Cómo seleccionar el aceite lubricante para engranajes: relación de espesor de película λ, grado de viscosidad ISO VG y aditivos de extrema presión

Conclusión clave: El objetivo de la lubricación de engranajes es formar una película continua de aceite entre las superficies de los dientes engranados. En ingeniería se usa habitualmente la relación de espesor de película λ para determinar el estado de lubricación: cuando λ≥1.3, las superficies dentadas entran en lubricación elastohidrodinámica (EHL) y el riesgo de adhesión y desgaste disminuye notablemente; cuando λ<0.8, se está en lubricación límite y aumenta la probabilidad de fallo de las superficies dentadas. Para cajas de engranajes industriales cerradas, seleccione el aceite según ISO 12925; el grado de viscosidad suele situarse entre ISO VG 220–680; en condiciones de carga pesada con tensión de contacto superior a 1000 MPa, se recomienda elegir aceites sintéticos PAO o PAG y añadir al aceite aditivos de extrema presión de tipo azufre-fósforo.

I. El espesor de la película de aceite influye más en la vida del engranaje que la dureza de las superficies dentadas#

Relación de espesor de película (λ) es la relación entre el espesor mínimo de la película de aceite h_min y la rugosidad compuesta de las dos superficies dentadas; la fórmula de cálculo es λ = h_min / √(Ra1² + Ra2²), donde Ra1 y Ra2 son la desviación media aritmética del perfil de las dos superficies dentadas. Mide el grado de cobertura de la película de aceite sobre los picos y valles microscópicos de las superficies dentadas y explica el problema mejor que observar solo el grado de viscosidad.

Rango de λ	Estado de lubricación	Manifestación típica
< 0.8	Lubricación límite	Los picos microscópicos entran en contacto directo; desgaste rápido y alto riesgo de adhesión
0.8 – 1.3	Lubricación mixta	Película parcial y contacto parcial; pitting incipiente frecuente
1.3 – 3	Lubricación elastohidrodinámica (EHL)	Condición normal de los engranajes; desgaste lento
> 3	Lubricación de película completa	La película de aceite separa por completo las superficies dentadas; se da sobre todo en alta velocidad y carga ligera
Consejo 1: Cuando no se dispone de instrumentos de medición de película de aceite en planta, la apariencia de las superficies dentadas también permite hacer una estimación aproximada. Si las superficies dentadas están brillantes y con aspecto de pulido especular, suele tratarse de desgaste normal bajo EHL; si aparecen zonas grises y de aspecto mate “arenoso”, significa que la película de aceite es demasiado fina y hay que considerar aumentar la viscosidad o reducir la carga.

II. Selección del aceite según ISO 12925: cómo definir el grado de viscosidad#

ISO 12925-1 clasifica los aceites para engranajes industriales en grupos como CKB, CKC, CKD y CKE según la carga y las condiciones de servicio. Para elegir la viscosidad, hay que fijarse principalmente en dos valores: la velocidad en la línea de paso y la tensión de contacto en las superficies dentadas.

Velocidad en la línea de paso m/s	Tensión de contacto MPa	Grado ISO VG recomendado	Tipo de aceite habitual
< 1	> 1500	460 – 680	Aceite mineral o PAG
1 – 5	1000 – 1500	320 – 460	Aceite mineral
5 – 20	600 – 1000	220 – 320	Aceite mineral o PAO
> 20	< 600	150 – 220	PAO o PAG
Para baja velocidad y carga pesada, elija alta viscosidad; para alta velocidad, baja viscosidad. La razón no es compleja: a baja velocidad y carga elevada, la película de aceite se rompe fácilmente por compresión y necesita alta viscosidad para soportarla; a alta velocidad, una viscosidad demasiado alta incrementa las pérdidas por batido de aceite y la temperatura del aceite sube en consecuencia.
Consejo 2: En equipos exteriores del norte, donde la diferencia de temperatura entre invierno y verano es grande, un mismo reductor puede bajar un grado de viscosidad en invierno y volver a subirlo en verano. Esta práctica es más eficaz que añadir ciegamente más aditivos antidesgaste y no aumenta el costo.

III. Cómo elegir entre los tres tipos de aceite: mineral, PAO y PAG#

Elemento de comparación	Aceite mineral	Aceite sintético PAO	Aceite de poliéter PAG
Rango de temperatura de aplicación	-5 ~ 80°C	-40 ~ 120°C	-30 ~ 150°C
Vida frente a oxidación (relativa)	Referencia	Aprox. 2 – 3 veces	Aprox. 3 – 5 veces
Resistencia al micropitting	Normal	Bastante buena	Buena
Mezcla con aceite mineral	—	Sí	No; después de mezclar, el rendimiento disminuye
Compatibilidad con sellos de caucho	Buena	Buena	Algunos sellos no son compatibles
El PAG y el aceite mineral no se pueden mezclar; este es un error en el que cae mucha gente. Si al cambiar el aceite no se drena por completo el aceite viejo, al mezclarse el nuevo aceite PAG con el aceite mineral residual el rendimiento de lubricación disminuye notablemente; en planta ha habido casos de adhesión de las superficies dentadas en una semana después de una mezcla indebida. Antes de cambiar el aceite, drene por completo el aceite viejo y, si las condiciones lo permiten, lave una vez las tuberías.
Consejo 3: Al elegir aceite sintético no basta con mirar el punto de inflamación y el punto de fluidez; primero confirme el material de los sellos. Los sellos de NBR (caucho nitrílico) con aceite PAG tienden a hincharse; cambiarlos por FKM (caucho fluorado) o HNBR es lo seguro. Antes de comprar, envíe la lista de sellos al proveedor de aceite para que la confirme; esto ahorra mucho más trabajo que rehacerlo después de recibir el pedido.

IV. Aditivos de extrema presión: en qué casos son obligatorios#

Los aditivos de extrema presión (aditivos EP) son compuestos que contienen elementos activos como azufre, fósforo y cloro; en condiciones de lubricación límite reaccionan con la superficie metálica y forman una película de reacción química que evita que las superficies dentadas se suelden directamente.

Grupo GB/ISO	Intensidad del aditivo EP	Aplicación
CKB	Ninguna	Carga ligera, carga estable
CKC	Media	Cajas de engranajes industriales de carga media
CKD	Alta	Carga pesada, con cargas de impacto
CKE	Resistente a la corrosión del cobre	Par tornillo sinfín-corona
En cajas de engranajes con tensión de contacto superior a 1000 MPa o con cargas de impacto, es obligatorio usar aceite con aditivos EP. Pero los aditivos EP no son mejores cuanto más haya: la corona del par tornillo sinfín-corona es de aleación de cobre, y el azufre muy activo corroe la superficie del cobre, por lo que hay que usar aceites del tipo CKE sin azufre activo.
Consejo 4: Antes de comprar, pida al proveedor el informe de ensayo en máquina de cuatro bolas y preste especial atención al valor de carga de soldadura PD. En aplicaciones de carga pesada, hay que ser prudente con aceites cuyo valor PD sea inferior a 2500 N; es preferible subir un grado de viscosidad que apostar por la cantidad de aditivo.

V. Tres puntos de gestión diaria#

Control de la temperatura del aceite: si la temperatura del depósito supera 90°C, hay que detener la máquina e investigar. Por cada aumento de 10°C en la temperatura del aceite, la velocidad de oxidación se duplica aproximadamente y la vida útil se degrada más rápido de lo que se imagina.
Primer rodaje: en una caja de engranajes nueva, cambie el aceite una vez después de 50 – 100 horas de rodaje para evacuar las limaduras de hierro generadas durante el periodo de asentamiento; antes del cambio, drene por completo y revise el tapón magnético.
Análisis periódico: tome una muestra cada trimestre; si el contenido de hierro supera 200 ppm, indica desgaste anómalo y es posible que las superficies dentadas ya tengan problemas. Una buena gestión de la lubricación suele hacer que la vida útil de la caja de engranajes sea bastante mayor que la de los equipos en los que “se cambia el aceite a tiempo pero nunca se revisa la calidad del aceite”. Esto es lo mismo que elegir correctamente el material del engranaje y controlar bien la deformación por tratamiento térmico: primero asegurar las superficies dentadas, después hablar de precisión. Geyon Transmission en mecanizado de precisión de engranajes también especificará al cliente el aceite recomendado y los requisitos de rodaje; si necesita apoyo para la selección, puede consultar categorías de productos de engranajes o ponerse en contacto directamente con servicios de engranajes personalizados .

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Cómo elegir aceite para engranajes: relación λ, ISO VG y EP