1. Arquitectura de rodamientos en motores eléctricos industriales
Los motores eléctricos de inducción trifásica (los más comunes en industria) utilizan habitualmente dos rodamientos: uno en el lado accionamiento (DE, Drive End) y otro en el lado opuesto (NDE, Non-Drive End). El rodamiento DE soporta la carga radial de la correa o el acoplamiento, y también puede soportar carga axial. El rodamiento NDE suele ser un rodamiento de bolas de ranura profunda, flotante axialmente.
Los fabricantes de motores (ABB, Siemens, WEG, Leroy-Somer) especifican el tipo de grasa y la cantidad de reengrase en la placa de características del motor o en el manual de mantenimiento. Esta especificación debe respetarse: los fabricantes han diseñado el espacio de la cámara de grasa y los deflectores para una grasa específica.
2. Selección de grasa para motores eléctricos industriales
La grasa de poliurea es el estándar técnico en los rodamientos de motores eléctricos de alta eficiencia (IE3 e IE4) por razones que van más allá de la temperatura:
| Propiedad | Grasa litio NLGI 3 | Grasa litio complejo NLGI 2 | Grasa poliurea NLGI 2-3 |
|---|---|---|---|
| Temp. máxima continua | 80-100°C | 130°C | 160-180°C |
| Punto de goteo | ~185°C | >260°C | >260°C (no convencional) |
| Vida útil lubricante (150°C) | Muy baja | Baja | Alta |
| Resistencia a la oxidación | Regular | Buena | Excelente |
| Compatibilidad con otras grasas | Compatible con litio | Compatible con litio (verificar) | INCOMPATIBLE con jabones de litio |
| Ruido en rodamientos de bolas | Regular | Regular | Muy silencioso |
| Presión de bombeo (reengrase) | Buena | Buena | Requiere mayor presión (NLGI 3) |
| Coste relativo | ×1 | ×1,5-2 | ×2-3 |
CRÍTICO — Incompatibilidad poliurea-litio: La grasa de poliurea es incompatible con las grasas de jabón de litio (y con muchas de litio complejo). La mezcla de ambas produce un gel blando que pierde consistencia y capacidad lubricante. Si el rodamiento tiene grasa de litio residual, debe limpiarse completamente antes de introducir grasa de poliurea. No mezclar nunca ambas familias en el mismo punto de lubricación.
2.1 Especificaciones de grasa por tipo de motor
| Tipo de motor | Potencia típica | Velocidad (rpm) | Grasa recomendada | Cantidad DE/NDE |
|---|---|---|---|---|
| Motor IE3 pequeño (90-160 frame) | 0,75-11 kW | 1.500-3.000 rpm | Poliurea NLGI 2-3 PAO | Sellado de por vida |
| Motor IE3 mediano (200-280 frame) | 15-55 kW | 1.000-3.000 rpm | Poliurea NLGI 2-3 PAO | 3-8 g DE / 2-5 g NDE |
| Motor IE3 grande (315-400 frame) | 75-315 kW | 750-1.500 rpm | Poliurea NLGI 2 PAO | 10-30 g DE / 8-20 g NDE |
| Motor de muy alta velocidad (>3.000 rpm) | Variado | 3.000-6.000 rpm | Poliurea NLGI 3 PAO baja viscos. | Mínimo según fabricante |
| Motor ATEX (zona explosiva) | Variado | Variado | Poliurea NLGI 2 (verificar ATEX) | Según especificación |
| Motor de bomba vertical (carga axial) | Variado | 1.500-3.000 rpm | Li-complejo NLGI 2 (carga axial) | 15-40 g DE |
3. Sobregrasa y subgrasa: las dos causas de fallo más frecuentes
Sobregrasa (over-greasing)
Es la causa más común de fallo en motores eléctricos. Al introducir exceso de grasa, el rodamiento no puede expulsar el excedente, lo cual genera:
- Temperatura elevada del rodamiento (churning, agitación de grasa)
- El calor degrada la grasa y contamina los bobinados del estator
- La presión empuja la grasa hacia los sellos y desborda
- Puede causar el fallo en horas o días tras el reengrase
Subgrasa (under-greasing)
Es la segunda causa más frecuente. La grasa insuficiente o envejecida no protege las pistas del rodamiento, lo cual genera:
- Desgaste progresivo de pistas y elementos rodantes
- Ruido creciente en el rodamiento (inicio de pitting)
- Temperatura elevada (rozamiento seco o semiseco)
- Fallo a largo plazo, más difícil de detectar que el sobregrasa
La cantidad correcta de grasa para el reengrase periódico de un rodamiento de motor se calcula con la fórmula de los fabricantes de rodamientos (SKF, FAG):
Gf = 0,005 × D × B (gramos)
D = diámetro exterior del rodamiento (mm) | B = ancho del rodamiento (mm)
Esta fórmula da la cantidad total para un rodamiento limpio. Para el reengrase de un rodamiento ya engrasado en operación, usar el 50% de este valor. Nunca añadir grasa a ciegas sin conocer el tipo de grasa existente y la cantidad ya presente.
4. Corrientes de eje (shaft currents) en motores con variador de frecuencia (VFD)
Los variadores de frecuencia (VFD, Variable Frequency Drive) son esenciales para la eficiencia energética de los motores industriales. Sin embargo, generan un problema específico de lubricación de rodamientos: las corrientes parásitas de eje (shaft currents o bearing currents).
Los VFD modernos de alta frecuencia de conmutación (PWM, Pulse Width Modulation) generan tensiones de modo común en el eje del motor. Esta tensión puede descargarse a través de los rodamientos (el camino de menor resistencia), creando arcos eléctricos que erosionan las pistas del rodamiento. El resultado es un patrón característico denominado:
Fluting (acanalado)
Canales regulares paralelos al eje en la pista de rodadura. Patrón washboard. Ocurre por corrientes de alta frecuencia constantes.
Pitting eléctrico
Cráteres microscópicos en pista y elementos rodantes. Material fundido y resolidificado. Las bolas quedan con textura de naranja.
Rodamientos quemados
Descarga masiva de corriente. La grasa se carboniza, el material del rodamiento se funde localmente. Fallo catastrófico.
4.1 Soluciones contra corrientes de eje en motores VFD
| Solución | Descripción | Eficacia | Coste |
|---|---|---|---|
| Rodamiento cerámico (NDE) | Rodamiento con elementos o anillos cerámicos (Si₃N₄): alta resistencia eléctrica, rompe el circuito de corriente | Muy alta | Alto (×5-10 rodamiento estándar) |
| Rodamiento aislado (anillo de resina) | Anillo de resina epoxi o aislante entre carcasa y anillo exterior: bloquea el paso de corriente | Alta | Medio-alto |
| Escobilla de puesta a tierra | Anillo de fibras de carbono o escobilla de grafito sobre el eje: desvía la corriente antes del rodamiento | Alta | Bajo-medio |
| Grasa conductora (temporal) | Grasa con carbono coloidal o grafito: reduce la resistencia de contacto y evita el arco. Solución temporal, no definitiva. | Media-baja (temporal) | Bajo |
| Filtro de modo común (output filter) | Filtro de choque en la salida del VFD que reduce la dV/dt y la tensión de modo común | Alta | Medio |
| Cable apantallado y puesta a tierra | Cable de motor apantallado con puesta a tierra en ambos extremos: reduce la tensión de modo común | Media | Bajo-medio |
Diagnóstico de corrientes de eje: Para verificar si un motor tiene problemas de corriente de eje, medir la tensión de modo común con un osciloscopio entre el eje y la carcasa (en marcha con VFD). Tensiones superiores a 5-10 V de pico son preocupantes. También puede usarse un analizador de corriente de rodamiento (Schaffner, Megger) que mide directamente las corrientes a través del rodamiento.
5. Intervalos de reengrase para motores eléctricos industriales
Los intervalos de reengrase de los rodamientos de motores eléctricos dependen de múltiples factores. La mayoría de fabricantes de motores publican tablas de reengrase en sus manuales. Como referencia general (para grasa de poliurea NLGI 2-3, temperatura ambiente normal):
| Potencia motor / Frame | Velocidad 1.500 rpm | Velocidad 3.000 rpm | Motor vertical (×0,5) | Temp. alta (×0,5 por 15°C) |
|---|---|---|---|---|
| Hasta 22 kW (frame 180) | Sellado de por vida | Sellado de por vida | — | — |
| 22-75 kW (frame 200-280) | 20.000 h | 12.000 h | 10.000 h / 6.000 h | Aplicar factor |
| 75-200 kW (frame 315-355) | 15.000 h | 10.000 h | 7.500 h / 5.000 h | Aplicar factor |
| 200-500 kW (frame 400-450) | 10.000 h | 7.000 h | 5.000 h / 3.500 h | Aplicar factor |
| >500 kW (frame 500+) | 8.000 h | 5.000 h | 4.000 h / 2.500 h | Aplicar factor |
Nota: los intervalos anteriores son orientativos para grasa de poliurea base PAO a temperatura de rodamiento inferior a 70°C. Para temperatura superior, aplicar el factor de corrección por temperatura (÷2 por cada 15°C sobre 70°C). Para vibración elevada o entorno contaminado, reducir el intervalo un 30-50%.
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