Sistemas de dosificación para la lubricación óptima

Los cuatro factores clave para un diseño de sistema exitoso

Los procesos de lubricación en la fabricación de vehículos son complejos y requieren un resultado óptimo con la mayor precisión. Quienes evalúen correctamente y consideren de antemano los factores clave más importantes pueden seleccionar fácilmente un sistema de dosificación adecuado. Alrededor de 1,000 componentes diferentes se instalan en un vehículo durante el proceso de producción. Se utilizan más de 150 aplicaciones típicas de grasa y aceite, y dependiendo del tipo de vehículo, puede haber muchas más. Gracias a ellas, los elevadores de las ventanas y los techos corredizos se mueven, las perillas giratorias son fáciles de operar o el motor y la caja de cambios funcionan de forma fiable. Por lo tanto, la aplicación de la lubricación siempre está directamente relacionada con el producto final y su uso previsto. Esto define los requisitos funcionales de los lubricantes utilizados, como grasas o aceites:

  • Funcionamiento suave, reducción de la fricción
  • evitar errores
  • Resistencia y durabilidad
  • Reducir y evitar ruidos (anticrujidos)
  • Compensación de tolerancia (antitraqueteo)

Los requisitos para el tipo de lubricación varían y siempre dependen de la aplicación respectiva. Muchos factores juegan un papel aquí: ¿Debería hacerse la aplicación por puntos, perlas o aplicación del spray? ¿En qué tiempo debe realizarse la aplicación? ¿Qué tan alta puede ser la posible desviación en la cantidad aplicada? ¿Cómo se integra el sistema de dosificación en la línea de producción? Las condiciones marco para estos requisitos suelen definir el proceso de fabricación específico en la industria del automóvil. Para estos, los casos de aplicación de la técnica de dosificación se caracterizan por:

  • Ciclos cortos, alta tasa de repetición
  • Rangos de tolerancia definidos
  • Documentación de la capacidad del proceso
  • Confirmación de la repetibilidad
  • Uso de medios complejos (separación: Para la explicación, véase más abajo)
  • Desde 0.003 ml hasta llenado controlado por tiempo (llenado de punto a volumen)
  • Control directo o indirecto (movimiento del cilindro, medición de caudal, barrera fotoeléctrica) según el producto seleccionado)

Aclarar los requisitos de dosificación
Estas características forman la base para la configuración de un sistema de dosificación adecuado y determinan los requisitos para la dosificación. Para garantizar un resultado óptimo con la máxima precisión y repetibilidad, se pueden identificar cuatro factores clave:

  1. ¿De qué medio se trata?
  2. ¿Cómo se puede describir el proceso de dosificación?
  3. ¿Qué temperaturas ambientales y de habitación deben considerarse?
  4. ¿Cuáles son los requisitos de control y documentación?

Estos factores clave no siempre están claros a primera vista, por lo que vale la pena realizar un examen o una investigación detallada para que la ejecución del proyecto tenga éxito.

El material: Definir las propiedades
En primer lugar, deben determinarse las características detalladas del material del lubricante, ya que el conocimiento de sus propiedades físicas y químicas específicas es esencial para llegar a una evaluación correcta de la aplicación y el diseño del sistema resultante. Esto incluye información sobre la viscosidad, el comportamiento específico: si el lubricante es abrasivo o contiene rellenos, por ejemplo, y su separación.

En principio, la mayoría de los lubricantes se pueden procesar sin problemas de la técnica de dosificación. Los principales puntos a observar son: ¿Cómo es la compatibilidad química con los materiales de sellado? Dependiendo del material base y de la adición de aditivos, la resistencia de las juntas de las bombas y los dosificadores debe probarse durante el transporte y la dosificación de las grasas y los aceites. Especialmente los aceites de base mineral con un alto contenido de aroma suelen mostrar una mayor intolerancia a las juntas. Por ejemplo, algunos tipos de grasa tienden a gotear fácilmente cuando se encuentran bajo alta presión. Esta llamada separación puede ocurrir cuando las porciones jabonosas, líquidas y los componentes sólidos del medio se separan, por ejemplo, debido a la alta presión en el recipiente o en la bomba. Esto puede llevar a un mal funcionamiento, ya que el aceite se escapa por las partes con fugas del sistema y el agente espesante permanece en el interior en forma comprimida. En este caso, el efecto para la lubricación ya no sería óptimo y se debería llevar a cabo una regulación de la presión.

Clases de viscosidad y consistencia
La viscosidad, es decir, el comportamiento de flujo del material, también juega un papel. En cuanto a los aceites, su diversidad es enorme. La viscosidad va desde muy líquida como el agua hasta “apenas capaz de fluir”. Por ejemplo, los aceites de silicona para el uso en amortiguadores de vibraciones son tan altamente viscosos que casi nunca pueden derramarse de un vaso invertido. En comparación con los aceites, las grasas tienen una ventaja significativa debido a su consistencia: Pueden permanecer en el punto de fricción. Las grasas consisten esencialmente en dos materiales básicos: Aceites y los llamados agentes espesantes. Hay básicamente tres propiedades que juegan un papel importante para distinguirlas: el tipo de aceite base, el tipo de espesante y la consistencia.

La consistencia de una grasa es de gran importancia para la aplicación y debe cambiar lo menos posible a diferentes temperaturas. La consistencia general de una grasa es el resultado de la viscosidad del aceite base y del uso del respectivo tipo de espesante y sus propiedades físicas, que a su vez están determinadas por los requisitos de la aplicación. 

Solo una determinación exacta del comportamiento del flujo o de la viscosidad puede responder a la pregunta de si un lubricante es adecuado para la aplicación específica, hasta qué punto se puede bombear sin problemas y qué técnica de dosificación puede implementar de forma fiable la aplicación de grasa o aceite deseada.

Representar la descripción del proceso
En el caso más simple, una aplicación consta de una bomba, una válvula y una regulación de la presión. En la realidad, sin embargo, los dispositivos de lubricación están integrados en líneas de producción complejas y totalmente automatizadas. Por lo tanto, la descripción detallada del proceso y el esquema de producción es esencial para el diseño de un sistema de dosificación. Una descripción concreta del caso de aplicación incluye respuestas a las siguientes preguntas: 

  • ¿De qué aplicación se trata?
  • ¿Cómo se realiza la aplicación?
  • ¿Cuál es la cantidad a producir?
  • ¿Cuál es la duración del ciclo / tiempo de ciclo, es decir, el tiempo en el que se debe dosificar y aplicar el lubricante?
  • ¿Cómo se realiza la alimentación del material?
  • ¿Cuál es la distancia entre el suministro y la aplicación de la grasa?
  • ¿Qué presión es necesaria para el procesamiento?

Por lo general, solo hay dos opciones para colocar un sistema de dosificación: O se coloca la pieza a lubricar o las válvulas dosificadoras tienen que moverse hacia el componente. El tiempo de ciclo especificado, es decir, el tiempo especificado para el proceso de dosificación, también es decisivo para el diseño del sistema. La duración de la aplicación de grasa siempre debe considerarse en relación con el ciclo del sistema. Para ello, se debe realizar un cálculo por adelantado y los tiempos de ciclo deben especificarse con precisión para configurar el sistema de manera eficiente de acuerdo con estas especificaciones. 

Tomar en cuenta la temperatura
Como ya ha demostrado la consideración de las clases de consistencia de las grasas, esta debe permanecer lo más constante posible a diferentes temperaturas para obtener un resultado de dosificación óptimo. La temperatura de procesamiento siempre se compara con la temperatura ambiente. Un ejemplo: Si la temperatura ambiente es aproximadamente constante a unos supuestos 40 grados centígrados, por ejemplo, el material debe calentarse permanentemente a una temperatura más alta, en este caso a 42 grados centígrados. En este caso, sin embargo, también hay que asegurarse de que el material no cambie con el aumento de la temperatura y, si lo hace, que su calidad no se deteriore. La reproducibilidad solo puede garantizarse observando la temperatura ambiente y de procesamiento, así como cualquier compensación de temperatura y verificando la calidad del material.

Control y documentación
Los ciclos cortos y las altas tasas de repetición en el proceso de fabricación también imponen grandes exigencias al control del proceso y la repetibilidad. La evidencia de que se ha realizado una dosificación puede ser diferente aquí. O bien debe registrarse de manera comprensible que se ha dosificado la grasa o el aceite. Este control indirecto se suele llevar a cabo mediante una documentación de sí/no o 1/0. Así, se puede documentar mediante un sistema de sensores y el control de la unidad de dosificación si se ha llevado a cabo una dosificación. Esto permite que incluso las cantidades más pequeñas se muestren de forma consistente. Un control indirecto puede tener lugar, por ejemplo, mediante el uso de una cámara o una barrera fotoeléctrica. Los requisitos de control y documentación suelen estar definidos y deben comunicarse en el proceso de planificación del sistema de dosificación. Dependiendo de qué evidencia se desee, esto debe incluirse en la planificación en consecuencia.

Conclusión
Propiedades del material, descripción del proceso, temperatura, así como requisitos de control y documentación: si estos cuatro factores clave se analizan e incorporan en el diseño del sistema, se pueden cumplir los principales requisitos del sistema de dosificación: la dosificación precisa y reproducible de grasa y aceite. Esta es la única forma en que las lubricaciones auxiliares y de desgaste en los vehículos cumplen sus funciones principales: Funcionamiento suave, reducción de la fricción, evitar errores, resistencia y durabilidad, reducir y evitar ruidos (anticrujidos), compensación de tolerancia (antitraqueteo).