Aceites y grasas: El debate entre lo "líquido" y lo "sólido" en los reductores de engranajes

En el corazón de la industria, los reductores de velocidad impulsan en silencio y con firmeza enormes sistemas de producción. El personal de mantenimiento, inclinado sobre estas gigantescas máquinas de acero, suele sostener dos lubricantes diferentes: un cubo de aceite lubricante transparente o viscoso, o una lata de grasa con textura pastosa. Detrás de esta elección aparentemente sencilla se esconde un delicado equilibrio entre eficiencia, vida útil y costo. El destino de un reductor de velocidad depende a menudo de esta decisión entre «líquido y sólido».

Ventajas y desventajas del aceite lubricante

El aceite lubricante, cuya característica fundamental es su fluidez, desempeña un papel clave en la circulación y lubricación interna del reductor de velocidad.

Sus ventajas son significativas. En primer lugar, su excelente capacidad de disipación térmica es la ventaja más destacada del aceite lubricante. En cajas de engranajes de alta velocidad o de carga pesada, el engranaje de los dientes y la fricción de los rodamientos generan una gran cantidad de calor. El aceite en circulación no solo elimina rápidamente el calor desde su fuente, sino que también lo disipa eficazmente a través de la superficie de la caja de engranajes o de un refrigerador, actuando como un «sistema de refrigeración en circuito cerrado» para dicha caja. Esto resulta crucial para evitar que el equipo pierda precisión o sufra daños por sobrecalentamiento. En segundo lugar, posee excelentes capacidades de limpieza y arrastre. El aceite en movimiento continúa lavando las superficies de los engranajes y los rodamientos, transportando hacia el fondo del depósito de aceite o hacia el filtro partículas metálicas diminutas, polvo y otros contaminantes generados por el desgaste, manteniendo así una relativa limpieza en las superficies de fricción. Además, en sistemas de engranajes complejos y de alta precisión (como algunas cajas de engranajes grandes y de alta velocidad), el aceite lubricante, mediante circulación a presión, garantiza una lubricación fiable en cada punto de lubricación remoto y crítico, logrando una cobertura integral.

Sin embargo, no se pueden ignorar los inconvenientes del aceite lubricante. Sus requisitos de sellado son extremadamente altos. Para lograr su circulación, el reductor debe diseñarse y fabricarse con sistemas de sellado complejos y fiables (como sellos de eje y sellos de superficies acopladas) para evitar fugas de aceite. Una vez que los sellos fallan, no solo se desperdicia el lubricante y se contamina el medio ambiente, sino que también puede producirse un daño instantáneo del equipo debido a la falta de aceite. Al mismo tiempo, el mantenimiento de su sistema de circulación (bomba de aceite, tuberías, enfriador y filtro) requiere una inversión inicial más elevada y mayores costes de mantenimiento diario. El sistema también presenta puntos potenciales de fallo; por ejemplo, la avería de la bomba de aceite o la obstrucción del filtro pueden desencadenar una cadena de problemas. En condiciones operativas extremas, como en equipos instalados con ángulos inusuales o sometidos a vibraciones intensas, garantizar una cobertura estable de aceite en todos los puntos de lubricación también se convierte en un desafío.

Las ventajas y desventajas de la grasa

La grasa es esencialmente un producto semisólido formado al dispersar un espesante en aceite lubricante, y sus propiedades contrastan marcadamente con las del aceite lubricante.

Sus ventajas radican en su elevada adherencia y propiedades de sellado. La grasa de consistencia pastosa se adhiere firmemente a las superficies de los engranajes y los rodamientos, resistiendo su desprendimiento, lo que la hace especialmente adecuada para reductores montados verticalmente, abiertos o semicerrados. Actúa como una barrera física que impide eficazmente la entrada de polvo y humedad externos, al tiempo que evita la pérdida de grasa interna, simplificando así la estructura de sellado del cárter. En segundo lugar, el sistema de mantenimiento de los reductores que utilizan grasa se simplifica notablemente: normalmente no es necesario instalar complejos dispositivos de suministro de aceite en circuito cerrado; basta con el llenado inicial o con rellenados periódicos, lo que permite una estructura compacta, un mantenimiento cómodo y una inversión inicial más económica. En condiciones de funcionamiento a baja velocidad, alta carga o intermitente, las características de retención prolongada de la grasa garantizan que las superficies en fricción permanezcan protegidas incluso durante los periodos de inactividad.

Las limitaciones de la grasa también derivan de su estado sólido. El problema principal es su escasa capacidad de disipación térmica. Casi carece de capacidad de refrigeración activa, y el calor generado por la fricción tiende a acumularse localmente, lo que la hace inadecuada para operaciones a alta velocidad o a altas temperaturas de forma continua. En segundo lugar, su capacidad de limpieza es débil: no puede eliminar los productos del desgaste, y los contaminantes permanecen sobre las superficies en fricción, pudiendo agravar así el desgaste. Por último, reponer y sustituir la grasa es relativamente difícil: resulta complicado eliminar por completo la grasa vieja, y la adición de grasa nueva puede dar lugar a una mezcla irregular y a un aumento de la contaminación. Lograr una distribución uniforme en cajas de engranajes complejas que requieren una lubricación integral constituye un desafío significativo.

El camino hacia la elección: más allá de una simple lista de ventajas e inconvenientes

En aplicaciones prácticas, elegir entre aceite lubricante y grasa lubricante no es simplemente una cuestión de comparar tablas y asignar puntuaciones, sino más bien un diálogo profundo con las condiciones de trabajo específicas.

La velocidad y la temperatura son los factores decisivos. En términos generales, para reductores de alta velocidad (velocidad circunferencial del engranaje superior a 2,5 m/s) que operan de forma continua y generan una gran cantidad de calor, la ventaja refrigerante del aceite lubricante es insustituible. Por el contrario, en equipos de baja velocidad, velocidad media-baja o funcionamiento intermitente, con baja presión de disipación térmica, se puede aprovechar plenamente la ventaja de simplificación que ofrece la grasa lubricante.

La estructura del equipo y el entorno operativo apuntan a la respuesta. Los reductores de tornillo vertical, los pares de engranajes abiertos y las cajas de engranajes de tamaño pequeño a mediano con rodamientos de rodadura suelen ser el "terreno favorito" de la grasa. En entornos agresivos (polvorientos, húmedos) y donde la estanqueidad resulta difícil, se prefiere la función barrera de la grasa. Por el contrario, los reductores de engranajes horizontales con estructuras complejas y alta potencia, especialmente aquellos con grandes distancias entre centros, se utilizan casi exclusivamente en sistemas de lubricación por circulación de aceite.

La filosofía de mantenimiento y las consideraciones de coste guían la toma de decisiones. En escenarios que requieren una frecuencia de mantenimiento extremadamente baja y una simplificación de la complejidad del sistema, la grasa es preferible. Sin embargo, en aquellos casos en los que se prioriza la estabilidad operativa a largo plazo, se dispone de un equipo profesional de mantenimiento y de los recursos necesarios, y se puede asumir una inversión inicial más elevada, los sistemas de lubricación a base de aceite resultan más adecuados.

La tecnología moderna de lubricación está difuminando las líneas entre ambos. Las grasas de alto rendimiento han mejorado significativamente su resistencia a la temperatura y sus propiedades ante cargas extremas, ampliando así su rango de aplicación. Al mismo tiempo, se han desarrollado aceites lubricantes con mayor viscosidad y aditivos especiales para mejorar su adherencia. Además, algunos diseños innovadores buscan lograr una ventaja complementaria entre aceites y grasas en equipos específicos.

La conclusión es que no existe una solución absolutamente óptima para la elección de un lubricante para caja de cambios; solo existe el punto de equilibrio que mejor se adapta a la situación específica. Se trata de un arte de los compromisos, un mapa preciso trazado por los ingenieros entre el deseo de eficiencia, las restricciones de coste, los requisitos de fiabilidad y las realidades del mantenimiento. Comprender las respectivas «personalidades» de los aceites y las grasas, y respetar el «temperamento» del funcionamiento del equipo, es fundamental para hallar la clave que garantice el latido sostenido y constante del corazón de la máquina en este diálogo silencioso entre lo «líquido» y lo «sólido». Cada lubricación correcta constituye un compromiso solemne con la vida de la máquina.