde a los lubricantes. Para nuestro caso de aplicación tenemos principalmente la presencia de tres de ellos: líquido, Pastoso y Sólido. Sólido.   1.1.- Líquido, está representado por el tipo de lubricante mayormente utilizado, pudiendo ser de origen, animal, vegetal, mineral ó sintético, y de aplicacióninterna. tanto En en elequipos como enobservar motores que de combustión molinoindustriales de bolas podemos tenemos tres tipos de lubricantes líquidos: en los cojinetes del motor donde se utilizan un lubricante tipo Turbina, con viscosidades que pueden estar ente 46 y 68 cSt. cSt. Luego seguimos seguimos hacia la Caja Reductora, donde se debe tener lubricante especial para engranajes con viscosidades que oscilen entre 100 y 150 cSt. Luego se tiene el engrane externo entre el piñón y la corona, para lo cual se usan lubricantes líquidos con viscosidades entre 1000 y 1500 cSt, estos lubricantes son del tipo asfáltico, coloquialmente se le conoce como “Brea”. Finalmente tendremos luego la lubricación entre el cojinete y el rotor del molino, el cual debe ser un lubricante de alta viscosidad y que resista altas presiones, es por ello que se estila lubricantes para engranajes con aditivo EP con una viscosidad de hasta 680 cSt. Es muy importante considerar que la metalurgia del contacto rotor – cojinete, ya que al usar

 

aditivos EP, se puede presentar desgaste corrosivo sobre las piezas no ferrosas, ya que éste es el efecto negativo que posee éste aditivo. 1.2.- Pastoso, este nombre está referido a la consistencia del lubricante; y no es más que un fluido no newtoniano, en el caso particular la grasa. Este lubricante es utilizado exclusivamente en los rodamientos de las chumaceras, y es sugerible, el que sea para alta temperatura, debido a los efectos que puedan producirse durante la transmisión de a través Engrane. Normalmente se recomienda que potencia esta Grasa sea dedelConsistencia NLG-2, y para condiciones de alta temperatura.  1.3.- Sólido, puede ser que represente el estado del lubricante más  “novedoso” en cualquier proceso industrial. El lubricante sólido normalmente se fabrica en dos tipos: Bisulfuro de Molibdeno (MoSiO3) ó Grafito; en algunos casos se tiene el Teflón, pero para aplicaciones como el Molino de Bolas, la aplicación más común es el Grafito. Su aplicación se fundamenta como la “Pearrubia ” que maneja el Pitcher, la tiza en un buen juego de Pool, etc.; pues bien, las Barras de Grafito apostadas paralelamente a las pistas, lubrican continuamente las mismas, debido al efecto de roce dejado por el contacto entre rodillo y pista, una pista opaca como cubierta con polvo y silenciosa es sinónimo de una es Pista Lubricada, mientras que una Pista resplandeciente y ruidosa, lo contrario.   2.  Según su Origen: En ésta tenemos cuatro aplicaciones: Vegetal,  Animal mineral y Sintético.  Esta es la clasificación universal que corresponde a los lubricantes. Para nuestro caso de aplicación tenemos principalmente la presenciadle tipo mineral, el cual corresponde a los lubricante obtenidos a través de procesos de Refinación del Crudo. Crudo.   2.1.- Mineral, está representado por el lubricante de mayor aplicación. Corresponde a los Aceites Terminados, provenientes del proceso de refinación del Crudo, los cuales posteriormente sufren un proceso de  Aditivación, dependiendo de las aplicaciones que corresponda. corresponda. Entre los utilizados para el Complejo que hoy estudiamos tenemos: Lubricante para turbina de baja viscosidad, el cual se aplica en los cojinetes del motor; lubricante con aditivos EP, de viscosidad, el cual separa utilizaengranajes en la caja reductora, lubricante tipo mediana asfáltico de extrema viscosidad, el cual se usa en los engranajes externos (Piñón y Corona) y finalmente otro lubricante para engranaje pero de alta viscosidad, utilizado para la lubricación de de los co cojinetes jinetes gigantes del Molino, de manera de formar la película lubricante entre éstos y el rotor.  

FORMAS DE LUBRICACIÓN LUBRICACIÓN:: Entre las distintas formas de “LUBRICAR”, tenemos desde sistemas manuales hasta centralizados. En lo que respecta al Molino de Bolas éste presenta los siguientes tipos: 1.  Por Goteo ó Mecha: Sistema utilizado exclusivamente para rodamientos que funcionan a altas velocidades, donde es necesario que la cantidad de aceite requerida, pueda ser regulada. El lubricante cae sobre el extremo del eje o sobre una tuerca de retención; luego por fuerza centrífuga lo hacen fluir hasta el rodamiento, puede observarse en la lubricación de los Cojinetes del Motor.

 

2.  Por Salpique ó Baño: Corresponde al caso cuando los rodamientos están montados en la carcasa de un reductor o caja de engranaje, y se lubrican por el salpique que producen los piñones al hacer contacto con el aceite. Este sistema es el que estás presente en la Caja Reductora. 3.  Por GRASA: se fundamenta en la aplicación a presión de la grasa, al rodamiento a través de una pistola que se conecta a una grasera o boquilla que forma parte del orificio que llega al rodamiento. Dentro de ésta clasificación tenemos el engrase empacada, grasa en bloque y engrase travésen de los un sistema electrónico el caso que nos aatañe rodamientos de lasprogramable. Chumaceras Para se tiene el engrase directo a través de engrasadora. 4.  Por Atomización Controlada: Corresponde a la lubricación de los engranajes externos, Piñón y Corona. Consiste en la DILUCIÓN de los compuestos a base de asfalto con  con   solventes, con el fin de poder aplicarlos mediante atomizador sobre los engranes. Como desventaja se tiene que después, naturalmente, el solvente se evaporaba..., con lo que solo quedaba el pegajoso compuesto para lubricar los engranes. 

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MODOS DE LUBRICACIÓN: Cuando un elemento empieza a moverse sobre otro, se presentan dos situaciones diferentes: al iniciarse el movimiento y cuando el elemento se mueve con velocidad uniforme. Durante estos dos tipos de regimenes de la lubricación se tienen los siguientes MODOS DE LUBRICACIÓ LUBRICACIÓN: N: 1.  Lubricación LÍMITE: Tiene lugar siempre que un mecanismo se pone en movimiento, debido a que las condiciones de: velocidad, carga, temperatura (viscosidad) o método de aplicación del lubricante no son favorables para la formación de una película fluida. Lo tenemos en todos los componentes lubricados del Molino de Bolas, en especial en los engranajes de la Caja Reductora y los Externos, así como también en el Cojinete del Rotor del Molino. 2.  Lubricación MIXTA: Este régimen representa un estado intermedio entre lubricación límite e hidrodinámica, por el cual todo mecanismo pasa antes de alcanzar ésta última condición. Parte de las asperezas superficiales ambosesmecanismos se intercalan dehidrodinámicas tal forma que solo una parte de de la carga soportada por las acciones y la otra por la película límite que recubre las irregularidades de ambas superficies. 3.  Lubricación FLUÍDA ó HIDRODINÁMICA: Se presenta cuando por la acción del movimiento relativo entre dos superficies lubricadas, se crea una película lubricante lo suficientemente gruesa como para impedir todo contacto metal-metal. metal-metal. Se presenta en todos los sistemas lubricados que se encuentran en movimiento. Es el mayor caso de estudio en los molinos de bolas. Este modo se observa claramente en la lubricación del Cojinete del rotor del Cilindro. Cuando comienza el movimiento giratorio del rotor, este arrastra el lubricante que se encuentre en la superficie blanda del cojinete que sirve de apoyo al rotor, empujando el lubricante hacia el punto de mayor contacto, creando unaen cuña de lubricante quedesepara ambospero elementos. Esto esde lo más normal todos los sistemas baja carga, en los molinos

 

bola donde las cargas son altísimas, se presentan daños catastróficos, especialmente en el Cojinete, el cual se quema como producto del arrastre de material, producto del FUERTE ROCE entre rotor y cojinete, destruyendo la capa de Babbit y dejando inutilizado el Cojinete. Esta situación ha obligado a crear procesos de Re-ingeniería, exclusivo para los Molinos de Bola, que consiste en la adaptación conjunta de un Modo de Lubricación hidrostática, el cual se describe a continuación. 4.  Lubricación Hidrostáti Hidrostática: ca: Consiste en bombear aceite a presión entre dosmovimiento superficies,relativo superficies, con el fin de separarlas sellas epararlas tal form forma a película que no se requiere requiere el entre para de mantener la lubricante. El ejemplo más claro de éste modo es el principio del gato hidráulico. En lo que concierne al Molino de Bolas, éste sistema es una adaptación, el cual se ha convertido en los actuales momentos en parte del diseño. Consiste en un sistema particular de bombeo de aceite, de todo el Complejo. Que tiene por objeto “bombear” aceite hacia los cojinetes, el cual sale por pequeños agujeros de la superficie de Babbit, para separar éste elemento del rotor, y una vez creada la película de lubricante, se arranca el MOLINO, y al cabo de unos minutos se apaga el Sistema Hidrostático. 5.  Lubricación Elasto-hidrodinámica: La lubricación elestohidrodinámica, es quizás uno de los casos más representativos de la tribología y en el cual se hallan involucrados todos los factores que conforman ésta ciencia,elcomo: la fricción,del el equipo desgaste, lubricación, de el diseño, los materiales, funcionamiento y laslacondiciones operación. La lubricación elestohidrodinámica (EHL), es un estado de lubricación hidrodinámica que se caracteriza por la deformación elástica de las irregularidades de ambas superficies, debido a la carga que actúa sobre ella. El principal caso de estudio ó aplicación son los engranajes, donde los dientes de cada engranaje siempre están en contacto, y para evitar el desgaste se combina la nobleza de la metalurgia del material del diente, representada por su elasticidad natural, con las características del lubricante, el cual aparte de proporcionar un buena película, debe contener un aditivo especial para soportar las grandes presiones que se generan; ese aditivo es conocido con el nombre de EP (Extrema Presión).

Profesor Ing. Galo Eduardo Ruiz M. Universidad de Carabobo