1. Horno rotativo de cemento: corona dentada abierta
El horno rotativo de cemento es un cilindro de acero de 50-200 metros de longitud y 3,5-6 metros de diámetro que gira lentamente (0,5-4 rpm) sobre 2-4 pares de rodillos de apoyo (riding rings o tyres). La corona dentada (bull gear) de gran módulo (módulo 30-50) es la transmisión que hace girar el horno y es uno de los engranajes industriales más grandes del mundo.
Las condiciones de lubricación de la corona son las más extremas de la industria cementera:
- Temperatura ambiente de 60-100°C cerca del horno en el exterior de la carcasa
- Polvo de cemento y clínker en suspensión constante: el lubricante debe ser resistente a la penetración de polvo fino (Blaine 3.000-4.500 cm²/g)
- Velocidad tangencial de los dientes muy baja (1-5 m/s): régimen de lubricación límite, sin EHD apreciable
- Presión hertziana en flancos de dientes: 500-1.200 MPa
- Exposición a lluvia y temperatura variable en el exterior
1.1 Compound adhesivo para corona abierta de horno rotativo
El lubricante estándar para la corona dentada del horno cementero es el compound de corona abierta (open gear compound), una formulación viscosa de alta adherencia especialmente desarrollada para este tipo de aplicación:
| Propiedad del compound | Especificación típica | Por qué importa |
|---|---|---|
| Base | Bituminosa o parafínica de alta viscosidad | Cuerpo viscoso que se adhiere a los flancos del diente |
| Aditivos sólidos | Grafito coloidal 10-20% + MoS₂ 3-5% | Lubricación sólida a presiones sin EHD |
| Viscosidad a 60°C (operación) | ISO VG 1.000-3.000 (muy alta) | Permanece en el flanco sin escurrir a temperatura |
| Adhesividad (tacky) | Muy alta (no se lanza centrifugamente) | La corona gira a bajas rpm pero el compound no debe desprenderse |
| Resistencia al polvo | Alta (consistencia permite encapsular partículas) | El polvo de cemento no debe empastar el lubricante hasta bloquear |
| Punto de goteo | >120°C o no determinado (bituminoso) | No fluidificar en verano con horno caliente |
| Resistencia a la lluvia | Alta (bituminoso hidrofóbico) | Exterior expuesto a intemperie |
1.2 Sistemas de aplicación del compound
La aplicación del compound de corona se realiza típicamente por dos métodos:
- Sistema automático de lubricación de corona (Lincoln, SKF, Beka-Max): la solución técnicamente óptima. Una bomba de pistón de alta presión inyecta el compound (generalmente diluido con solvente para reducir viscosidad de bombeo) sobre los dientes de la corona a través de un spray o pincel automático sincronizado con la rotación del horno. Consume 0,5-2 kg/hora de compound según tamaño del horno.
- Aplicación manual por brocha: en hornos de menor tamaño o como contingencia. Requiere acceso seguro y protección personal. La distribución manual es menos uniforme que la automática.
2. Rodillos de apoyo (riding rings / tyres): lubricación de alta carga estática
Los riding rings (tyres) son los anillos de acero forjado que abrazan el horno y descansan sobre los rodillos de apoyo (support rollers). Cada par de rodillos soporta el peso del horno (miles de toneladas) distribuido en una línea de contacto de pocos centímetros de ancho: la presión hertziana en la interfaz tyre-roller es de 500-1.500 MPa.
La lubricación de esta interfaz se realiza con un compound adhesivo similar al de la corona, pero con mayor contenido en MoS₂ para lubricación a baja velocidad de deslizamiento (el tyre rueda sobre el roller con una pequeña velocidad de deslizamiento relativa). Los cojinetes de los rodillos de apoyo (roller bearings) son rodamientos de gran tamaño lubricados por baño de aceite o circulación forzada:
| Componente | Lubricante | Frecuencia | Temperatura |
|---|---|---|---|
| Interfaz tyre-roller (contact zone) | Compound adhesivo MoS₂+grafito | Sistema automático continuo | 70-150°C superficie |
| Rodamiento de soporte roller (baño) | Aceite CLP EP VG 460-680 | Cambio 4.000-8.000 h + análisis | 60-100°C aceite |
| Rodamiento de soporte roller (circulación) | Aceite turbina VG 68-100 R&O | Análisis semestral | 60-90°C aceite |
| Ajuste axial del roller (skewing device) | Grasa EP MoS₂ NLGI 2 | 500-1.000 h | Ambiente caliente |
| Cojinete del roller (casa de cojinete) | Análisis aceite por muestras periódicas | Mensual | Monitorizar |
3. Molinos de bolas de cemento: reductores y cojinetes de gran diámetro
Los molinos de bolas muelen el clínker con yeso para producir cemento Portland. Son cilindros de acero de 3-6 metros de diámetro y 8-15 metros de longitud que rotan a 14-20 rpm, impulsados por motores de 1.000-6.000 kW. Los sistemas de lubricación críticos son:
3.1 Reductores del molino (mill gearbox)
Los reductores del molino de bolas son cajas de engranajes de doble reducción que reducen la velocidad del motor eléctrico (750-1.500 rpm) a la velocidad del molino (14-20 rpm). La transmisión de par es enorme: un motor de 4.000 kW a 1.500 rpm genera un par en la salida del reductor de hasta 2.000 kNm.
El aceite de engranajes para reductores de molino de bolas: CLP ISO VG 320 o VG 460 con aditivos EP de azufre-fósforo. En molinos grandes con aceite caliente (temperatura de trabajo 60-90°C), se prefiere aceite PAO CLP VG 220-320 con mejor estabilidad oxidativa. Intervalo de cambio: 4.000-8.000 horas con análisis intermedio anual.
3.2 Cojinetes de muñón del molino (trunnion bearings): alta presión hidrostática
Los cojinetes de los muñones del molino (trunnion bearings) son los rodamientos más grandes de la planta: cojinetes de bronce de 1-2 metros de diámetro que soportan el peso total del molino (200-2.000 toneladas). Su lubricación utiliza un sistema hidrostático (hydrodynamic/hydrostatic bearing):
- Arranque hidrostático: antes de arrancar el molino, una bomba de alta presión (40-60 bar) inyecta aceite bajo el muñón para levantarlo y crear una película hidrodinámica antes de que empiece a rodar. Sin este levantamiento hidrostático, el arranque en seco destruiría el bronce del cojinete en minutos.
- Aceite de circulación en operación: durante la operación normal, el molino gira sobre una película hidrodinámica de aceite. El aceite circula por gravedad o bomba de circulación a través de canaletas del muñón.
- Viscosidad: ISO VG 150-220 de aceite turbina R&O (sin aditivos EP que puedan atacar el bronce) o aceite específico de cojinete de molde. Los cojinetes de bronce son incompatibles con muchos aditivos EP orgánicos que contienen azufre activo.
| Sistema | Lubricante | ISO VG | Intervalo cambio | Volumen típico |
|---|---|---|---|---|
| Reductor molino (caja principal) | CLP EP mineral o PAO | 320-460 | 4.000-8.000 h | 500-5.000 L |
| Cojinete muñón (lubricación hidrostática) | Aceite turbina R&O sin EP zinc | 150-220 | Análisis anual / 8.000 h | 200-2.000 L |
| Bomba hidrostática de arranque | Aceite hidráulico HLP VG 46 | 46 | 2.000-4.000 h | 50-200 L |
| Corona abierta del molino | Compound adhesivo grafito+bituminoso | VG >1.000 | Automático continuo | 0,3-1 kg/h |
| Reductor de pinión (mill pinion gearbox) | CLP EP VG 220-320 | 220-320 | 4.000-6.000 h | 100-500 L |
| Rodamientos motores del molino | Grasa poliurea NLGI 2 PAO | — | 2.000-4.000 h | Reengrase manual |
4. Sistemas de transporte: elevadores de cangilones y cintas
4.1 Elevadores de cangilones de clínker (alta temperatura)
El clínker sale del horno a 1.200-1.400°C y se enfría en el clinker cooler hasta 60-120°C. Los elevadores de cangilones que transportan el clínker caliente tienen condiciones de lubricación extremas:
- Cadenas de cangilones operando a 80-120°C ambiente y contacto con clínker caliente
- Polvo de clínker abrasivo (cemento crudo sin moler) que penetra en las articulaciones
- Aceite de cadena de alta temperatura: éster sintético VG 220-320 con punto de evaporación alto
- O compound de grafito coloidal en pasta para articulaciones con contacto directo con clínker
4.2 Cintas transportadoras de materias primas y cemento
Las plantas de cemento tienen kilómetros de cintas transportadoras para mover caliza, arcilla, carbón, clínker y cemento. Sus rodillos de soporte (carrying rollers e impact rollers) tienen cojinetes sellados de por vida (lubricated for life) en su mayoría, pero las cintas de mayor longitud y velocidad pueden requerir rodillos con reengrase periódico.
- Rodillos sellados de por vida: sin mantenimiento hasta su sustitución (vida 50.000-100.000 horas)
- Cabezas motrices de cintas (head pulleys): rodamientos de roldana de gran diámetro, grasa litio complejo EP NLGI 2, reengrase cada 2.000-4.000 horas
- Cajas reductoras de cinta: aceite CLP EP VG 220-320, cambio cada 4.000 horas
5. Plan de lubricación tipo para planta de cemento
| Equipo / Componente | Lubricante | Frecuencia | Verificación |
|---|---|---|---|
| Horno rotativo — Corona dentada | Compound grafito+MoS₂ adhesivo | Auto continuo (0,5-2 kg/h) | Verificar sistema semanal |
| Horno — Riding rings (tyre-roller) | Compound adhesivo MoS₂ | Auto continuo o mensual manual | Inspección mensual contacto |
| Horno — Rodamientos support roller | CLP EP VG 460-680 baño | Cambio 6.000 h + análisis anual | Nivel mensual + Tª monitorización |
| Molino bolas — Reductor principal | CLP EP PAO VG 320-460 | Cambio 6.000-8.000 h + análisis | Nivel semanal, análisis anual |
| Molino bolas — Cojinetes muñón | Aceite turbina R&O VG 150-220 | Cambio 8.000 h + análisis anual | Temperatura continua online |
| Molino bolas — Corona abierta | Compound grafito adhesivo | Auto continuo | Verificar spray semanal |
| Molino bolas — Motor | Grasa poliurea NLGI 2 PAO | 2.000-4.000 h | Temperatura rodamiento |
| Prensa de rodillos vertical (VRM) | CLP EP PAO VG 220-320 | 6.000-8.000 h + análisis | Nivel mensual |
| Elevador cangilones clínker | Aceite cadena éster VG 220 | Sistema auto o mensual manual | Articulaciones cadena trimestral |
| Compresores de aire (enfriadores) | Aceite compresor sintético | 2.000-4.000 h según tipo | Análisis semestral |
| Cintas transportadoras (cabeza motriz) | CLP EP VG 220 reductores | 4.000 h | Nivel mensual |
Lubricantes para plantas de cemento: envasado y suministro industrial
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