Use el aceite para engranajes que pide la placa del reductor (la chapa fijada a la carcasa) o el manual. La placa lo trae en un código: CLP y AGMA dicen qué tan espeso es el aceite y si lleva el aditivo que protege los dientes bajo carga; ISO VG dice solo qué tan espeso es. A continuación, qué significa cada código, la tabla que convierte uno en otro y el ensayo que la norma alemana DIN 51517 exige para comprobar la protección.
¿Qué hace el aceite dentro del reductor?
El aceite mantiene los dientes de los engranajes separados con una capa finísima, para que el metal no roce con el metal.
El reductor es la caja de engranajes que queda entre el motor y la máquina. Baja la velocidad de giro y, a cambio, multiplica la fuerza de giro, el torque, como la marcha suave de la bicicleta en una subida. Dentro, un engranaje pequeño, el piñón, hace girar a uno grande, la corona.
Toda la fuerza del motor pasa de un diente al otro por una franja estrecha, donde los dos se tocan. Allí el aceite forma una capa mucho más fina que un cabello: la película de aceite. Mientras la película resiste, el diente casi no se desgasta.
En la mayoría de los reductores, los engranajes giran en parte sumergidos en el aceite del fondo de la caja y lo esparcen; en los mayores, una bomba hace circular el aceite. El mismo aceite se lleva el calor y protege las piezas contra el óxido.
El problema empieza cuando la carga es tanta que la película no aguanta.
¿Para qué sirve el aditivo EP en el aceite para engranajes?
El aditivo EP protege los dientes en los instantes en que la película de aceite no da abasto y el metal toca el metal. Aditivo es un producto químico que va en el aceite en dosis pequeña para darle una cualidad extra; EP quiere decir extrema presión. La secuencia es esta (Figura 1):
La fuerza del reductor se concentra en la franja de contacto, lo que somete al aceite a una presión muy alta.
El giro arrastra aceite al contacto y forma la película: cuanto más rápido el giro, más gruesa la película. Con la película entera, los dientes no se tocan (cuadro 1 de la figura).
La cara de trabajo del diente, el flanco, tiene picos microscópicos: la rugosidad.
Una velocidad baja, o el aceite caliente (que se vuelve más fluido), dejan la película más fina que esos picos (cuadro 2 de la figura). Con carga alta, los picos se aprietan unos contra otros y el punto de contacto se calienta.
Los picos se tocan, se sueldan por un instante y se arrancan. Ese daño es el agarrotamiento (en inglés, scuffing): raya el flanco y suelta partículas de metal en el aceite (cuadro 2).
El aditivo EP, en general hecho de compuestos de azufre y fósforo, reacciona con el acero en esos puntos calientes y forma una película de sacrificio. Se desgasta en lugar del diente e impide la soldadura (cuadro 3).
La película se rehace en cada contacto, a costa del aditivo, que se va consumiendo. El calor y el envejecimiento del aceite también gastan el aditivo.
Figura 1. El contacto entre piñón y corona, ampliado. La película entera separa los dientes (1). Con la película fina, más baja que los picos, y carga alta, los picos se sueldan y se arrancan (2). La película del aditivo EP impide la soldadura (3). Rugosidad exagerada.
Cómo se nota esto en su planta: ruido y temperatura de la caja por encima de lo normal; rayas en los flancos y partículas pegadas al tapón magnético, el tapón de drenaje con imán. El diente que ya se agarrotó sigue marcado después del cambio; el aceite nuevo lo protege de ahí en adelante.
Entonces, ¿basta un aceite bien espeso con EP?
¿Qué es la viscosidad y por qué importa en el reductor?
Viscosidad es la resistencia del aceite a fluir: la miel tiene viscosidad alta, el agua tiene baja. Junto con la velocidad del giro, decide el espesor de la película entre los dientes.
Un aceite demasiado fluido deja la película más fina que los picos, y el desgaste se acelera. Un aceite demasiado espeso hace que los engranajes gasten fuerza en agitarlo, calienta la caja y pesa en el arranque en frío.
El punto correcto depende de la velocidad, de la carga y de la temperatura. Un reductor rápido, de dientes pequeños, pide un aceite más fino; un reductor lento, de alto torque, pide un aceite más espeso. Ese punto es el grado de viscosidad, y el fabricante del reductor lo escribe en la placa. Sin placa, el Equipo Técnico de Kelpen Oil calcula el grado con los datos del reductor.
Para quien necesita el número: la viscosidad cae cuando el aceite se calienta; por eso la norma la mide a una temperatura fija, 40 °C, y esa medida da nombre al grado.
¿Qué significan CLP, ISO VG y AGMA?
Son tres maneras de hacer el pedido, y solo dos dicen el tipo de aceite. ISO VG dice solo el grado de viscosidad; CLP y AGMA dicen el grado y también si el aceite lleva aditivo EP (Figura 2).
Figura 2. La placa trae uno de estos códigos. CLP y AGMA dicen el grado y el tipo de aceite; ISO VG dice solo el grado. En la numeración tradicional de la AGMA, que las normas actuales reemplazaron por el ISO VG, AGMA 5 equivale a ISO VG 220.
ISO VG es el grado de viscosidad de la norma ISO 3448: el número es la viscosidad a 40 °C. "ISO VG 220" dice qué tan espeso es el aceite y no dice si tiene EP.
CLP viene de la norma alemana de aceites para engranajes, la DIN 51517. Cada una de sus tres partes suma una protección a la anterior:
C (parte 1): aceite sin aditivos (la norma tiene como base el aceite mineral).
CL (parte 2): el C más protección contra el óxido y contra la oxidación, el envejecimiento del aceite por el calor y por el oxígeno del aire.
CLP (parte 3): el CL más aditivo EP. La sigla describe el desempeño; la base puede ser mineral o sintética. En "CLP 220", el número es el grado ISO VG.
AGMA es la asociación estadounidense de fabricantes de engranajes (American Gear Manufacturers Association). En la numeración tradicional de la AGMA (la que las normas actuales reemplazaron por el ISO VG, pero que las placas todavía traen), cada grado de viscosidad recibe un número, y el sufijo dice el tipo de aceite:
EP: con aditivo de extrema presión;
Comp: aceite compuesto, con grasa mezclada en el aceite, para el reductor de tornillo sin fin, que aparece más adelante;
sin sufijo: solo con protección contra oxidación y óxido, sin aditivo EP.
Las dos normas tienen ensayos y límites diferentes: compre el aceite que declara, en la etiqueta, la norma que cita la placa. Si la placa trae solo el ISO VG, confirme en el manual si el reductor pide EP.
Para quien necesita el número: el ISO VG es la viscosidad cinemática a 40 °C en mm²/s, lo mismo que centistokes (cSt), con 10% de tolerancia hacia arriba o hacia abajo. El ISO VG 220 va de 198 a 242 cSt.
La numeración tradicional de la AGMA viene de las ediciones hasta la AGMA 9005-D94. Desde la 9005-E02, la norma usa el propio ISO VG más el tipo de aceite y guarda el número antiguo solo como referencia; la edición actual es la 9005-F16. La placa antigua sigue diciendo "5 EP".
¿Cuál es la tabla de aceite para reductor?
La tabla cruza el grado ISO VG con la numeración tradicional de la AGMA y con las dos líneas de aceite para engranajes de Kelpen Oil, una mineral y una sintética. Se diferencian en el aceite base, el líquido que forma la mayor parte del lubricante: el mineral viene del petróleo refinado y el sintético se hace por síntesis química. Los grupos de aceite base están en el artículo sobre qué son los aceites base.
| ISO VG (cSt a 40 °C) | AGMA (numeración tradicional, solo la escala) | Turan EP (mineral) | Turan S (sintético) |
|---|---|---|---|
| 32 | 0 (sin versión EP) | no hay | Turan S 32 |
| 68 | 2 EP | Turan EP 68 | Turan S 68 |
| 100 | 3 EP | Turan EP 100 | no hay |
| 150 | 4 EP | Turan EP 150 | Turan S 150 y Turan S 150 GREEN |
| 220 | 5 EP | Turan EP 220 | Turan S 220 |
| 320 | 6 EP | Turan EP 320 | Turan S 320 |
| 460 | 7 EP | Turan EP 460 | Turan S 460 |
| 680 | 8 EP | Turan EP 680 | Turan S 680 |
| 1000 | 8A EP | Turan EP 1000 | Turan S 1000 |
Cómo leer la tabla: "CLP 220" y "AGMA 5 EP" piden el mismo tipo de aceite, ISO VG 220 con EP. La columna AGMA es la escala tradicional, para convertir el código de la placa; la norma que cumple cada línea está en el párrafo siguiente. El ISO VG 32 corresponde al AGMA 0, que no tiene versión EP. La escala tiene además el AGMA 1 (ISO VG 46) y sigue por encima del ISO VG 1000.
Toda la línea Turan EP, del ISO VG 68 al 1000, cumple la DIN 51517 parte 3 (CLP) y la AGMA 9005. La línea Turan S, de bases 100% sintéticas, cumple la DIN 51517 parte 3 (CLP) y la ISO 12925-1, la norma internacional de los aceites para engranajes cerrados.
Para quien necesita el número: las clases más usadas de la ISO 12925-1 en engranajes cerrados suben en escalones: CKB (mineral con protección contra oxidación y óxido), CKC (el CKB más aditivo EP) y CKD (el CKC que aguanta más calor sin degradarse). La norma tiene además clases para tornillo sin fin, sintéticos y engranajes abiertos.
La DIN 51502 agrega al CLP una sigla de la base sintética, como HC (hidrocarburo sintético), PG (poliglicol) y E (éster), en "CLP PG". El sintético que cumple los requisitos del CLP también es CLP, con la sigla de la base al lado.
La etiqueta dice EP. ¿Cómo saber si el aceite realmente aguanta?
¿Cómo se comprueba la capacidad de carga de un aceite para engranajes?
Con un ensayo estandarizado, exigido por la norma que el aceite declara cumplir. El principal es el FZG: una máquina hace girar un par de engranajes estándar sumergido en el aceite y aumenta la carga por etapas, de 1 a 12, hasta que aparece el agarrotamiento del cuadro 2 de la Figura 1.
Es una prueba de esfuerzo, como la cinta del cardiólogo que va aumentando la inclinación. Cuanto más alta la etapa que el aceite aguanta, mayor su capacidad de carga.
El ensayo de cuatro bolas mide la resistencia a la soldadura de otra manera: una bola de acero gira apretada contra tres bolas fijas, sumergidas en el aceite, y la carga sube hasta que las cuatro se sueldan. El resultado sale en carga de soldadura y no se convierte en etapa FZG.
La DIN 51517 parte 3 pide también ensayos de envejecimiento, herrumbre, corrosión del cobre, espuma, separación del agua (importante en papel y siderurgia), compatibilidad con los sellos y desgaste de rodamiento. De ahí el filtro para comparar proveedores: "EP" en la etiqueta es un adjetivo; "conforme a la DIN 51517 parte 3" se verifica, porque la norma fija la etapa FZG mínima y todos los demás ensayos.
Para quien necesita el número: el FZG sigue la DIN ISO 14635-1 (antes, DIN 51354-2), método A/8.3/90; la sigla es del centro de investigación en engranajes de la Universidad Técnica de Múnich. La escala termina en la etapa 12; el aceite que la pasa sin fallar recibe el resultado "mayor que 12". La DIN 51517 parte 3 pide etapa de falla 12 o más. El ensayo de cuatro bolas sigue la ASTM D2783, que mide la carga de soldadura.
¿Y un aditivo tan reactivo puede atacar alguna pieza de la caja?
¿Un aceite con aditivo EP puede atacar el bronce y los sellos?
Puede, cuando la fórmula del aceite no combina con la caja. El azufre más reactivo, que protege el acero, también ataca las aleaciones de cobre, como el bronce.
El caso típico es el reductor de tornillo sin fin: un tornillo, el sin fin, hace girar una corona de bronce, y los dos se deslizan mucho uno sobre otro, lo que calienta el contacto. Los casquillos y las jaulas de rodamiento (la pieza que separa las bolas o los rodillos) también pueden ser de bronce.
Con el bronce caliente, el ataque puede ser rápido y avanza sin ruido: la corona pierde material, y el aceite se oscurece y acumula partículas.
Esa agresividad se mide en el ensayo de corrosión en lámina de cobre: una lámina pulida queda en el aceite caliente, y la mancha que se forma se compara con una escala.
Para el tornillo sin fin existen también aceites de bajo roce, como el compuesto y algunos sintéticos. Con corona de bronce, el Equipo Técnico de Kelpen Oil indica el aceite antes de la compra.
En los sellos, la compatibilidad depende del material de la goma del retén, el elastómero, y de la temperatura. La línea Turan S es compatible con los elastómeros de sellado; para cualquier aceite, confirme con el fabricante del sello. El mayor riesgo aparece al cambiar de un tipo de base a otro, tema de la próxima sección.
Para quien necesita el número: la corrosión en lámina de cobre sigue la NBR 14359, 3 horas a 100 °C, con la escala de la ASTM D130, de la clase 1 (mancha leve) a la clase 4 (corrosión).
¿Cuándo compensa el sintético en el reductor?
Cuando la temperatura, el intervalo de cambio o el costo de la parada superan lo que el aceite mineral atiende bien. Los aceites base sintéticos usados en reductores cambian menos de viscosidad con la temperatura y resisten más la oxidación. En la práctica, el aceite adelgaza menos en la caja caliente, se espesa menos en el arranque en frío y dura más entre un cambio y otro (Figura 3).
Figura 3. Ilustración: el grado se mide a 40 °C, por eso las curvas de dos aceites del mismo grado se cruzan ahí. Fuera de ese punto, el sintético típico de reductor adelgaza menos con calor y se espesa menos en frío. No es dato de producto.
El sintético suele compensar en la caja caliente, en el arranque en frío y donde el cambio es caro. Caja caliente es la que trabaja cerca del límite del aceite mineral; el Equipo Técnico de Kelpen Oil dice si es la suya, a partir de la temperatura medida en la carcasa con el reductor en carga.
Ejemplos: turbina eólica, donde cambiar el aceite exige subir hasta la góndola (la cabina en lo alto de la torre), caja de extrusora de plástico y reductores de carga alta en las industrias de papel, acero, petróleo, textil, madera y cemento. En esos casos, el criterio deja de ser el precio del litro y pasa a ser el costo por hora de operación.
Al cambiar de mineral a sintético, drene y limpie la caja antes. Algunas bases sintéticas, como el PAG (poliglicol), no se mezclan con el aceite mineral y pueden atacar la pintura interna de la caja y ciertos retenes. Por eso, el Equipo Técnico de Kelpen Oil confirma si el cambio compensa y cómo migrar.
Para quien necesita el número: cuánto cambia la viscosidad con la temperatura se mide por el índice de viscosidad (NBR 14358); cuanto mayor el índice, menos cambia.
Con el aceite correcto en la caja, falta saber cuándo cambiarlo.
¿Cómo saber cuándo cambiar el aceite del reductor?
Por la condición del aceite, medida en laboratorio, además del calendario. El reductor es cerrado, y el aceite guarda lo que pasó allí dentro: comparado con una muestra del aceite nuevo, muestra cuánto envejeció y si el aditivo se está gastando.
Estos son los ensayos del reductor en el laboratorio de Kelpen Oil, en Arujá (SP). La lista completa está en el artículo sobre los ensayos del laboratorio de lubricantes.
| Qué medimos | Qué revela en el reductor | Norma o método |
|---|---|---|
| Viscosidad cinemática a 40 °C | Fuera del rango del grado: sube cuando el aceite se oxida; cae con mezcla de aceite más fino | ASTM D7042 |
| Número de acidez | Acidez subiendo respecto del aceite nuevo: el aceite se está oxidando | NBR 14448 |
| Contenido de agua | Humedad que entra por el respiradero de la caja o por los retenes; acelera la oxidación y la corrosión | Karl Fischer coulométrico |
| Conteo de partículas | Suciedad o desgaste, antes de cualquier ruido | ISO 4406 |
| Bario, boro, calcio, fósforo y zinc, en partes por millón (ppm) | Fósforo (y boro, cuando el aceite nuevo lo tiene) bien por debajo del aceite nuevo indica el aditivo restante; bario, calcio o zinc que el aceite nuevo no tenía indican mezcla con otro aceite, como el de motor o el hidráulico | ICP (método de la NBR 14786) |
| Azufre, en porcentaje de masa | Viene sobre todo del aditivo EP (en el aceite mineral, parte es del propio aceite base); bien por debajo del aceite nuevo, sugiere que el aditivo se gastó | Fluorescencia de rayos X (método de la ASTM D6481) |
| Demulsibilidad | Si el aceite todavía separa el agua que entra en la caja | NBR 14172 |
| Espectro de infrarrojo | Productos de oxidación y contaminación por otro fluido | ASTM E2412 |
| Corrosión en lámina de cobre | Agresividad del aceite a las piezas de bronce | NBR 14359, 3 horas a 100 °C |
Dos lecturas de la tabla piden cuidado. El aceite EP nuevo ya tiene acidez propia, que viene del aditivo, y puede incluso bajar al comienzo del uso. Lo que cuenta es cuánto sube respecto de la muestra del aceite nuevo del mismo lote.
Fósforo y azufre estables, por sí solos, no garantizan que el aditivo todavía proteja: al completar el nivel, con el mismo aceite o con otro, el aceite nuevo trae aditivo nuevo y esconde el gasto del antiguo. Por eso la lectura junta acidez, viscosidad y partículas.
Nosotros, de Kelpen Oil, formulamos lubricantes y distribuimos aceites base desde 1999. El mismo laboratorio libera cada lote que formulamos (el informe de lote es de aceite nuevo) y hace el análisis de aceite en uso para cualquier empresa, incluso con aceite de otro fabricante, como servicio de pago. En un reductor de acceso difícil, el análisis es lo que permite cambiar el aceite en una parada programada, y no con urgencia después de una falla.
Para que la comparación valga, tome la muestra con la caja a la temperatura de trabajo, siempre del mismo punto, y envíe junto un poco del aceite nuevo.
¿Qué aceite usar en cada reductor?
El grado viene de la placa; el tipo de aceite viene de las condiciones de la caja. La tabla resume la elección entre los aceites para reductores industriales de Kelpen Oil.
| Si en su planta… | Use | Por qué |
|---|---|---|
| Caja a temperatura normal y cambio de aceite sin dificultad | línea Turan EP, en el grado de la placa | Aceite mineral CLP (DIN 51517 parte 3), del ISO VG 68 al 1000, con el menor costo por litro |
| Caja caliente, arranque en frío o cambio caro (turbina eólica, extrusora de plástico, acceso difícil) | línea Turan S, en el grado de la placa | Aceite CLP (DIN 51517 parte 3 e ISO 12925-1, clases CKC y CKD) de base 100% sintética, que resiste más la oxidación y permite espaciar los cambios |
| Tornillo sin fin con corona de bronce | Equipo Técnico de Kelpen Oil antes de elegir | El azufre del aditivo EP puede atacar el bronce |
| Reductor sin placa o con la placa ilegible | Cálculo del grado por el Equipo Técnico de Kelpen Oil | El grado depende de velocidad, carga y temperatura |
| Aceite en uso y duda sobre cuándo cambiarlo | Análisis del aceite en uso | Acidez, viscosidad, agua, partículas y aditivo muestran la condición real |
Preguntas frecuentes
¿Qué aceite se usa en un reductor de velocidad? El reductor de velocidad es el propio reductor industrial y usa aceite para engranajes CLP, en el grado ISO VG de la placa. En Kelpen Oil, la línea Turan EP va del ISO VG 68 al 1000, y la línea Turan S cubre los grados de la tabla anterior.
¿Cuál es el mejor aceite para un reductor? El que cumple el código de la placa y comprueba la capacidad de carga con la norma que declara, como la DIN 51517 parte 3. Entre mineral y sintético, gana el menor costo por hora de operación.
¿Cuál es el aceite para engranajes industriales? Para cajas de engranajes cerradas, el CLP en el grado especificado. El aceite de caja de cambios y diferencial del auto (clases API GL-4 y GL-5) es otra familia y no reemplaza al CLP: el GL-5 lleva azufre muy activo, que puede atacar el bronce. Si la placa antigua pide grado SAE, el Equipo Técnico de Kelpen Oil indica el ISO VG correspondiente.
¿Se puede usar aceite hidráulico en el reductor? Solo cuando el manual del reductor lo pide. El aceite hidráulico antidesgaste (clase HLP, DIN 51524 parte 2) está hecho para bombas y suele venir en grados más finos. La norma también le exige un FZG menor: etapa 10 o más, contra 12 o más del CLP.
Glosario
Reductor: caja de engranajes que baja la velocidad de giro del motor y aumenta el torque entregado a la máquina.
Piñón y corona: el par de engranajes del reductor; el piñón, menor, acciona la corona, mayor.
Película de aceite: capa de aceite que separa las superficies en movimiento.
Aditivo EP (extrema presión): en general compuestos de azufre y fósforo, que reaccionan con el acero en los puntos calientes y forman una película de sacrificio.
Agarrotamiento (scuffing): soldadura instantánea y arranque de los picos de los dientes cuando la película de aceite no aguanta.
ISO VG: grado de viscosidad del aceite a 40 °C, en cSt, según la ISO 3448.
FZG: ensayo con engranajes estándar que mide, en etapas de 1 a 12, la carga que el aceite soporta antes del agarrotamiento.
Hable con el Equipo Técnico
Antes de llamar, anote el código de la placa, el tipo de engranaje, el material de la corona (¿es bronce?), la velocidad de giro, la carga y la temperatura de la caja y del ambiente. Con esos datos, el Equipo Técnico de Kelpen Oil confirma el aceite adecuado para su reductor.
Si el reductor ya opera y la duda es la condición del aceite, envíe una muestra al laboratorio de Arujá (SP) para el análisis del aceite en uso, como servicio pago. Guarde este artículo o envíelo a quien se ocupa del mantenimiento de los reductores en su empresa.
