Durante su operación, los cojinetes de carbón grafito sufren desgaste debido a la fricción entre el cojinete y el eje giratorio que soportan.
La clave para minimizar los daños en los cojinetes causados por la fricción es diseñar el sistema prestando especial atención a la resistencia al desgaste. Al tomar ciertas precauciones, es posible optimizar el desempeño de los cojinetes y reducir la frecuencia del mantenimiento necesario.
Las tasas de desgaste del carbón grafito dependen en gran medida de la aplicación concreta, debido a los numerosos parámetros que pueden influir en el desgaste (por ejemplo, la carga, la velocidad o la presencia de partículas abrasivas, entre otros). Esto significa que hay muchos aspectos que deben tenerse en cuenta a la hora de optimizar la resistencia al desgaste.
Estos cinco consejos abarcan solo algunas de ellas:
1. ELEGIR EL GRADO ADECUADO DE CARBÓN GRAFITO
La selección adecuada del grado es fundamental a la hora de diseñar cojinetes de carbón grafito, dadas las considerables diferencias en las propiedades del material entre un grado y otro, que influyen significativamente en el rendimiento. Existen cientos de grados de carbón grafito diferentes disponibles en el mercado, cada uno de los cuales tiene sus propias ventajas e inconvenientes.
Por ejemplo, un cojinete sumergido en agua puede requerir una base de carbón grafito impregnada con metal babbitt, mientras que un cojinete que funciona en seco a temperaturas extremas puede requerir una base grafitizada impregnada con un inhibidor de oxidación.
Al determinar el mejor grado de carbón grafito, es necesario considerar varias preguntas, entre ellas:
¿Se trata de una aplicación en condiciones húmedas o secas?
¿Cuál es la temperatura de operación?
¿Qué cargas y velocidades intervienen?
¿Hay productos químicos cáusticos presentes?
¿Qué nivel de desgaste es admisible durante un periodo determinado?
En definitiva, la mejor forma de asegurarte de utilizar el grado óptimo para tu aplicación es contactar directamente al fabricante de carbón grafito.
2. Elige el material adecuado para el eje
La selección del material del eje puede influir en el desgaste de los cojinetes tanto como el grado de carbón grafito seleccionado.
Es importante que el eje sea lo más duro y liso posible. Un eje más duro mantendrá su acabado superficial durante más tiempo que uno más blando.
Mantener un acabado superficial liso en el eje a lo largo de toda su vida útil ayuda a minimizar considerablemente el desgaste, de modo que solo el carbón grafito debería desgastarse durante la operación.
La recomendación habitual en la industria es utilizar un eje con dureza Rc 35 o superior y un acabado superficial de 16 µin o mejor, o 12 µin o mejor para aplicaciones de alta velocidad.
La resistencia a la corrosión también debe ser suficiente para evitar oxidación o corrosión por picaduras, ya que estos fenómenos destruyen el acabado superficial.
Como referencia, algunos materiales comunes para ejes incluyen acero inoxidable endurecido, Hastelloy e Inconel.
3. Evitar los abrasivos
Los abrasivos pueden causar daños importantes en los cojinetes de carbón grafito.
El carbón grafito es un material blando. En la escala de dureza de Mohs, tiene un valor de aproximadamente 2, justo por encima del talco y por debajo de la plata.
Como resultado, los abrasivos pueden rayar fácilmente la superficie del carbón grafito y acelerar significativamente las tasas de desgaste.
Si hay abrasivos presentes en una aplicación, se pueden tomar ciertas medidas para minimizar su impacto:
Se pueden incorporar ranuras en el diámetro interior del cojinete para ayudar a expulsar la mayor cantidad posible de material abrasivo.
La introducción de líquido en la holgura de funcionamiento del cojinete también puede ayudar a minimizar el contacto destructivo entre el cojinete y las partículas abrasivas.
Al diluir la concentración de abrasivos y eliminarlos de la holgura de funcionamiento, se pueden reducir los efectos negativos de la acumulación de partículas abrasivas.
4. Aprovechar la lubricación líquida
La presencia de líquido en la holgura de funcionamiento de un cojinete puede reducir prácticamente por completo su desgaste.
Con suficiente líquido, los cojinetes impermeables de carbón grafito pueden mantener una película hidrodinámica que actúa como barrera entre el cojinete y el eje.
Esto permite que el cojinete soporte valores PV considerablemente mayores que si operara en seco.
De hecho, se han presentado casos en los que cojinetes sumergidos han sido capaces de soportar valores PV hasta 75 veces superiores a los que podrían alcanzarse en condiciones de funcionamiento en seco.
Incluso si el cojinete no está completamente sumergido en líquido, la lubricación por salpicadura, vapor o lubricación intermitente puede resultar muy beneficiosa para reducir el desgaste.
5. Minimizar el valor PV
El desgaste depende de la carga y de la velocidad de deslizamiento a lo largo del tiempo. Esto puede expresarse en términos de PV.
En aplicaciones de funcionamiento en seco, los cojinetes de carbón grafito suelen ser capaces de soportar una exposición continua a un valor PV de aproximadamente 30,000 psi·ft/min.
Una de las formas más sencillas de reducir el valor PV de una aplicación es aumentar la superficie sobre la que se distribuye la carga.
Los diseñadores de cojinetes pueden lograrlo simplemente aumentando la longitud del cojinete, sin tener que modificar otros aspectos del diseño.
Al duplicar la longitud del cojinete, el valor PV de la aplicación se reduce a la mitad, lo que puede aumentar considerablemente la vida útil del cojinete.
El uso de cojinetes de carbón grafito ofrece numerosas ventajas frente a materiales alternativos. Esto queda claro al observar que se utilizan en una amplia variedad de sectores, desde la producción alimentaria hasta la gestión de aguas residuales.
Aunque las aplicaciones en las que se utilizan estos cojinetes varían considerablemente, la resistencia al desgaste es un factor clave en todas ellas.
Si tienes alguna pregunta o necesitas más información sobre la resistencia al desgaste de los cojinetes de carbón grafito, ponte en contacto directamente con un fabricante de carbón grafito.
