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El desarrollo de lubricantes de perfluoropoliéter (PFPE) de alto rendimiento data de unas pocas décadas. Estos desarrollos fueron necesitados y acelerados por los mercados aeroespaciales y de la aviación donde la lubricación en los extremos de temperaturas bajas y altas era mucho más importante de lo que sería en el entorno industrial promedio. Incluso más allá de la industria de la aviación y aeroespacial, los PFPEs han sido admirablemente útiles siempre que el costo inicial mayor fuera fácilmente superado por la necesidad mucho más importante de cumplir consistentemente e incluso superar las expectativas de rendimiento.

La medida en que el costo inicial tradicionalmente más bajo de los lubricantes basados en aceite mineral ha influido sobre las decisiones de compra en industrias de procesos es de interés secundario en el mejor de los casos. Sin embargo, una justificación de costo sólida para los PFPEs se ha hecho disponible recientemente. Tales justificaciones de costo se derivaron de una gran fábrica de papel 1 canadiense que tenía dificultades con los rodamientos de motores eléctricos lubricados con grasa. Cuando la fábrica optó por prescindir de la re-lubricación de los rodamientos de los motores eléctricos comprando y convirtiendo a rodamientos rellenos de grasa (es decir, sellados, lubricados de por vida) PFPE, la vida de sus rodamientos de motores eléctricos mejoró drásticamente.

Reconsiderar “viejas” estrategias de re-engrasado simplemente paga

El propósito de este artículo es el examinar las grasas PFPE y resaltar su aplicabilidad en muchos servicios de lubricación de procesos. También se proporciona un cálculo de justificación del costo.

Composición de los Lubricantes PFPE Estándar

Los aceites eficientes en combustible premium (PFE) estándar y los espesantes de politetrafluoroetileno o Teflon® contienen sólo tres elementos: Carbono, oxígeno y flúor. La estructura molecular les proporciona estabilidad térmica y química a los lubricantes, los cuales están producidos en grados de viscosidad ISO que van de dos a 1.000. Un fabricante prominente de químicos de alto rendimiento diseñó una molécula PFPE con átomos de oxígeno, que de otra manera son susceptibles a la degradación, totalmente “revestidos” por flúor. Los boletines de productos PFPE del fabricante muestran que la temperatura de degradación o el inicio de la descomposición en el aire para esta grasa están por encima que los de los productos de la competencia.

Una comparación sencilla de los aceites PFPE con sus alternativas 2 está reproducida en la Tabla 1.

Tabla 1 – Comparación del Aceite PFPE Con las Alternativas

Desde un punto de vista práctico, los lubricantes PFPE son excelentes en su capacidad de formar una película elastohidrodinámica; una fortaleza importante del petróleo en propiedad del servicio que explica la efectividad en todas las temperaturas de interés. La película se mantiene en el lugar bajo muchas condiciones de funcionamiento que se imponen sobre, por ejemplo, los rodamientos de los elementos giratorios en los motores eléctricos. Mantenerse estable es una propiedad deseable; la misma implica resistencia al contacto con el agua y la necesidad de usar procedimientos especiales para remover los lubricantes PFPE de los rodamientos, de ser necesario. Las preocupaciones de compatibilidad requieren que los lubricantes PFPE sean aplicados solamente a rodamientos limpios. En este aspecto, uno puede observar y tomar las señales de la fábrica de papel canadiense, que compró los rodamientos de sus motores eléctricos a un fabricante competente. Este fabricante entonces llenó previamente los rodamientos con la grasa especificada y aplicó los sellos de los rodamientos.

Examinando el Costo Versus el Beneficio

Con base en la experiencia, las grasas de grado premium de polialfaolefina (PAO) son un competidor de referencia de los PFPEs; las PAOs ciertamente están entre los productos líderes usados actualmente en los rodamientos de motores eléctricos. La pregunta es: ¿Cuál sería la justificación de costo para los PFPEs que son más caros? Asumiendo que la grasa PAO cuesta $1,00 y un rodamiento de cierto tamaño se vende por $200, el costo de la grasa es igual al 0,5 por ciento del total. Con base en información de los rangos los costos derivada de los proveedores comerciales típicos, la grasa PFPE costaría $24 por rodamiento, aunque puede asumirse que el fabricante del rodamiento cobrará $250. Comprar el rodamiento con PFPE suena razonable a este relativamente pequeño costo incremental. Pero, usted necesita hacer una comparación más detallada. El costo incremental proyectado (tal vez $50 por rodamiento) debería convencerlo de cavar un poco más profundo. En un examen más cuidadoso, usted tal vez quiera saber lo que realmente cuesta el re-aplicar periódicamente las grasas tradicionales basadas en PAO a los rodamientos de los motores eléctricos.

La frecuencia de reposición de la grasa es determinada por la velocidad rotacional, diámetro del rodamiento y el entorno en el cual funciona el rodamiento. Usted tiene que darle una mirada a un número de escenarios plausibles y compararlos con simplemente comprar e instalar rodamientos de motor pre-llenados (sellados) con PFPE que duran toda una vida. Aquí hay tres escenarios diferentes, pero es totalmente posible que se den otros. El propósito es mostrar la facilidad con la cual se pueden explorar tales justificaciones de costo y como los resultados son fácilmente expresados como ganancias o la relación costo-beneficio.

Figura 1

Escenario 1

Se Usan Rodamientos con PFPR Sellada Dentro de los Mismos (no es posible el re-engrasado)

Este es el escenario del caso base. Todas las comparaciones tendrán en cuenta que un juego de rodamientos de motor eléctrico sellados (no es posible el re-engrasado) costará $100 más que los rodamientos normalmente suministrados (re-engrasables).

Escenario 2

Re-engrasado Periódico

Una suposición razonable sería que un rodamiento está siendo re-engrasado 16 veces durante su vida media asumida de 8 años. Una expectativa más bien optimista asume también que la persona que hace este tipo de trabajo está haciendo todo bien. Este individuo se cerciora de que el accesorio engrasador esté limpio, no sobre engrasará, diligentemente removerá el tapón de drenaje mientras agrega grasa y reinsertará cuidadosamente el tapón después de que el engrasado se complete. Esta persona puede trabajar con 16 motores eléctricos por día. Contando el salario fijo, los gastos extra, vacaciones, tiempo de entrenamiento, costos administrativos, etc., una persona especializada y entrenada le cuesta al empleador $800 por día. Por lo tanto, re-engrasar los rodamientos que rutinariamente se encuentran en un motor eléctrico convencional le costará a sus dueños $800 durante la vida anticipada de 8 años del rodamiento. Sin embargo, el costo incremental de dos rodamientos sellados por motor sería de sólo $100.

Substrayendo un incremental de $100 de $800 = $700; el motor con los rodamientos sellados lidera con una relación de ganancia de 7:1. Eso significa simplemente que el dueño del motor eléctrico se ahorra $700/8, o alrededor de $87 todos los años. Una instalación con 1.200 motores ahorraría aproximadamente $100.000 en costos de labor de mantenimiento por año. Asuma también que 10 motores requieren cambio de rodamientos cada año. Por lo tanto, los rodamientos serían reemplazados después de 8 años de funcionamiento, sin importar el tipo de rodamiento (re-engrasable y siendo re-engrasado versus sellado de por vida sin necesidad de ser re-engrasado).

Escenario 3

Grasa Estándar sin Re-engrasado Periódico

Una instalación con 1.200 motores eléctricos y que no esté haciendo re-engrasado puede esperar, en promedio, que 200 motores requieran cambio de rodamientos cada año. Esto deberá contrastarse con los rodamientos de por vida (con PFPE sellado dentro). No se incurre en ningún costo de labor si los rodamientos de motores estándar nunca se re-engrasan. No obstante, un número incremental de 190 juegos de rodamientos de motor deberían ser reemplazados cada año. Los rodamientos de reemplazo y la mano de obra asociada costarían $2.000; 190 x 2.000 = 380.000 por año. Podría ser prudente asumir que habría un evento de corte de la unidad de procesamiento – el costo no puede adivinarse. En ese caso, no obstante, el Escenario 3 en su totalidad tiene menos sentido económico que el Escenario 2.

Al final, reconsiderar “viejas” estrategias de re-engrasado simplemente paga, en vista de la experiencia reciente en la fábrica de papel canadiense. Los aceites y grasas de alto rendimiento extienden el rango de aplicación para los rodamientos sellados y llaman a una reconsideración de la manera en que las cosas se hacían antes.

Heinz Bloch

Heinz P. Bloch is a professional engineer with offices in West Des Moines, Iowa. He advises process and power plants worldwide on reliability improvement and maintenance cost reduction opportunities. Heinz is the author of 17 full-length texts and over 400 papers and technical articles. His most recent texts include "A Practical Guide to Compressor Technology" (2006, John Wiley & Sons, NY, ISBN 0-471-727930-8); "Pump User's Handbook: Life Extension," (2006, Fairmont Publishing Company, Lilburn, ISBN 0-88173-517-5) and "Machinery Uptime Improvement," (2006, Elsevier-Butterworth-Heinemann, Stoneham, MA, ISBN 0-7506-7725-2)

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