Lubricación de las cadenas de rodillos

Las cadenas de rodillos son una amplia clasificación de cadenas utilizadas para la transmisión de potencia. Todas tienen en común un rodillo de manguito que gira alrededor de las juntas de los pasadores o ejes de la cadena; este rodillo reduce la fricción y el desgaste entre la cadena y un piñón.

Las cadenas de tracción transmiten el par entre dos ruedas dentadas; un ejemplo de ello es la cadena de una bicicleta o motocicleta. Las cadenas de arrastre están diseñadas para tirar de una carga; un ejemplo sería la cadena utilizada para tirar de una montaña rusa hasta la cima de la colina. Las cadenas de distribución transmiten con precisión y suavidad la posición de rotación.

Todas ellas transmiten la potencia a través de la tensión de la cadena. La Cadena Rígida es un producto único que, a diferencia de los anteriores, también puede empujar. La Cadena Rígida SERAPID se vuelve rígida cuando se endereza y entonces puede usarse, sin límites, para empujar o levantar una carga.

Corrosión, abrasión y los materiales adecuados

Debido a su aplicación y geometría, la lubricación de estas cadenas presenta algunos requisitos y dificultades específicos. Las condiciones de funcionamiento pueden presentar oportunidades de desgaste excesivo: las cadenas pueden estar al aire libre, en contacto directo con la lluvia y la suciedad, y limpiarse o lubricarse con poca frecuencia. Los rodillos de la cadena pueden rodar sobre ruedas dentadas que están sucias o llenas de arena, o las placas de la cadena que se deslizan entre sí y pivotan sobre el eje de la cadena pueden tener contaminación entre las placas causando un desgaste abrasivo. Si los rodillos están enterrados en la cadena, puede ser difícil que haya lubricación entre el rodillo y el eje. Y, por supuesto, cualquier oxidación se sumará al desgaste corrosivo y abrasivo. Sólo la cadena de distribución del automóvil funciona en unas condiciones en las que la lubricación está bien controlada, limpia y se suministra continuamente.

Lo ideal es que el material de la cadena tenga una alta resistencia a la tracción (rendimiento) y una superficie dura para minimizar la fricción y el desgaste. También debe ser resistente a la corrosión. Lamentablemente, muchos materiales con buena resistencia a la corrosión no son compatibles con los requisitos de alta resistencia y dureza. Para superar esto, algunos componentes pueden endurecerse (rodillos y ejes), y se pueden utilizar tratamientos de superficie para aumentar la resistencia a la corrosión y la lubricidad. Incluso puede haber un chapado de sacrificio en las placas de la cadena que cree un par galvánico para proteger los componentes no chapados.

Elección de los lubricantes

Todo esto requiere que podamos conseguir la lubricación donde se necesita. Debido a la velocidad y la carga de la cadena, ésta suele funcionar en un régimen de lubricación límite en el que no hay suficiente lubricación ni velocidad para iniciar una capa hidrodinámica. Los componentes de la cadena se deslizan y ruedan unos sobre otros con sólo una capa límite de lubricación. El grosor de esta capa se mide a escala molecular.

Una lubricación eficaz tiene algunos requisitos importantes. En primer lugar, debe penetrar. Debe introducirse entre los platos y entre el rodillo y el eje. Esta penetración se realiza por acción capilar, por lo que el lubricante debe tener una alta tensión superficial: las moléculas del lubricante deben tener una alta fuerza de atracción y un bajo ángulo de contacto con el metal para arrastrar el lubricante hacia donde se necesita.

El lubricante también debe tener aditivos EP/AW (Extrema Presión / Antidesgaste). Los aditivos EP conservan su lubricidad y no se desprenden de entre las superficies, incluso en espesores moleculares.  A menudo se utilizan MoS2, grafito o PTFE como aditivos EP. Los aditivos AW se unen o reaccionan químicamente con la superficie, asegurando que la cadena de polímeros lubricantes se convierta en una sola con la superficie de la cadena. Esta unión separa las moléculas metálicas de los componentes de la cadena y evita la adhesión y el gripado.

El lubricante para cadenas se presenta en varias formas; la más común es el lubricante húmedo. Se aplica en húmedo y permanece húmedo. Los lubricantes secos se aplican a través de un soporte húmedo que se evapora rápidamente. A menudo no tienen los aditivos AW que interactúan químicamente con el metal para asegurar que permanezca en su sitio. Puede ser necesaria una relubricación frecuente. Su mayor ventaja es que la suciedad no se adhiere a él.

Del mismo modo, los lubricantes a base de cera se aplican en húmedo pero se secan rápidamente, dejando una película de cera; las piezas tendrán un tacto que recuerda al de un coche encerado en pasta, muy suave y resbaladizo. La grasa se utiliza a veces cuando el agua es un problema porque excluye muy bien el agua. Desgraciadamente, la grasa es un aceite con un espesante; este espesante anula la capacidad de penetración que es tan crítica para la cadena.

Planificación de un programa de mantenimiento

La aplicación de la lubricación puede ser periódica y manual o automática.  En el caso de un sistema manual, la lubricación puede ser por goteo o por pulverización.  La ventaja es que la lubricación puede aplicarse exactamente donde se desea.  Desgraciadamente, es fácil olvidarlo y puede que nunca se lubrique.  

En el caso de la lubricación automática, se puede gotear, rociar, cepillar o incluso aplicar con un aplicador de piñones.  La lubricación húmeda es el método de lubricación más fácil para esto.

Tanto los lubricantes secos como los de base de cera se basan en un portador muy volátil que, por lo general, no se presta al almacenamiento sin sellar, ya que el portador puede evaporarse en el dispensador.  Los sólidos pueden asentarse, por lo que estos lubricantes deben comprobarse para ver si existe esa posibilidad.  Si la sedimentación es probable, el dispensador debe tener un agitador en el depósito.  No se sugiere el uso de un cepillo como dispensador para lubricantes secos o de cera.

Hay muchos sistemas de distribución de grasa disponibles.  Un estilo de cepillo es generalmente el más fácil para la grasa porque esparcirá el lubricante tanto como sea posible.  La grasa no migrará a las zonas no cubiertas por el cepillo.

Cualquiera que sea el sistema de lubricación automática que se utilice, no debe funcionar continuamente.  Sólo debe funcionar mientras la cadena está en movimiento, y no es necesario que funcione siempre.  Está fuera del alcance de este artículo recomendar el volumen de lubricación, pero en pocas palabras, el depósito debe ser suficiente para suministrar lubricante entre los períodos de mantenimiento, pero no tanto como para provocar un encharcamiento debajo de la transmisión de la cadena.

By Robert C. Adams, PhD, PE

Global Director of Research and Development

SERAPID Group