Comprensión de los Conceptos Básicos de la Selección de Grasas Grado Alimenticio

¿Qué es una grasa de grado alimenticio?

Las grasas utilizadas para lubricar la maquinaria en la producción de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos se rigen por normas especiales para proteger la pureza, la salud y la seguridad del producto. A diferencia de los lubricantes industriales estándar, el diseño de la grasa y el aceite de grado alimenticio debe seguir las estrictas directrices de composición química establecidas por la FDA bajo el título 21CFR Parte 178.3570 «Lubricantes con contacto incidental con alimentos».

La “National Sanitation Foundation” (NSF), bajo la Norma DIN V 0010517, 2000-08, ha establecido tres clasificaciones de lubricantes de grado alimenticio:

  • H1: Lubricantes de grado alimentario utilizados en el procesamiento de alimentos que implican un posible contacto incidental con los alimentos en cantidades mínimas. Los lubricantes H1 son los que se suelen utilizar cuando se habla de lubricantes de calidad alimentaria.
  • H2:Lubricantes de calidad alimentaria utilizados en equipos/maquinaria en los que no hay posibilidad de contacto con los alimentos. Se utilizan en los servicios públicos o en las áreas de procesamiento «DEBAJO» de la línea de procesamiento.
  • H3:Lubricantes de uso alimentario utilizados para evitar la oxidación de ganchos, carros y equipos similares. Suelen ser aceites comestibles y se utilizan cuando puede haber contacto directo con los alimentos como parte del funcionamiento del equipo..

Muchos de los aceites base, aditivos de fricción/desgaste, inhibidores de corrosión, desplazadores de agua y modificadores de polímeros que son tan eficaces en los lubricantes industriales H2 no pueden utilizarse en los aceites y grasas diseñados para H1.

Desafíos únicos de la lubricación en las industrias alimentaria, de bebidas y farmacéutica

Quienes se encargan del mantenimiento de los equipos de las industrias alimentaria, de bebidas y farmacéutica también se enfrentan a algunos retos únicos en materia de lubricación.

Estos equipos no sólo están expuestos al mismo nivel de vibración, impacto y tensión que en muchos entornos industriales, sino que también están sometidos a un saneamiento constante que implica la exposición al agua, el vapor, los agentes desinfectantes y los productos químicos de limpieza. Estas condiciones pueden causar estragos en los rodamientos y degradar potencialmente muchas grasas lubricantes H1 estándar, lo que provoca fallos y paradas inesperadas.

A continuación, aprenderá la mejor manera de seleccionar la grasa H1 óptima para obtener el mejor rendimiento y confiabilidad.

Consideraciones sobre los lubricantes de grado alimentario

Lubricación de rodamientos

Según la Asociación de Fabricantes de Rodamientos, más del 60% de los fallos de los rodamientos se deben a problemas de lubricación.

Esto puede ser un problema aún mayor en las industrias alimentarias, de bebidas y farmacéutica.

El acero inoxidable es el material ideal para la maquinaria de las industrias alimentaria, de bebidas y farmacéutica, ya que tiene la resistencia a la corrosión necesaria para tolerar los frecuentes lavados con agua, los agentes desinfectantes y la exposición a ácidos y álcalis. También ofrece la resistencia a la oxidación para evitar la contaminación del producto. Sin embargo, la mayoría de los rodamientos de la maquinaria de acero inoxidable son de acero al carbono debido a su ductilidad mecánica. Estos cojinetes de acero al carbono se corroen con mucha más facilidad que el propio equipo, especialmente bajo el constante ciclo de limpieza y exposición al lavado por agua. Esto suele conducir a una falla prematura de los rodamientos.

Para reducir la corrosión de los rodamientos en estas industrias, a veces se utilizan componentes de rodamientos de acero inoxidable. Sin embargo, este enfoque no ha tenido mucho éxito. Las superficies de los rodamientos de aleación de Cromo-Niquel (CrNi) tienden a agrietarse y endurecerse. Además, los rodamientos de aleación de Cromo-Niquel (CrNi) pueden tener una capacidad de carga hasta un 50% inferior a la de sus homólogos de acero al carbono.

Seleccionando la grasa alimenticia óptima para rodamientos

Para lubricar eficazmente los rodamientos de la maquinaria de procesamiento y producción, es fundamental tener en cuenta las limitaciones de la tecnología de lubricación elegida en relación con las condiciones de servicio.

  1. Hay que tener en cuenta todos los factores de la aplicación. ¿Cuáles son las condiciones ambientales y mecánicas de servicio específicas? Tenga en cuenta:
    • Velocidad y tamaño del rodamiento
    • Temperatura
    • Factores de corrosión
    • Choque/Vibración
    • Desgaste metálico
    • Exposición al agua
  2. ¿Cuál es el tiempo medio actual entre fallos (MTBF) y cuál es su objetivo para mejorar la vida operativa? Si tiene una aplicación altamente problemática que implica fallas frecuentes en los rodamientos, es posible que tenga objetivos muy definitivos para mejorar.
  3. A continuación, revise los datos técnicos específicos de las marcas de grasa que esté considerando. Los atributos de rendimiento de un aceite o grasa para maquinaria pueden ser difíciles de evaluar cuando se lee la plétora de textos de marketing e información de ventas en la hoja de datos del producto. Al leer la propaganda de marketing, todas las grasas son «SUPERIORES», «únicas», «resistentes al agua y a la carga» o «diseñadas para condiciones severas». En realidad, cuando se trata del rendimiento de los rodamientos y la fiabilidad de los equipos, son los datos de rendimiento de la grasa los que deben revisarse, interpretarse y guiar su decisión.

Evaluación de los datos técnicos del lubricante

Un lubricante debe ser revisado por los méritos de sus atributos mecánicos y químicos.

Mecánico

Para que los rodamientos funcionen de forma fiable, los componentes del rodamiento (rodillos, bolas, canales, jaulas, etc.) deben estar separados por una película dinámica de aceite lubricante. Si bien la mayoría de las personas buscan una grasa de una consistencia específica, como NLGI # 0, # 1 o # 2, en realidad es la viscosidad del aceite base la que proporciona la película lubricante dinámica que separa los componentes del rodamiento. La separación completa de la película (o separación hidrodinámica) solo puede ocurrir si la viscosidad del aceite base y la velocidad del rodamiento son correctas para la temperatura de la aplicación.

Seleccionar la grasa correcta por viscosidad del aceite base es más importante que pedir una grasa EP # 2. Hay disponibles gráficos apropiados que indican la viscosidad correcta del aceite base y la velocidad del rodamiento a temperaturas de funcionamiento específicas. Vea un ejemplo en la Figura 1 a continuación.

Figura 1: Determinación de Viscosidad del Aceite Base

Chesterton fabrica varias grasas de grado alimenticio. Estas grasas tienen varias viscosidades de aceite base diferentes, lo que permite al ingeniero de lubricación seleccionar la viscosidad correcta para la aplicación. Por ejemplo, Chesterton 630 SXCF es un aceite base ISO VG 46 que se puede utilizar para rodamientos que funcionan hasta 3600 rpm. Las grasas de mayor viscosidad de aceite base, como Chesterton 630 SXCF 220 # 1, están disponibles para rodamientos de mayor diámetro y rpm lentas.

Químico

En condiciones duras, la separación ideal de la película de fluido puede verse comprometida.  Sin embargo, un lubricante diseñado de forma experta con la combinación adecuada de aditivos de rendimiento podrá permanecer estable durante las duras condiciones de funcionamiento y proporcionar una protección adicional al rodamiento. La tribología, o la ciencia de la reducción de la fricción y el desgaste, es un evento químico en el que los aditivos reaccionan a la superficie de los rodamientos. Este evento genera una película de «pasivación» que protege el rodamiento del exceso de carga y desgaste causado por la vibración, el arranque y la parada, la carga lateral, la desalineación y similares.

Además, los aditivos químicos pueden proporcionar resistencia a la corrosión al pasivar el acero al carbono y reducir el efecto de la humedad y los vapores químicos corrosivos en la metalurgia del rodamiento. También puede utilizarse una grasa de diseño robusto para la lubricación de rodamientos de acero inoxidable, con el fin de reducir el agripamiento (soldado en frio) y permitir mayores velocidades de servicio y cargas mecánicas.

Lo ideal es revisar los datos técnicos publicados que se han derivado de un conjunto completo de pruebas de rendimiento ASTM y/o DIN ISO, tal como se muestra en la Figura 2 a continuación. Por ejemplo, si un equipo está expuesto a frecuentes lavados con agua debido a los requisitos de limpieza, es posible que se quiera seleccionar la grasa que tenga el menor porcentaje de lavado con agua. Si los mismos rodamientos están expuestos a jugos de fruta corrosivos, ácidos de procesamiento y compuestos de limpieza duros, buscaríamos además un lubricante que tenga una excelente resistencia a la corrosión, tal y como muestra la norma ASTM B 117, Pruebas de resistencia a la corrosión.

Figura 2: Este gráfico muestra el objetivo óptimo en la segunda columna. Este es el objetivo ideal. Las otras columnas muestran los lubricantes típicos que se encuentran en el campo, pero usted podrá considerar los datos de las marcas de la competencia para determinar la oferta ideal para su aplicación y presupuesto.

Desafíos de lubricación de motores eléctricos

En particular, los rodamientos de los motores eléctricos desempeñan un enorme papel en las industrias de procesamiento de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos.

Los rodamientos de los motores eléctricos suelen lubricarse con la grasa de poliurea especificada por el fabricante.

Esto puede ser a veces un problema, ya que estas grasas se formulan con un mínimo de aditivos por la preocupación de que el exceso de presión extrema y los aditivos antidesgaste puedan reaccionar negativamente con los componentes de cobre, como los bobinados del motor. Por ello, los datos de rendimiento de estas grasas (prueba de carga/soldadura de 4 bolas, prueba de resistencia a la corrosión y prueba de lavado con agua) suelen ser BAJOS, tal como se muestra en la figura 3.

Cuando se enfrenta a condiciones de funcionamiento difíciles, puede considerar la posibilidad de sustituir la grasa de poliurea por una grasa base espesante de sulfonato de calcio de calidad alimentaria. La grasa óptima de sulfonato de calcio debe cumplir con la viscosidad adecuada del aceite base, la consistencia NLGI y la especificación de estabilidad térmica, a la vez que proporciona una resistencia superior al lavado por agua, la oxidación y la corrosión. Esta grasa proporcionará una lubricación superior a los rodamientos del motor expuestos a vapores corrosivos, alta humedad y agentes oxidantes de los frecuentes procedimientos de saneamiento del equipo.

Por ejemplo, el gráfico siguiente muestra cómo la grasa 630 SXCF de Chesterton, que es una grasa sintética a base de sulfonato de calcio, se compara con las características técnicas de las típicas grasas de poliurea en las áreas de carga, lavado por agua y corrosión.

Figura 3: Comparativo de la grasa para maquinaria

Resumen

En resumen, la elección de las grasas alimentarias para los equipos de las fábricas de alimentos y bebidas y de productos farmacéuticos requiere una atención especial. Siempre hay que identificar y priorizar los retos medioambientales, el tamaño de los rodamientos, las condiciones de aplicación y los niveles de rendimiento actuales. Compare cuidadosamente los atributos de las grasas alimentarias H1 de varias marcas con esas prioridades. Con una selección cuidadosa, reducirá los fallos de los rodamientos y experimentará un aumento del rendimiento.

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