Lubricantes para máquinas de papel:
cilindros secadores, prensas y cajas formadoras
Una máquina de papel moderna opera a velocidades de 1.800–2.200 m/min con secciones que van desde 45°C en la mesa de formación hasta 130°C en los cilindros secadores. La lubricación errónea genera paradas no planificadas, contaminación del fieltro y pérdida de calidad del papel. Esta guía detalla las especificaciones técnicas punto a punto.
Arquitectura lubricante de una máquina de papel
Una máquina de papel integra cuatro secciones con exigencias lubricantes radicalmente distintas: mesa de formación (agua, alta velocidad, presión moderada), sección de prensas (carga hidráulica elevada, agua, fieltros), sección de secado (temperatura 90–135°C, vapor) y calandria (alta presión lineal, acabado superficial). Cada sección requiere un fluido específico; el uso de un aceite universal compromete la vida útil de rodamientos y cojinetes.
Los sistemas de lubricación centralizada (CLS) distribuyen el fluido desde una central a decenas de puntos en la máquina. La presión de trabajo oscila entre 2 y 8 bar, con caudales totales de 80–400 L/min según el tamaño de la máquina. La central dispone de filtros absolutos de 6–10 µm, intercambiadores de calor y visores de flujo en cada ramal.
Cilindros secadores: aceite de circulación éster sintético VG 46
Los cilindros secadores giran a 100–300 rpm con vapor interior a 3–6 bar y temperatura superficial de 90–130°C. Los rodamientos de los cuellos de cilindro (Journal bearings o rodamientos de rodillos) trabajan en un ambiente de vapor, condensados y fibras de celulosa. El aceite circula continuamente desde la central a través de taladros axiales en el muñón hasta los rodamientos.
- Índice de viscosidad superior: >140 vs. 95–100 mineral → menor variación de viscosidad entre arranque frío y máxima temperatura operativa
- Mejor biodegradabilidad (ISO 15380 Tipo C): relevante en roto de cilindros donde el aceite puede contactar con el papel
- Mayor resistencia a oxidación a 130°C: vida del aceite 3–5 años vs. 1–2 años mineral
- Mejor separación de agua (ASTM D1401): critical para evitar emulsión con los condensados de vapor
Especificaciones técnicas aceite éster VG 46 para cilindros secadores
| Parámetro | Valor objetivo | Norma | Razón técnica |
|---|---|---|---|
| Viscosidad cinemática 40°C | 44–48 mm²/s | ISO 3104 | VG 46 nominal |
| Viscosidad cinemática 100°C | ≥8,0 mm²/s | ISO 3104 | Film mínimo a T operativa |
| Índice de viscosidad | ≥140 | ISO 2909 | Estabilidad térmica cilindros |
| Temperatura de inflamación | ≥250°C | ISO 2592 | Seguridad en contacto con vapor |
| Temperatura de vertido | ≤−15°C | ISO 3016 | Arranque en frío invernal |
| Separación agua (ASTM D1401) | ≤30/30/0 en 30 min | ASTM D1401 | Deshidratación de condensados |
| Resistencia espuma Seq. I/II/III | 10/10/10 ml | ASTM D892 | Circulación centralizada |
| Número ácido nuevo (TAN) | ≤0,5 mg KOH/g | ASTM D664 | Compatibilidad cobre muñones |
| Número básico (TBN) | ≥2,0 mg KOH/g | ASTM D2896 | Reserva alcalina vs. ácidos |
| Corrosión lámina cobre | 1a máx. | ASTM D130 | Protección cojinetes cobre |
| FZG carga mínima | Estadio 10+ | ISO 14635-1 | Protección dientes reductores |
| Compatibilidad sellos NBR | Sin hinchado {'>'}+5% | ISO 6072 | Sellos cuellos muñones |
Caudal de lubricación por cilindro
El caudal necesario se calcula en función del diámetro del rodamiento y la velocidad de giro. Para cilindros secadores de 1.500–1.800 mm de diámetro con cuellos de muñón de 180–220 mm:
Con 60–90 cilindros en una máquina de papel grande, el caudal total puede superar los 12–18 L/min solo para la sección de secado. Las centrales disponen de bombas de engranajes de caudal variable con regulación de presión diferencial.
Prensas Venta-nip y prensas de zapata (shoe press)
Las prensas de zapata o shoe press (Beloit Optipress, Voith Flexonip, Valmet SymBelt) aplican presión lineal de 1.000–1.500 kN/m mediante un pistón hidráulico que actúa sobre una zapata de anchura 250–350 mm. Esta tecnología aumenta el tiempo de residencia en el nip de 1–2 ms (prensa convencional) a 15–25 ms, extrayendo 2–4% más de agua.
- Fluido HLP VG 46 en circuito cerrado
- Presión de trabajo: 120–160 bar
- Temperatura fluido: 45–55°C con intercambiador
- Filtración: ISO 4406 16/14/11
- Caudal: 20–80 L/min según anchura
- Aceite separado del sistema CLS general
- La manga (belt) gira sobre la zapata: alto deslizamiento
- Aceite de zapata: éster HVI VG 46 bajo fricción
- Caudal: 0,5–2 L/min por metro de anchura
- El aceite se mezcla con el agua del fieltro
- Recuperación en fosa y reinyección filtrada
- Intervalo cambio: 4.000–6.000 horas operación
Rodamientos de prensa Venta-nip
Los rodamientos de los rodillos de prensa soportan cargas radiales de 150–400 kN por cojinete, con agua y fibras de celulosa como contaminantes principales. La vida de los rodamientos (L10h) determina los intervalos de parada planificada de la máquina, que pueden costar 10.000–50.000€/hora en producción perdida.
Factor de viscosidad κ = ν_actual / ν_requerida debe ser ≥2,0 en prensas con presencia de agua para compensar el efecto diluyente. Esto generalmente obliga a usar VG 68 en lugar de VG 46 en los rodamientos de gran diámetro con velocidades bajas.
Cajas formadoras de alta velocidad: cojinetes de agujas y rodillos
Las cajas de agua (suction boxes) y los foils de la mesa de formación en máquinas a 2.000+ m/min están montados sobre rodamientos de agujas y rodillos cónicos con cargas combinadas. Estos puntos se lubrican por la propia agua de la máquina en parte, pero los rodamientos requieren lubricación separada con grasa o aceite de circulación.
| Elemento | Tipo lubricante | Especificación | Intervalo reengrase |
|---|---|---|---|
| Rodillos de registro | Grasa Li-Ca EP | NLGI 2, resistente agua (EMCOR ≤1) | 500–1.000 h |
| Tensores de tela (fourdrinier) | Grasa Li-Ca EP | NLGI 2, resistencia lavado | 250–500 h |
| Cojinetes de los foils | Aceite circulación VG 46 | Éster ISO tipo C | Sistema CLS continuo |
| Roll de teta de formación (breast roll) | Aceite circulación VG 68 | Separación agua D1401 ≤20 min | Sistema CLS continuo |
| Rodillos aspirantes (suction rolls) | Aceite éster VG 46 | ISO 15380 tipo C | Sistema CLS continuo |
| Tensores de la tela (felt tension rolls) | Grasa Li-EP NLGI 2 | Penetración 265–295 | 1.000–2.000 h |
| Cojinetes de los couch rolls | Aceite éster VG 68 | Alta carga radial EP | Sistema CLS continuo |
Parámetro Dn en rodamientos de alta velocidad
Por encima de Dn = 200.000: usar grasa de poliurea o aceite de circulación con CLS.
Por encima de Dn = 400.000: solo aceite de circulación, grasa inadecuada.
Reductores y accionamientos: lubricación por baño y circulación
Los reductores de sección de papel (spur gear, helical, bevel-helical) trabajan con potencias de 250–4.000 kW. Las máquinas modernas usan accionamientos individuales (section drives) con variadores de frecuencia, lo que requiere reductores con alta precisión de posicionamiento y mínima inercia.
Análisis de aceite en servicio: Fe/Cu y diagnóstico por sección
El análisis de aceite en máquinas de papel tiene particularidades importantes frente a otras industrias: el aceite siempre contiene trazas de celulosa (inorgánicos), el agua es el contaminante principal (no excepcional), y el cobre en los cojinetes de muñón es el elemento metálico más diagnóstico. Un programa de análisis trimestral permite predecir fallos 3–6 meses antes.
| Parámetro analítico | Normal | Alerta | Crítico — Parar | Fuente probable |
|---|---|---|---|---|
| Hierro (Fe) | < 20 ppm | 20–50 ppm | > 80 ppm | Desgaste carcasas, engranajes, rodamientos de acero |
| Cobre (Cu) | < 15 ppm | 15–40 ppm | > 60 ppm | Desgaste cojinetes muñones (bronce/latón) |
| Plomo (Pb) | < 5 ppm | 5–15 ppm | > 25 ppm | Desgaste metal antifricción (babbit) si presente |
| Aluminio (Al) | < 10 ppm | 10–25 ppm | > 40 ppm | Desgaste cárteres aluminio o contaminación alúmina |
| Silicio (Si) | < 10 ppm | 10–20 ppm | > 30 ppm | Contaminación polvo sílice (cargas papel) o sello roto |
| Agua (%) | < 0,05% | 0,05–0,15% | > 0,20% | Condensación, fuga de vapor, sello deficiente |
| TAN (mg KOH/g) | < 1,5 | 1,5–2,5 | > 3,0 | Oxidación acelerada, aceite degradado |
| Viscosidad 40°C (mm²/s) | ±10% nominal | ±10–20% | ±20% | Dilución agua, polimeración, contaminación cruzada |
| Partículas {'>'}10 µm (ISO 4406) | 18/16/13 | 19/17/14 | > 20/18/15 | Bypass filtros, contaminación entrada, desgaste severo |
| Celulosa / fibras (ICP Si) | < 15 ppm | 15–30 ppm | > 50 ppm | Fuga sello, contaminación directa masa papelera |
Protocolo de muestreo en máquina de papel
- Central CLS sección secado (Fe, Cu, agua)
- Sistema hidráulico shoe press (Fe, limpieza)
- Reductores accionamiento principal (Fe, Cu, TAN)
- Sistema de lubricación calandria
- Máquina en operación y aceite a T operativa
- Purgar 2–3 veces el volumen de línea de muestreo
- Frasco limpio de 100 ml con sello hermético
- Identificar punto exacto, T aceite y horas operación
Contaminación cruzada aceite-papel: implicaciones de calidad
Cualquier fuga de aceite en una máquina de papel contamina la hoja, causando rechazo del rollo completo (2–15 toneladas de papel) y posibles reclamaciones del cliente. Las zonas críticas son los sellos de los cilindros secadores, los rodillos de prensa y las bombas del sistema CLS.
Mancha permanente, papel no reciclable en circuito cerrado
Cambiar a éster biodegradable
Mancha reversible, biodegradable en proceso
Usar grado H1 si posible
Mínimo impacto, apto papel sanitario / tissue
Solución preferida para tissue
Partículas PTFE en papel, problemas impresión offset
Evitar en puntos sobre máquina de papel
Plan de mantenimiento preventivo: paradas programadas
Las máquinas de papel se paran para mantenimiento en intervalos de 3–6 semanas (parada corta, 8–16 h) y 6–12 meses (parada larga, 48–96 h). Las operaciones de lubricación deben planificarse dentro de estas ventanas para no generar paradas adicionales.
| Tarea | Tipo parada | Frecuencia | Tiempo estimado |
|---|---|---|---|
| Toma de muestras aceite CLS + análisis | Operación | Trimestral | 2 h |
| Cambio filtros CLS sección secado | Parada corta | Cada 3–4 semanas | 4–6 h |
| Reengrase puntos grasa mesa formación | Parada corta | Cada 3–4 semanas | 3–5 h |
| Ajuste caudales CLS y verificación rotámetros | Parada corta | Semestral | 4 h |
| Cambio aceite reductores accionamiento | Parada larga | Cada 2 años / 16.000 h | 8–16 h |
| Cambio aceite sistema hidráulico shoe press | Parada larga | Cada 4.000–6.000 h | 4–8 h |
| Inspección y cambio sellos mecánicos bombas CLS | Parada larga | Anual o según análisis | 6–12 h |
| Limpieza completa tanques CLS y flush | Parada larga | Cada 4–6 años | 24–48 h |
Lubricantes de circulación para máquina de papel
FILLCORE suministra aceites de éster sintético VG 46 y VG 68 para sistemas CLS de máquinas de papel, envasados en bidones de 200 L y cubas de 1.000 L para minimizar el riesgo de contaminación durante el trasiego.