manual de lubricacion

C A P A C I T A C I N

FUNDAMENTOS LUBRICACIN Y REFRIGERACINEdicin N 003 Julio 2005 Lugar de Edicin INACAP Capacitacin Nmero de serie MAT-0500-00-000

Pgina 1


Aceites y Grasas industria1. INTRODUCCION

Lubricantes

aplicadas

a

la

No existe en el mundo mquina alguna por sencilla que sea no requiera lubricacin, ya que con esta se mejora tanto el funcionamiento, como la vida til de los equipos y maquinarias. A continuacin se estudiarn las grasas y aceites lubricantes, sus diferentes usos, aplicaciones, especificaciones e importancia en el creciente mundo industrial. OBJETIVO GENERAL Alcanzar un concepto claro sobre grasas lubricantes aplicables a la industria.

OBJETIVOS ESPECFICOS Establecer la importancia que tienen los lubricantes en las partes mviles mecnicas de un equipo. Conocer las variables que se deben tener en cuenta para la seleccin y aplicacin del lubricante para un equipo. Alcanzar los conceptos bsicos sobre lubricantes derivados del petrleo: sintticos, semi-sintticos y minerales. Poder entender las diferentes prestaciones de las grasas segn su formacin.

Pgina 2


2. FRICCIN O ROZAMIENTOEs la resistencia que se opone al movimiento relativo de dos superficies en contacto. La friccin se define como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento que experimenta un cuerpo slido al moverse tangencialmente sobre otro con el cual esta en contacto. La fuerza tangencial de resistencia que acta en una direccin directamente opuesta a la direccin del movimiento se conoce como fuerza de friccin. Existen dos tipos principales de friccin: friccin esttica y, friccin dinmica. La friccin no es una propiedad del material, es una respuesta del sistema. Clasificacin de los contactos friccionales El rozamiento es un fenmeno asociado con los componentes metlicos. Algunos deslizan otros no. Se consideran cuatro categoras: 1. Componentes que transmiten fuerza y que operan sin desplazamiento: Superficies impulsoras o de traccin, tales como las correas que transmiten movimiento. 2. Componentes que controlan o absorben energa, tales como el frenado o el embrague. 3. Componentes que controlan calidad, los cuales requieren friccin constante. Se pueden citar dos ejemplos, aunque hay muchos mas: a) En hilados y tejidos de la industria textil. b) En los trenes de laminacin de chapa metlica. 4. Componentes de baja friccin como los engranajes en maquinas de precisin, cojinetes de motores elctricos, giroscopios y guas de precisin.

Caractersticas y reas de contacto

Pgina 3


a) Acabado de las superficies: Bajo el punto de vista tecnolgico, la mayora de las superficies reciben su forma final mediante un maquinado (operacin de corte) en un torno, taladro, fresadora, etc., o en un acabado fino con abrasivos por medio de grinding, honing, lapig, etc. b) Absorcin sobre superficies: Esta referido a la exposicin del metal a otros elementos que afectan su superficie como es el caso de oxigeno siendo el primero en absorber y formar oxido superficial. c) rea de contacto: Es la superficie de friccin relativa segn la carga y la fuerza de friccin aplicadas.

Leyes de la friccin a) Primera: La friccin es proporcional a la carga. b) Segunda: Es independiente del rea de contacto de las superficies (el coeficiente de rozamiento no depende del tamao de las superficies). c) Tercera: Varia segn la naturaleza de las superficies. d) Cuarta: No afecta la velocidad del deslizamiento.

COEFICIENTE DE FRICCINEs la relacin existente entre la fuerza necesaria para mover un cuerpo sobre la superficie y la que dicho cuerpo ejerce sobre ella perpendicularmente. Si el cuerpo esta en reposo, la fuerza necesaria para ponerlo en movimiento debe vencer la friccin esttica, pero si se encuentra ya en movimiento, bastara que la fuerza impulsora sea igual a la friccin cintica. El coeficiente de friccin es igual a 1 si para mover un peso de 100 kg. Sobre una superficie, se requiere un esfuerzo de 100 kg. El coeficiente de friccin esttico es mayor que el cintico. La friccin produce desgaste y la severidad de este depende de la naturaleza de las superficies, por lo tanto, La funcin primordial de un lubricante es disminuir el coeficiente de friccin.

Pgina 4


Medida de la friccin: La medicin de la friccin se hace por medio del coeficiente de friccin f, el cual envuelve dos factores: F, la fuerza requerida para iniciar o sostener el deslizamiento y N, la fuerza normal que mantiene juntas las dos superficies. f = F/NCoeficiente de Friccin = _ Fuerza de friccin que se opone al movimiento _ Carga perpendicular a la superficie

a) Velocidad de deslizamiento: En la prctica, algunos materiales deslizan a altas velocidades, produciendo un alto coeficiente de friccin, como el caso del caucho de las ruedas sobre el pavimento de la carretera. b) Temperatura: Generalmente tiene poco efecto sobre el coeficiente de friccin de metales, hasta que la temperatura comienza a ser suficientemente alta para aumentar la tasa de oxidacin (la cual produce un decrecimiento del coeficiente de friccin). c) Rgimen de arranque o inicio: Algunas veces se registra un arranque rpido a partir del reposo produciendo un bajo coeficiente inicial de friccin. d) Presin de contacto: En algunos casos, se analiza el coeficiente de friccin vs. la proporcin de carga aplicada. Lo primero que debe tenerse en cuenta es que el coeficiente de friccin normalmente decrece a medida que la carga aplicada aumenta. Tipos de friccin o roce La friccin entre superficies slidas puede ser de deslizamiento o de rodadura. La fuerza necesaria para iniciar el movimiento de un cuerpo en reposo mide lo que se denomina friccin esttica, luego, para mantenerlo en movimiento uniforme, basta un esfuerzo menor, que corresponde a lo que se denomina friccin cintica.

DESGASTERemocin de material de las superficies en movimiento relativo. El desgaste, definido como una remocin indeseable de material debido a la accin mecnica, toma muchas formas. Cuando el desgaste es perjudicial, este puede ser reducido pero no eliminado, mediante tcnicas de diseo uso de materiales apropiados o buena lubricacin.

Pgina 5


Tipos de desgaste Es muy importante determinar el tipo de desgaste que se produce en un sitio determinado el cual puede ser de tipo casual o recurrente. Algunos tipos de desgaste recurrente en la maquinaria son: 1. Desgaste abrasivo: Ocurre cuando una partcula dura y con filo o un tercer cuerpo hace una ralladura sobre la superficie. 2. Desgaste adhesivo: Se presenta por contacto metal-metal cuando las partculas que se desprenden de una superficie se adhieren en forma temporal o permanente a la otra superficie como micro soldadura transferencia metlica. 3. Desgaste corrosivo: Ocurre cuando el material de la superficie deslizante reacciona qumicamente con el medio ambiente. Por ejemplo, el oxido metlico formado por la reaccin del oxigeno o del agua con el aire o con el lubricante. 4. Desgaste por fatiga: Comprende la fractura de asperezas o desprendimientos superficiales por repeticin de esfuerzos prolongados esfuerzos mecnicos.

3. TEORA DE LA LUBRICACINDentro de la teora de la lubricacin, la conformacin de los cuerpos lubricantes y sus espesores juegan un papel primordial. Estos parmetros son conocidos como pelculas lubricantes y son las que determinan la eficacia o ineficacia de la lubricacin en cada equipo y componente. Tipos de pelculas Las pelculas lubricantes pueden ser clasificadas de la siguiente forma: a) Pelculas fluidas Son suficientemente gruesas para separar completamente las superficies que se mueven entre s durante la operacin normal del equipo. La lubricacin a pelcula fluida es la forma ms deseable de lubricacin, toda vez que, durante la operacin normal de los componentes la pelcula es adecuadamente gruesa para mantener las superficies cargadas separadas. La friccin resultante es mnima y se debe esencialmente a la friccin misma del fluido lubricante. Por tanto, con este tipo de pelcula no se presenta desgaste ya que no hay contacto mecnico.Pgina 6


Las pelculas fluidas se crean en tres diferentes maneras: 1. Hidrodinmicas: Mantener una capa de lquido intacta entre superficies que se mueven una respecto de la otra, se logra generalmente mediante el bombeo del aceite. Entre un cigeal y su asiento existe una capa de aceite que hace que el cigeal flote. El espesor de esta capa depende de un balance entre la entrada y la salida de aceite. Dentro de las pelculas hidrodinmicas se encuentran dos tipos: Pelculas hidrodinmicas gruesas: Se emplean en cojinetes simples donde las cargas no son elevadas. La superficie que se mueve origina una cua de lubricante que separa ambas superficies. Pelculas elastohidrodinamicas: A medida que la presin o la carga se incrementan, la viscosidad del aceite tambin aumenta. Cuando el lubricante converge hacia la zona de contacto, las dos superficies se deforman elsticamente debido a la presin del lubricante. En la zona de contacto, la presin hidrodinmica desarrollada en el lubricante causa un incremento adicional en la viscosidad que es suficiente para separar las superficies en el borde de ataque del rea de contacto. Debido a esta alta viscosidad y al corto tiempo requerido para que el lubricante atraviese la zona de contacto, hacen que el aceite no pueda escapar, y las superficies permanecern separadas.

-

Cuando se incrementa la carga, se deforma la superficie metlica y se incrementa el rea de contacto, antes que disminuir el espesor de la capa de lubricante. Es apta para rodamientos y engranajes. Debido a la alta viscosidad y el corto tiempo que se necesita para que el lubricante entre en contacto, este no puede escapar y se logra la separacin de las superficies. 2. Hidrostticas: En la lubricacin a pelculas hidrostticas la presin del fluido que soporta y eleva la carga es provista por una fuente externa. Por tanto, no se requiere de movimiento relativo de las superficies para crear y mantener la pelcula lubricante. 3. Aplastamiento: Son formadas por el movimiento de superficies lubricantes una contra otra. b) Pelculas delgadas No son lo suficientemente gruesas como para mantener una separacin total entre las superficies en todo momento. Tambin llamadas lubricacin a pelculas mixtas o lmite.

Pgina 7


Cuando no es prctico o posible el suministro de suficiente cantidad de lubricante, las superficies se mueven bajo condiciones de pelcula lubricante muy finas. Sin embargo, aun, en estos casos, existe suficiente aceite de forma que parte de la carga alcanza a ser soportada por la pelcula lubricante y parte por el contacto metal-metal entre las superficies. c) Pelculas slidas Permanecen adheridas a las superficies en movimiento casi permanentemente. La forma ms simple de pelcula lubricante ocurre cuando se aplica un lubricante slido de baja friccin a un agente, grasa o aceite y se aplica en forma ms o menos parecida a un lubricante fluido normal. El lubricante slido acta cuando su agente ha sido desplazado o evaporado como en el caso de solventes, permaneciendo en la zona de contacto y realizando su trabajo de lubricacin. Tambin se aplican lubricantes slidos en forma directa, mezclados con resinas o se combinan con algunos elementos de los equipos, conocidos como elementos sectorizados.

FUNCIONES DE LOS LUBRICANTESLos lubricantes no solamente disminuyen el rozamiento entre los materiales, sino que tambin desempean otras importantes misiones para asegurar un correcto funcionamiento de la maquinaria, mantenindola en estas condiciones durante mucho tiempo. Entre estas otras funciones, cabe destacar las siguientes: Refrigerante Lubricante Eliminador de impurezas Sellante Anticorrosivo y antidesgaste Transmisor de energa

El lubricante correctamente aplicado consigue: Lubricar: Minimiza el desgaste de los componentes, se reduce el ruido, se aprovecha mejor la transmisin de fuerza ahorrando energa y combustible. Evitar el desgaste por frotamiento

-

Pgina 8


-

Ahorrar energa: Evitando que se pierda en rozamientos intiles que se oponen al movimiento, y generan calor. Refrigeracin: El aceite contribuye a mantener el equilibrio trmico de la mquina, disipando el calor que se produce en la misma como consecuencia de frotamientos, combustin, etc.... Esta funcin es especialmente importante (la segunda ms importante despus de lubricar), en aquellos casos en que no exista un sistema de refrigeracin, ste no tenga acceso a determinados componentes de la mquina, que nicamente puede eliminar calor a travs del aceite (cojinetes de biela y de bancada, parte interna de los pistones en los motores de combustin interna). En general, se puede decir que el aceite elimina entre un 10% y un 25% del calor total generado en la mquina. Eliminacin de impurezas: En las mquinas y equipos lubricados se producen impurezas de todo tipo; algunas por el propio proceso de funcionamiento (como la combustin en los motores de explosin), partculas procedentes de desgaste o corrosin y contaminaciones exteriores (polvo, agua, etc.). El lubricante debe eliminar por circulacin estas impurezas, siendo capaz de mantenerlas en suspensin en su seno y llevarlas hasta los elementos filtrantes apropiados. Esta accin es fundamental para conseguir que las partculas existentes no se depositen en los componentes del equipo y no aceleren un desgaste en cadena, puedan atascar conductos de lubricacin o producir consecuencias nefastas para las partes mecnicas lubricadas. Podemos decir que el lubricante se ensucia para mantener limpia la mquina. Anticorrosivo y antidesgaste: Los lubricantes tienen propiedades anticorrosivas y reductoras de la friccin y el desgaste naturales, que pueden incrementarse con aditivos especficos para preservar de la corrosin diversos tipos de metales y aleaciones que conforman las piezas y estructuras de equipos elementos mecnicos. Sellante: El lubricante tiene la misin de hacer estancas aquellas zonas en donde puedan existir fugas de otros lquidos gases que contaminan el aceite y reducen el rendimiento del motor. La cmara de combustin en los motores de combustin interna y los mbolos en los amortiguadores hidrulicos son dos ejemplos donde un lubricante debe cumplir esta funcin. Transmisor de energa: Es una funcin tpica de los fluidos hidrulicos en los que el lubricante adems de las funciones anteriores, transmite energa de un punto a otro del sistema.

-

-

-

-

-

Pgina 9


CARACTERSTICAS FSICAS Y QUMICASEstas caractersticas son de gran valor para permitir uniformidad de los diferentes productos durante su elaboracin. Tambin son tiles para determinar los aceites adecuados para cada aplicacin de acuerdo con las especificaciones de los OMs. As mismo se emplean en los aceites usados para identificar variaciones en sus caractersticas y sus posibles causas. Caractersticas fsicas: a) Densidad y gravedad: La densidad es la razn entre el peso de un volumen dado de aceite y un volumen igual de agua. La densidad esta relacionada con la naturaleza del crudo de origen y el grado de refinado. En ocasiones, se usan otras caractersticas para definir el aceite en lugar de su densidad, aunque estn directamente relacionadas con ella. Veamos algunas. La gravedad especfica se define como la relacin entre un cierto volumen de producto y el mismo volumen de agua destilada a 4C. En Estados Unidos suele usarse la gravedad API. Esta es una escala arbitrarios que expresa la gravedad o densidad del Aceite, medida en grados API.

b) La densidad es la razn entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen igual de agua. c) Punto de inflamacin: Es la temperatura mnima a la cual el aceite desprende suficientes vapores que se encienden instantneamente al aplicrseles una llama abierta. d) Punto de fluidez: Es la mnima temperatura a la cual un lquido fluye cuando se es enfriado bajo condiciones de prueba. e) Viscosidad: La viscosidad es una de las propiedades ms importantes de un lubricante. De hecho, buena parte de los sistemas de clasificacin de los aceites estn basados en esta propiedad. f) La temperatura estndar para el agua y el aceite es de 60F. En otros pases la temperatura es de 15C (59F) para el aceite y 4C para el agua, si bien en algunos casos se utilizan 15C para el agua y el aceite.

Pgina 10

C A P A C I T A C I NLa viscosidad se define como la resistencia de un lquido a fluir. Esta resistencia es provocada por las fuerzas de atraccin entre las molculas del lquido. El esfuerzo necesario para hacer fluir el lquido (esfuerzo de desplazamiento) estar en funcin de esta resistencia. Los fluidos con alta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo hacen con facilidad. La viscosidad se ve afectada por las condiciones ambientales, especialmente por la temperatura y la presin, y por la presencia de aditivos modificadores de la misma, que varan la composicin y estructura del aceite. La friccin entre molculas genera calor; la cantidad de calor generado est en funcin de la viscosidad. Esto tambin afecta a la capacidad sellante del aceite y a su consumo. La viscosidad tambin tiene que ver con la facilidad para ponerse en marcha de las mquinas, particularmente cuando operan en temperaturas bajas. El funcionamiento ptimo de una mquina depende en buena medida del uso del aceite con la viscosidad adecuada para la temperatura ambiente. Adems es uno de los factores que afecta a la formacin de la capa de lubricacin.

Pgina 11


La viscosidad en un fluido que depende de la presin y de la temperatura: Al aumentar la temperatura disminuye la viscosidad. Al aumentar la presin aumenta la viscosidad.

La medida de la variacin de la viscosidad con la temperatura es el ndice de viscosidad. A mayor ndice de viscosidad, mayor resistencia del fluido a variar su viscosidad con la temperatura. El ndice de viscosidad se mejora con los aditivos que mejoran el ndice de viscosidad. Tipos de viscosidad a) Viscosidad dinmica o absoluta: Los trminos viscosidad absoluta y viscosidad dinmica se usan intercambiablemente con es de viscosidad para distinguirla de la viscosidad cinemtica o comercial. b) Viscosidad cinemtica o comercial: La viscosidad cinemtica se define como la resistencia a fluir de un fluido bajo la accin de la gravedad. En el interior de un fluido, dentro de un recipiente, la presin hidrosttica (la presin debida al peso del fluido) esta en funcin de la densidad. c) Viscosidad aparente: La viscosidad aparente es la viscosidad de un fluido en determinadas condiciones de temperatura y agitacin (no normalizadas). La viscosidad aparente no depende de las caractersticas del fluido, sino de las condiciones ambientales, y por tanto variar segn las condiciones.

Diferentes escalas de medida de viscosidad: Existen varias escalas para medir la viscosidad de un fluido; Las ms usadas son la SAE y la ISO. Estas escalas son: Escalas en grado SAE para aceites motor. Escalas en grado SAE para aceites de engranajes Escalas en grados ISO para aceites hidrulicos. Como podemos comprobar existe una correlacin de equivalencia entre las distintas escalas. La primera de ellas es aplicable para aceites de motor, y la segunda para engranajes. Esta diferenciacin fue realizada para evitar posibles equivocaciones en la aplicacin de un producto u otro lo que podra motivar la destruccin de la maquinaria. Una

Pgina 12


tercera escala, la ISO se aplica a los aceites industriales. Viscosidad medida a 100 C en Escala SAE y 40 C en escala ISO, para aceites de IV = 100. Las lecturas debern realizarse horizontalmente. Factores que afectan a la viscosidad Aunque en la mayor parte de los casos sera deseable que la viscosidad de un lubricante permaneciese constante, sta se ve afectada por las condiciones ambientales, como ya hemos dicho. Para evitarlo se usan aditivos, llamados mejoradores del ndice de viscosidad. a) Efecto de la temperatura: En termodinmica la temperatura y la cantidad de movimiento de las molculas se consideran equivalentes. Cuando aumenta la temperatura de cualquier sustancia (especialmente en lquidos y gases) sus molculas adquieren mayor movilidad y su cohesin disminuye, al igual que disminuye la accin de las fuerzas intermoleculares. Por ello, la viscosidad vara con la temperatura, aumentando cuando baja la temperatura y disminuyendo cuando se incrementa. b) Efecto de la velocidad de corte: No todos los fluidos responden igual a variacin de la velocidad de corte. Debido a su naturaleza, la mayora de los fluidos no varan su viscosidad al variar la velocidad de corte. Son los llamados fluidos newtonianos. En estos, el grado de desplazamiento de las capas de lquido es proporcional a la fuerza que se aplica Ejemplo de ello son los aceites monogrado. c) Efecto de las sustancias extraas: Durante su utilizacin, el lubricante ve expuesto a sustancias extraas, que, antes o despus, acaban afectndole, modificando sus caractersticas. Al contrario que la temperatura o la velocidad de corte, esta modificacin ser permanente y progresiva. La viscosidad de un lubricante puede disminuir a causa de: Base de baja calidad. Disolucin por otra sustancia. Y puede aumentar debido a: Base de baja calidad. Pocos aditivos Acumulacin de contaminantes Oxidacin.

Los factores anteriores pueden combinar su accin, de manera que incluso lleguen a anularse. Es decir, un lubricante puede perder viscosidad debido a una base de baja calidad, y recuperarla por acumulacin de suciedad. De cualquier forma, esto implica una degradacin del lubricante, si bien es ms preocupante una prdida de viscosidad que un incremento.

Pgina 13


Unidades de medida de la viscosidad Existen un buen nmero de unidades empleadas en la medicin de la viscosidad. Algunas se basan en la relacin entre la fuerza aplicada y el grado de desplazamiento conseguido; otras se basan en el tiempo que tarda en fluir una determinada cantidad de lquido a travs de un orificio calibrado, a una determinada temperatura, que suele ser 100F y 210F (37'8C y 98'9C). Vemoslas: 1. Segundos Saybolt (SUS): Indica el tiempo que tarda el fluir 60 ml de aceite a travs de un tubo capilar a una temperatura dada entre 70F y 210F. Si el fluido es de viscosidad muy alta viscosidad se usa un tubo de mayor dimetro, expresando entonces el resultado en Segundos Saybolt Furol (SSF). Se usa sobre todo en Estados Unidos. 2. Segundos Redwood: Indica el tiempo que tarda en fluir 50 ml de aceite a travs un orificio calibrado. Se usa en Gran Bretaa. 3. Grados Engler: Es el cociente entre el tiempo que tarda en fluir 200 ml de aceite a travs de un orificio calibrado y el tiempo que tarda en fluir 200 ml de agua a travs de un orificio del mismo calibre, a la misma temperatura. El resultado se da en grados Engler. Se usa sobre todo en Europa continental. En la actualidad, la viscosidad suele determinarse en centistokes, para luego convertirlo a otras unidades.

Conceptos de lubricacinndice de viscosidad: El ndice de viscosidad es la medida de la variacin de la viscosidad de un aceite en funcin de la temperatura. Cuanto ms alto es ndice de viscosidad, ms estable es la viscosidad del aceite. Bombeabilidad: Es la capacidad de un lubricante para fluir de manera satisfactoria impulsado por una bomba, en condiciones de baja temperatura. Esta propiedad esta relacionada directamente con la viscosidad. Consistencia: Se llama as a la resistencia a la deformacin que presenta una sustancia semislida, como por ejemplo una grasa. Este parmetro se usa a veces como medida de la viscosidad de las grasas. Al grado de consistencia de una grasa se le llama penetracin y se mide en dcimas de milmetro. La consistencia, al igual que la viscosidad, varia con la temperatura Aceitosidad o lubricidad: Se conoce con estos nombres a la capacidad de un lubricante de formar una pelcula de un cierto espesor sobre una superficie.

-

-

-

Pgina 14


Esta propiedad est relacionada con la viscosidad; a mayor viscosidad, mayor lubricidad. En la actualidad suelen usarse aditivos para aumentar la lubricidad sin necesidad de aumentar la viscosidad. Adhesin o adherencia: Capacidad de un lubricante adherirse a una superficie slida. Esta relacionada con la lubricidad. Rigidez dielctrica: La rigidez dielctrica o tensin de perforacin es la tensin que produce un arco elctrico permanente entre dos electrodos bien definidos separados 2'5mm, sumergidos en aceite a 20C. Se expresa en Kv/cm.

-

4. TIPOS DE LUBRICACIONPelcula lubricante La pelcula del lubricante debe ser lo suficientemente gruesa como para separar los componentes del mecanismo. El espesor necesario de pelcula depende de la rugosidad superficial, la existencia de partculas de suciedad y la duracin requerida. Tambin depende de la viscosidad del medio y de las condiciones de funcionamiento, particularmente de la temperatura, velocidad de rotacin y, en cierta forma, de la carga. Se pueden distinguir tres situaciones diferentes de lubricacin: capa lmite, lubricacin hidrodinmica y lubricacin elasto hidrodinmica. Lubricacin por capa lmite Se obtiene lubricacin por capa lmite cuando el espesor de la pelcula del lubricante es de una magnitud similar a las molculas individuales de aceite. Esta condicin se presenta cuando la cantidad de lubricante es insuficiente, o el movimiento relativo entre las dos superficies es demasiado lento. El coeficiente de rozamiento en este caso es alto, tan alto como 0.1, y sobre el incipiente contacto metlico puede alcanzar 0.5. Cuando el coeficiente aumenta (esto es, la resistencia aumenta), las prdidas por rozamiento tambin aumentan. Estas se convierten en calor, aumentando la temperatura del lubricante y reducindose su viscosidad de forma que la capacidad de carga de la pelcula se reduce (el caso peor es cuando se reduce tanto que el contacto metlico se produce). Ello se puede evitar empleando aditivos que refuercen la resistencia de la pelcula.

Lubricacin hidrodinmica La lubricacin hidrodinmica o lubricacin de pelcula gruesa, se obtiene cuando las dos superficies estn completamente separadas por una pelcula coherente del lubricante. El espesor de la pelcula excede as de las irregularidades combinadas de las superficies. El coeficiente del rozamiento es bastante menor que en la lubricacin por capa lmite, y en

Pgina 15


ciertos casos puede llegar a 0.005. La lubricacin hidrodinmica evita el desgaste de las partes en movimiento, ya que no hay contacto metlico entre ellas. Lubricacin elasto-hidrodinmica Esta condicin se obtiene en superficies en contacto fuertemente cargadas (elsticas), esto es, superficies que cambian su forma bajo una carga fuerte, y vuelven a su forma original cuando cesa la carga. GRASAS Y ACEITES LUBRICANTES Cuando dos cuerpos slidos se frotan entre s, hay una considerable resistencia al movimiento sin importar lo cuidadosamente que las superficies se hayan maquinado y pulido. La resistencia se debe a la accin abrasiva de las aristas y salientes microscpicas y la energa necesaria para superar esta friccin se disipa en forma de calor o como desgaste de las partes mviles. Histricamente, el primer lubricante fue el sebo. Se utilizaba para engrasar las ruedas de los carros romanos ya en el ao 1400 a.C. En la actualidad los lubricantes suelen clasificarse en grasas y aceites. Estas dos clases de lubricantes aparecieron teniendo en cuenta factores tales como velocidades de operacin, temperaturas, cargas, contaminantes en el medio ambiente, tolerancias entre las piezas a lubricar, perodos de lubricacin y tipos de mecanismos; Existen diferentes grados de grasas y aceites dependiendo de la necesidad que se tenga y de los factores de operacin. Una mala seccin es tan peligrosa como si se hubiese dejado el mecanismo sin lubricante alguno. Muchas de las fallas que ocurren en este campo tienen su origen aqu; de ah la seguridad que se debe tener cuando se seleccione un lubricante. Cundo empleo grasa? La grasa se emplea generalmente en aplicaciones que funcionan en condiciones normales de velocidad y temperatura. La grasa tiene algunas ventajas sobre el aceite. Por ejemplo, la instalacin es ms sencilla y proporciona proteccin contra la humedad e impurezas. Generalmente se utiliza en la lubricacin de elementos tales como cojinetes de friccin y antifriccin, levas, guas, correderas, pionera abierta algunos rodamientos. Cundo empleo aceite? Se suele emplear lubricacin con aceite cuando la velocidad o la temperatura de funcionamiento hacen imposible el empleo de la grasa, o cuando hay que evacuar calor. El aceite, tiene su mayor aplicacin en la lubricacin de compresores, motores de combustin interna, reductores, motorreductores, transformadores, sistemas de transferencia de calor, pioneras abierta, cojinetes de friccin y antifriccin y como fluidos hidrulicos.

Pgina 16


La funcin del lubricante es:

Formar una pelcula entre los componentes en movimiento, para evitar el contacto metlico. La pelcula debe ser suficientemente gruesa para obtener una lubricacin satisfactoria, incluso bajo fuertes cargas, variaciones grandes de temperatura y vibraciones; Reducir el rozamiento y eliminar el desgaste; Proteger contra la corrosin; Obturar (en el caso de la grasa) contra impurezas tales como suciedad, polvo, humedad o agua.

5. ACEITES LUBRICANTESEstn constituidos por molculas largas hidrocarbonadas complejas, de composicin qumica y aceites orgnicos y aceites minerales. Distintos tipos de aceites En el pasado, era frecuente usar designaciones tales como aceite de husillos, aceite de mquinas, etc. quizs todava se oyen esos trminos, pero tienden a desaparecer como designaciones comerciales. Incluso los nombres que indican la composicin qumica de los aceites, ya no se emplean ms. Hoy los productos aparecen como aceites lubricantes, y se pueden clasificar como aceites minerales, sintticos, animales o vegetales. Cuando nos referimos a las ventajas de la nueva generacin de lubricantes hifrofraccionados siempre hacemos mencin a los lubricantes sintticos y a lo similar que es su desempeo con ellos. Aunque los lubricantes sintticos han estado en uso en la industria durante ms de 50 aos, hay aun una gran confusin acerca de ellos y los beneficios del valor agregado en aplicaciones industriales. En muchas aplicaciones el uso de los lubricantes sintticos reduce los costos de operacin y mantenimiento, ahorra energa y proporciona una mayor proteccin a los sistemas.

Aceites orgnicos Se extraen de animales y vegetales. Cuando an no se conoca el petrleo, eran los nicos utilizados; hoy en da se emplean mezclados con los aceites minerales impartindoles ciertas propiedades tales como adherencia y pegajosidad a las superficies. Estos aceites se

Pgina 17


descomponen fcilmente con el calor y a temperaturas bajas se oxidan formando gomas, haciendo intil su utilizacin en la lubricacin. Aceites minerales Son derivados del petrleo cuya estructura se compone de molculas complejas que contienen entre 20 y 70 tomos de carbono por molcula. Un aceite mineral esta constituido por una base lubricante y un paquete de aditivos qumicos, que ayudan a mejorar las propiedades ya existentes en la base lubricante o le confieren nuevas caractersticas. Los aceites minerales puros no tienen compuestos inestables, que podran tener un efecto significativo sobre su duracin: por ejemplo, nitrgeno, oxgeno y compuestos de azufre y cidos. Aceites sintticos El trmino Hidrocarburo sintetizado (SHC), y lubricantes sintticos, son utilizados igualmente para describir una familia de aceites y grasas sintticos que incluyen aceites circulantes, aceites de engranes, aceites hidrulicos, grasas y aceites de compresores. Estos lubricantes son utilizados en una gran variedad de aplicaciones industriales. Por definicin, un lubricante sinttico es un lubricante diseado y elaborado para servir mejor a los propsitos previamente reservados para productos extrados directamente del petrleo. Los trminos sintetizado y sinttico, describen los aceites bsicos, principalmente Polialfaolefinas (PAOs). Adicionalmente, hay otros tipos de aceites bajos que incluyen poliglicoles, steres orgnicos, steres fosfatados, disteres, polifenilester, fluorocarbones y siliconas slo por mencionar algunos. ACEITES MS COMUNES A continuacin se describen los ms comunes. Disteres Los disteres tienen poca viscosidad. Tienen excelentes propiedades de temperatura de -60 C a +120 C y, con aditivos adecuados, que ofrecen buena proteccin contra la corrosin. Aceites de silicona Los aceites de silicona poseen una gama adecuada de temperatura es -70 a + 200C. No obstante, las propiedades de estos aceites en cuanto a la proteccin contra la corrosin, son limitadas. Los aceites de flor-silicona tienen mejores propiedades que los dems.

Aceites fluorados

Pgina 18


La designacin completa de estos aceites es ter alkilico-polifluorado. Tienen buena estabilidad a la oxidacin y buenas propiedades EP, y son apropiados para temperaturas de hasta +250 C. Su alto precio ha restringido hasta ahora su demanda. Aceite poliglicol Estos aceites forman un grupo que est creciendo en inters, principalmente para equipos a lubricar con temperaturas de funcionamiento a mas de +90 C. Su estabilidad a la oxidacin es buena. Han llegado a durar hasta 10 veces ms que sus correspondientes aceites minerales. Los aceites de poliglicol no espesan ni forman depsitos de coke. Su densidad es mayor que 1, por lo que el agua libre flota sobre el aceite. No obstante, con fuerte agitacin forman dispersin (una mezcla). Hidrocarburos sintticos (aceites SHC) La viscosidad de estos aceites es relativamente independiente de temperatura. Se pueden usar de -50 a +160 C.

ADITIVOS DE ACEITE Los aceites lubricantes contienen normalmente aditivos de varios tipos. Los ms comunes son los agentes antioxidantes, los protectores contra la corrosin, los aditivos antiespumantes, los aditivos antidesgaste y los aditivos EP. Antioxidantes Los aceites expuestos a altas temperaturas y en contacto con el aire se oxidan, esto es, se forman compuestos qumicos que pueden incrementar la viscosidad del aceite y causar corrosin. Los antioxidantes mejoran la estabilidad a la oxidacin del aceite de 10 a 150 veces. No obstante, el efecto inhibidor que se puede conseguir con un aceite lubricante, es relativamente limitado. Aditivos protectores contra la corrosin En principio, hay dos tipos de aditivos que ofrecen proteccin contra la corrosin: aditivos solubles en agua (por ejemplo, ntrico sdico), y aditivos solubles en aceite. Estos ltimos pueden ser de varios tipos de jabones de plomo o los ms modernos agentes basados en zinc.

Aditivos antiespumantes Si el aceite forma espuma, decrece la capacidad de carga de la pelcula; si forma mucha espuma puede llegar a rebosar y producirse prdidas. El efecto antiespumante, es decir, la accin de humedecer la espuma, se obtiene aadiendo pequeas cantidades de silicona

Pgina 19


fluida. Los aditivos que atenan la espuma hacen que las burbujas rompan cuando alcanzan la superficie del bao de aceite. Aditivos con un efecto polar Las grasas animales y vegetales, los cidos grasos y steres, tienen un efecto polar que hace a las molculas tomar una orientacin perpendicular a pequeas adiciones de estas sustancias hacen que mejore la capacidad de absorcin de presin que disminuya el rozamiento a temperaturas de hasta unos 100 C mximo. Aditivos EP activos Estos aditivos, fsforo y compuestos de cloro y azufre, actan de forma diferente a los anteriores. No se conoce en detalle como trabajan, pero, despus de reacciones intermedias, se obtiene finalmente una combinacin qumica con la superficie metlica. Los compuestos fosfuros, cloruros y sulfuros, tienen mucha menor resistencia que el metal y pueden cizallarse fcilmente. El aditivo de cloro es activo de 150 a 400 C, el de azufre entre aproximadamente 250 y 800 C, mientras que los de fsforo reaccionan a temperaturas menores. Estas temperaturas estn muy localizadas y limitadas en un tiempo de una diezmilsima de segundo en el que dos zonas metlicas estn en contacto. Algunos compuestos de plomo tambin tienen el mismo efecto. Aditivos slidos Los aditivos slidos, como el bisulfuro de molibdeno, pueden tambin mejorar las propiedades lubricantes. El tamao de las partculas debe ser de unas 0.2 micras, pudiendo as permanecer en suspensin en el aceite. Las partculas mayores o menores que stas, sedimentaran. Cuando hay que filtrar un aceite que contienen aditivos slidos, el tamao de los poros debe ser al menos de 20 a 30 micras, ya que de otra forma el descenso de presin en el sistema ser innecesariamente grande. Aditivos detergentes HD Los aditivos detergentes fueron introducidos en los aos 70 para los aceites de automviles. Tenan la particularidad de limpiar el motor o mecanismo de los depsitos de carbn.

CALIDAD DE LOS ACEITES La calidad de los aceites viene dada por ciertas condiciones de prestacin y su perduracin en el tiempo durante su uso. A continuacin, se nombran algunos factores a tener en cuenta.

Pgina 20


Viscosidad Esta prueba se realiza con un instrumento llamado viscosmetro, consiste en un bao de aceite a temperatura de 100C (Norma SAE) y en su interior se encuentra ubicado un bulbo capilar con el aceite en prueba, se toma el tiempo que tarde el aceite en subir desde un nivel inicial hasta un nivel final en el bulbo y se multiplica por una constante, el resultado numrico de esta prueba para la viscosidad en centistokes. ndice de Viscosidad (IV) Esta prueba se lleva a cabo sometiendo el aceite de estudio a fluctuaciones de temperatura. Cuando la viscosidad de este aceite varia muy poco se le asigna por lo tanto un I.V comprendido entre 0 y 100. Punto de Chispa Es la temperatura a la cual se forman gases suficientes para realizar una combustin. La prueba consiste en colocar el aceite en un recipiente dotado con una resistencia, para aumentarle la temperatura, luego este aceite es colocado en contacto directo con una llama, en el momento en que el producto trata de encenderse este el llamado punto de chispa. Se sigue calentando el aceite y nuevamente se pone en contacto con la llama y en el instante que este haga combustin, es el punto de inflamacin. Prueba de humedad Para verificar que el producto est con cero humedad, factor muy importante en cualquier lubricante, la mayora de empresas acostumbran a realizar una prueba de humedad muy sencilla, que consiste en poner a calentar al rojo vivo un metal, y luego se deja caer sobre este una gota de aceite. Si crispa, el aceite presenta humedad, si por el contrario el aceite no presenta este fenmeno, est completamente libre de humedad. Punto de fluidez Es la temperatura ms baja a la cual el aceite lubricante an es un fluido. Indica las limitaciones de fluidez que tiene el aceite a bajas temperaturas, en el momento en que el producto trata de cambiar de estado, esa temperatura es el punto de fluidez. Prueba de corrosin Cuando el aceite es expuesto a la accin del agua, esta puede disolver los inhibidores de la oxidacin dando origen a la formacin de cidos orgnicos, los pueden originar el deterioro en las piezas lubricadas. La prueba llamada tambin Lmina de Cobre, consiste en colocar una lmina de cobre en un recipiente lleno de aceite a una temperatura de 105C, dejndola all por espacio de cuatro das, dependiendo del color que tome la lmina se medir el grado de corrosin del producto; lo ideal es que la lmina no cambie de color, es decir, que el aceite presente cero corrosin.

Pgina 21


Aceites monogrados y multigrados El aceite monogrado es un lubricante que cumple un solo grado SAE, puede ser un grado de VERANO, o bien de INVIERNO, en el cual el nmero de SAE va acompaado de la letra "W" por Winter, invierno en idioma ingls. Propiedades: Alta proteccin contra el desgaste Alto nivel de limpieza y control de holln ptima proteccin contra la corrosin Mayor vida til del motor Efectivo control de depsitos en el motor

Aplicaciones Motores diesel de aspiracin natural y turbo cargados, tractores agrcolas, flotas de tractocamiones, motores estacionarios, de construccin y en general, donde se requiera de un aceite para motor a diesel o bencinero. Aceite Monogrado SAE 30 y SAE 40, API CF, CF-2 Aceite multigrado Los aceites multigrados llegaron a los motores desde los aos 1950. Un aceite multigrado es un lubricante diseado originalmente para trabajar en aplicaciones donde los cambios de temperatura son considerables. Por ejemplo en algunas regiones del hemisferio norte las temperaturas son de -40C en el invierno y de 40C en el verano. Si embargo, esto no significa que los lubricantes multigrados no puedan ser utilizados en lugares en donde los cambios de temperatura no son tan dramticos. En la actualidad, los aceites monogrados (un solo grado: SAE 40 por ejemplo) son cada vez menos comunes y han sido desplazados por los multigrados paulatinamente en todo el mundo. Los aceites monogrados se utilizan an en aplicaciones como motores de competencia, equipo industrial que opera 100% en aplicaciones de alta temperatura y condiciones especiales de diseo de ciertos motores que no permiten el uso de un multigrado. Para el caso de un aceite 15W 40, mucha gente asume que el 15W es el grado del aceite para bajas temperaturas y el 40 el grado para altas temperaturas, aunque hay cierta lgica en ello, tambin hay grandes diferencias. Si esto fuera cierto, un aceite 15W 40 sera grado 15 en baja temperatura y 40 en alta temperatura. Eso significa que este aceite "engrosara" con el cambio de la temperatura, lo cul no es cierto. La realidad es que el aceite 15W 40 es ms grueso en bajas temperaturas que en altas temperaturas (como ocurre tambin con los aceites monogrados).

Pgina 22


El nmero 15W realmente se refiere a la facilidad con la que el aceite puede ser "bombeado" en bajas temperaturas, mientras ms bajo sea el nmero "W", mejores sern sus propiedades de baja viscosidad y el motor podr ser arrancado a muy bajas temperaturas. La "W" significa "Winter" - invierno en Ingls. Un aceite 5W 40 es mejor que un 15W 40 en arranque a bajas temperaturas. Ese es el real significado del primer nmero "Facilidad de arranque en bajas temperaturas" - equivalente al trmino "Startability" en Ingls. El segundo trmino es el grado de viscosidad real del aceite a la temperatura de operacin del motor y es determinado por la viscosidad cinemtica del aceite a 100C. Una vez que el motor arranc y se ha calentado, el aceite trabaja como un grado SAE 40, esto es; la viscosidad con la que se protege al motor la mayor parte del tiempo. La gran ventaja de los aceites multigrados es su gran flexibilidad para proteger al motor en el arranque, con una viscosidad baja y que permite que el aceite llegue muy rpido a las partes del motor, para protegerlo contra el desgaste y posteriormente que sostenga una viscosidad correcta para el tiempo que opera en condiciones "normales" de temperatura que son reguladas por el sistema de refrigeracin (enfriamiento) del motor. Propiedades Efectivo control contra el desgaste Estabilidad de viscosidad en condiciones de extremas de temperaturas Alto control de depsitos en el motor Ahorro de combustible Disminucin de emisiones contaminantes a la atmsfera Alarga la vida til del motor Intervalo entre cada cambio de 250 hrs.

Aplicaciones Motores a bencina de todo tipo de vehculos o diesel de maquinaria agrcola, flotillas de tractocamiones, lneas de transporte, motores estacionarios, equipos de construccin y cualquier motor que opere bajo condiciones de carga de trabajo severas. Los aceites multigrados pueden ofrecer ventajas significativas sobre los monogrados: a) Arranque ms rpido del motor en fro: Se obtiene as menor desgaste del motor en s, y tambin una mayor vida til de la batera y del motor de arranque. Esto se comprueba no solamente en climas fros rigurosos, sino tambin a temperaturasPgina 23


ambiente moderadas como 20 C. La diferencia entre un multigrado y un monogrado en estos casos es notoria. Establece la lubricacin adecuada en la mitad del tiempo que un monogrado. b) Los multigrado eliminan la necesidad de cambios estacionales del aceite (por ejemplo: SAE 30 en invierno y SAE 40 en verano). c) Mejores prestaciones para el trabajo a bajas temperaturas, ya que debido a que los huelgos en los motores modernos son cada vez menores, el aceite debe fluir ms rpidamente para llegar a las piezas vitales del motor, especialmente la lubricacin del turbocompresor. d) Tambin se comportan muy bien a altas temperaturas, con una pelcula ms resistente a altas cargas que la de los aceites monogrado, y esto se refleja en una disminucin del desgaste general del motor. e) Existe un ahorro importante de lubricante, ya que se logra un excelente sellado en la zona entre anillos y pistn, all donde se produce el mayor pasaje de aceite hacia la cmara de combustin, donde se quema tras lubricar al anillo superior (tambin llamado anillo de fuego). f) Otro beneficio es el ahorro de combustible por: 1) su mayor fluidez a temperaturas bajas, lo cual reduce las prdidas de energa en el arranque, y 2) su mayor capacidad para reducir la friccin en las zonas calientes y crticas del motor (anillos de pistn, camisas y balancines de vlvulas), gracias a sus aditivos mejoradores de ndice de viscosidad. g) h) Mayor vida til del lubricante y del equipo. Periodos de cambio ms prolongados segn condicin de operacin del quipo.

Clasificacin SAE Los grados SAE nicamente representan un nivel de viscosidad o resistencia a fluir, medidas a determinadas temperaturas. En general, cuanta ms alta sea la viscosidad, ms alto es el grado SAE. Hay once grados SAE. Seis de ellos incluyen la designacin W (por "Winter": invierno en idioma ingles), que indica que la viscosidad fue tambin medida a baja temperatura. Para los grados que no tienen esta denominacin, la viscosidad se especifica a 100C. Ellos son: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W 20, 30, 40, 50 y 60 (GRADOS DE VERANO) y 25W (GRADOS DE INVIERNO)

Pgina 24


La norma SAE J 300 va incorporando los requerimientos de los fabricantes de motores, acompaando as el progreso tecnolgico. Por ejemplo a partir de junio del 2001, se cambiaron las mediciones de Viscosidad a baja temperatura, y se agregaron tests en las condiciones del cojinete de cigeal (ensayo CCS "Cold Craking Simulator") haciendo a sus requerimientos ms severos. Ver tabla adjunta

Clasificacin SAE para Transmisiones Manuales y Diferenciales Al igual que para el caso de los motores la SAE ha definido una clasificacin arbitraria para las viscosidades de los aceites lubricantes para este uso. La temperatura de referencia es 100C. Clasificacin ISO: Para aceite lubricante de uso industrial Se ha adoptado la clasificacin inicialmente desarrollada por la Sociedad Americana de Pruebas y Medidas (ASTM) y la Sociedad Americana de Ingenieros de Lubricacin (ASLE). La temperatura de referencia es 40C. Color del aceite El color del aceite no es una propiedad fundamental, ni ofrece informacin sobre la calidad de un lubricante. El color se mide de acuerdo con una escala descrita en la norma ASTM-D-

Pgina 25


1500, que asigna nmeros bajos a los aceites de color claro y nmero ms altos a aceites de color oscuro. Sin embargo, los colores de los aceite base varan si les aadimos aditivos. Las variaciones de color en los aceite lubricantes resultan de la diferencia en crudos, viscosidad, mtodo o grado de refinacin y de la cantidad y naturaleza de los aditivos utilizados. 1. Oxidacin: La oxidacin es un proceso de degradacin qumica que afecta a la mayor parte de los materiales orgnicos. Bsicamente consiste en la asimilacin de tomos de oxgeno por parte de las sustancias constituyentes del lubricante, lo que conlleva la degradacin de las mismas y la prdida paulatina de caractersticas y prestaciones del aceite. Este proceso se ve favorecido por el calor, la luz, el agua y la presencia de contaminantes. El mecanismo de la oxidacin Normalmente, el proceso de oxidacin se inicia tan pronto como es puesto en servicio el aceite. Los primeros productos de la oxidacin son perxidos orgnicos, que en principio no son dainos, pero que en poco tiempo comenzaran a actuar como catalizadores, acelerando exponencialmente el proceso de oxidacin. A continuacin se formaran resinas, alcoholes, aldehdos, cetonas y cidos orgnicos. Algunas de estas sustancias son solubles en un principio, pero al entrar en contacto con superficies muy calientes se vuelven insolubles, o tienen afinidad entre ellas y se depositan formando lodos; otros, como los alcoholes y las cetonas, son disolventes y pueden atacar a elementos del sistema hechos de material orgnico, los cidos orgnicos pueden atacar a elementos metlicos, corroyndolos. Del mismo modo, las sales metlicas formadas por la corrosin de los metales tambin son catalizadores, al igual que el agua, cuya presencia se ve favorecida por los cidos y otras sustancias polares que tienen afinidad por ella. Al mismo tiempo, la aparicin de estas sustancias hace que el agua se mezcle ms fcilmente con el aceite. Algunos metales, como el cobre, tambin actan como catalizadores; estos metales proceden de partculas metlicas, disueltas en el aceite y originadas por el desgaste de elementos metlicos del sistema (bombas, pistones, etc.). Estas partculas, adems, pueden atacar a los aditivos, inutilizndolos, y erosionar mecnicamente algunas partes del sistema. Bajo ciertas condiciones, es el nitrgeno el que reacciona con las molculas del aceite: esto provoca la nitracin del aceite y la formacin de barniz.

Factores que favorecen la oxidacin

Pgina 26


El calor es un factor determinante en el proceso de oxidacin. La tasa de oxidacin es relativamente baja por debajo de 85C, duplicndose por cada incremento de 10 en la temperatura. Por encima de los 315C el aceite se descompone trmicamente: comienzan a formarse sustancias insolubles y se degradan los aditivos. La radiacin ultravioleta que contiene la luz natural facilita la rotura de ciertos enlaces atmicos dbiles en algunas molculas. Estos enlaces rotos se ven rpidamente completados con tomos de oxgeno. El agua y algunos contaminantes pueden actuar como catalizadores de la reaccin de oxidacin. En concreto el agua puede disolver a los aditivos antidesgaste (como el bisulfuro de molibdeno), disolvindolos y produciendo cidos sulfrico y sulfhdrico. En los motores de combustin interna el agua puede reaccionar con los gases de escape y producir cidos. Consecuencias La oxidacin del aceite provoca: Aumento de la viscosidad, pudiendo llegar a ser doble incluso triple que le del aceite nuevo. Oscurecimiento del aceite, pasando del tono traslucido original a ser totalmente opaco. Formacin de depsitos carbonosos, aunque esto ocurre en fases avanzadas de la oxidacin. Aumento de la acidez del aceite, debido a los productos cidos que se forman.

-

-

La oxidacin es un fenmeno que reduce la vida el aceite. Por desgracia, dada la naturaleza qumica de los productos de la oxidacin, la mayor parte de estos no pueden ser eliminados mediante el filtrado simple del aceite. Slo con mtodos avanzados pueden eliminarse estas sustancias: los cidos y otras sustancias polares insolubles (como el barniz) pueden eliminarse mediante separadores electrostticos, resinas de intercambio de iones y almina activada; los absorbentes de alta densidad, tales como la celulosa comprimida, son efectivos para eliminar lodos y otras sustancias insolubles. Al ser algunas de estas sustancias catalizadores, su eliminacin contribuye a prologar la vida del aceite. Desde el punto de vista comercial, la resistencia a la oxidacin del aceite es una de sus caractersticas ms importantes. La resistencia a la oxidacin puede mejorarse por varios medios: Seleccin del aceite base: los aceites sintticos son ms resistentes a la oxidacin que los minerales, y dentro de estos, los parafnicos son ms resistentes que los aromticos o naftalnicos. Un ndice de viscosidad alto tambin hace al aceite ms resistente a la oxidacin.

Pgina 27


-

Refinado cuidadoso que elimine todas las sustancias favorecedoras de la oxidacin y que facilite la accin de los inhibidores de la oxidacin. Uso de aditivos inhibidores de la oxidacin Adecuado mantenimiento de los equipos para prevenir la contaminacin.

-

ADITIVOSLos aditivos son sustancias qumicas que se aaden en pequeas cantidades a los aceites lubricantes para proporcionarles o incrementarles propiedades, o para suprimir o reducir otras que le son perjudiciales. Podemos mencionar que la misin de un aditivo es misin de apostolado, pues no es preciso ni suficiente el que al ser mezclado con las masas o volumen total del aceite contine preservando sus buenas cualidades, por el contrario la debe transferir a toda ella ennoblecindola. Se definirn problemas que se desean evitar, y especificaciones de los combustibles las cuales se deben cumplir, para obtener los valores que se requieren para la operacin normal de los motores de encendido por chispa y los de encendido por compresin. En este trabajo se presenta la definicin y los aditivos ms utilizados en los lubricantes y en los combustibles.

Bases de aceite Existen las bases minerales y las bases sintticas, tambin existen las bases vegetales. Las bases minerales son obtenidas mediante la destilacin del crudo, ms que nada del crudo parafnico. Las bases sintticas se hacen mediante procesos sintticos preparando las molculas de sustancias simples para tener propiedades de precisin requerida. Las principales clases de material sinttico usado para mezclar el lubricante son: Tipos Oligomeros de olefinas (PAOs) Aplicacin Principal Automotriz e Industrial

Pgina 28


Esterol dibsico Polioles de esterol Alquilatos Polialquilenos Fosfato-Esterol -

Aviacin y Automotriz Aviacin y Automotriz Automotriz e Industrial Industrial Industrial

Polialfoleinas: Son las bases sintticas ms usadas, tienen buena estabilidad trmica, pero requieren antioxidantes, y tienen capacidad limitada para disolver algunos aditivos. Esterol dibsico: Tienen buena estabilidad trmica y excelente solvencia. Fluyen limpiamente y tienden a disolver barniz y sedimentos, no dejan depsitos. Deben proveerse de aditivos selectos para evitar la hidrlisis y proveer una estabilidad de oxidacin. Polioles de esterol: Tienen estabilidad trmica excelente y resisten la hidrlisis. Alquilatos: Tienen buenas propiedades a baja temperaturas y son muy solubles con los aditivos. Glicoles polialquilenos: Tienen buena estabilidad a altas temperaturas y altos ndices de viscosidad, pueden usarse en rangos amplios de temperaturas. Fosfato-esterol: Tienen estabilidad trmica, con ndice de viscosidad bajas que limita sus capacidades a altas temperaturas.

-

-

-

-

Aditivos para Lubricantes Los aditivos pueden dividirse en dos grandes grupos, segn los efectos que producen: Inhibidores destinados a retardar la degradacin del aceite actuando como detergentedispersantes, antioxidantes, anticorrosivos, agentes antidesgaste, agentes alcalinos y agentes antiemulsificadores. Aditivos que mejoran las cualidades fsicas bsicas con accin sobre el ndice de viscosidad, el poder antiespumante, el sellado, la oleosidad, la extrema presin y la rigidez dielctrica. La clasificacin anterior no quiere decir que para conseguir cada cualidad sea precisa la mezcla de un aditivo diferente, ya que en el mercado existen productos que proporcionan varias ventajas simultneamente.

-

Pgina 29


Como regla general, se sugiere que un aceite no sea aditivado con varias de estas sustancias, a no ser que la misma casa suministradora lo aconseje; de ser as esta ltima ser de una solvencia tcnica plenamente reconocida. Inhibidores destinados a retardar la degradacin del aceite lubricante a) Aditivos Detergentes-Dispersantes. Los aditivos detergentes-dispersantes tienen la misin de evitar que el mecanismo lubricado se contamine aun cuando el lubricante lo est. La accin de estos dispersantes es la evitar acumulaciones de los residuos, los cuales se forman durante el funcionamiento de la mquina o motor y mantenerlos en estado coloidal de suspensin por toda la masa del aceite. Se ha tratado de combinar los efectos proporcionados por los antioxidantes y anticorrosivos en los aceites destinados a lubricar rganos metlicos, sometidos a altas cargas. As, para los aceites de los motores automotrices de alta velocidad se ha previsto la adicin de combinaciones rgano metlicas del zinc, calcio y bario con azufre, cloro y fsforo. b) Aditivos Anticorrosivos y antioxidantes. Para proteger contra la corrosin a los materiales sensibles por una parte, y por otra para impedir las alteraciones internas que pueda sufrir el aceite por envejecimiento y oxidacin, se ha acudido a la utilizacin de aditivos anticorrosivos y antioxidantes. Estas dos funciones de proteccin al metal y al lubricante casi siempre son ejercidas por un mismo producto, algunos de estos son: el ditiofosfato de zinc, los esteres del cido estilfosfrico y como regla general los compuestos de fsforo, o de base arsnica o bismtica. Deje; de ser as esta ultima ser de una solvencia tcnica plenamente reconocida. Aditivos mejoradores de las cualidades fsicas del aceite lubricante a) Aditivos Mejoradores del Indice de Viscosidad. Recientemente se ha propuesto que para este fin los esteres del cido polimetacrlico y soluciones de materiales plsticos que elevan poco la viscosidad y en cambio, tienen una influencia favorable en la curva de viscosidad temperatura. El proceso de trabajo de estos aditivos puede explicarse como sigue: en presencia de bajas temperaturas las molculas de estas sustancias se contraen ocupando muy poco volumen y se dispersan en el aceite en forma de minsculas bolitas dotadas de una gran movilidad. Cuando se eleva la temperatura, las molculas de la masa de aceite aumentan de velocidad y las mencionadas bolitas se agrupan formando estructuras

Pgina 30


bastantes compactas que se oponen al movimiento molecular del aceite base, lo cual se traduce en un aumento de la viscosidad de la mezcla. b) Mejoradores del Punto de Fluidez y congelacin. Los mismos aditivos mejoradores o elevadores del ndice de viscosidad se emplean para favorecer el punto de congelacin y en consecuencia, el de fluidez. Se aplican principalmente a los aceites parafnicos, ya que la parafina por su elevado punto de congelacin es la principal productora de la falta de fluidez de los aceites, formando aglomeraciones y solidificaciones al descender la temperatura. En este caso, la misin de los aditivos es la de absorber los cristales de la parafina slida formadas, pues su eliminacin total por refinacin es costosa, sin garantas de xito y exponindose a la perdida de otras cualidades bsicas del lubricante, as como una considerable cantidad del mismo. c) Aditivos Antiespumantes. La presencia de cuerpos extraos en el aceite tales como gases, con temperaturas inferiores de los 100 C, producen lo que los aceites minerales puros de por s no pueden cortar la formacin de espumas debido al gran espesor que les da la pelcula lubricante. Estas burbujas o espumas permanentes producen el paso del aceite por los conductos, tal como ocurre en los mecanismos con mandos hidrulicos. Los aditivos antiespumantes tienen la misin de evitar estas burbujas y en la mayor parte de los casos actan adelgazando la envoltura de la burbuja del aire, hasta su rotura modificando tensiones superficiales e interfaciales de la masa de aceite. d) Aditivos Mejoradores de la Oleosidad. Se entiende por oleosidad la adherencia del aceite a las superficies metlicas de lubricar, debido en gran medida a la polaridad molecular contenida, que por razn de su estructura se fijan fuertemente a dichas superficies. Los componentes de composicin qumica y configuracin molecular adecuada, para dar gran oleosidad a un lubricante, en la inmensa mayora de los casos son a la vez de bajsima resistencia a la oxidacin, por esto se eliminan durante el proceso de la refinacin industrial de los aceites lubricantes. Esta propiedad debe recuperarse una vez terminado el proceso de refinacin o en muchos casos an despus de ser obtenida la formulacin de un producto lubricante. Para ello se recurre a los aditivos mejoradores de la oleosidad. Son muy corrientes los elaboradores a base de componentes bsicos del aceite de palma, en proporciones que varan desde un cinco a un quince por ciento. e) Aditivos de Extrema presin.

Pgina 31


Para los aceites de equipos mecnicos sometidos a muy altas presiones, se emplean los aditivos EP: (Extrema presin), que disminuyen el desgaste de las superficies metlicas de deslizamiento, favoreciendo la adherencia del lubricante. Estos aditivos, reaccionan qumicamente y forman capas mono y polo moleculares que se reconstruyen constantemente en los sitios de altas presiones por efectos de la friccin. De esta manera impiden el contacto metal-metal, evitando los rompimientos o soldaduras de los mismos. Estos aditivos no siempre estn exentos de producir ligeras corrosiones, debido a la accin qumica que ejercen. Se consiguen muy buenos efectos por la combinacin de compuestos orgnicos y antimonio, molibdeno, azufre, fsforo y arsnico o bien por combinaciones de los primeros entre s. De este tipo de productos, el ms utilizado es la esperma de la ballena con cloruro de azufre. f) Aditivos para Aumentar la Rigidez dielctrica. Casi siempre estos productos cumplen simultneamente la doble misin de dielctricos y la de proporcionar longevidad a los lubricantes usados para fines de lubricacin y funcionamiento de los transformadores e.

Especificaciones para lubricantesEspecificaciones de los lubricantes en motores de automviles. Necesitan alcalinidad para neutralizar la formacin de recubrimientos por los productos de combustin. Proteger en gran medida de los altos niveles de azufre. Tener dispersin a altas temperaturas como evitar las incrustaciones y resistencia a oxidacin.

Contener aditivos que suspendan los contaminantes y que ayude a mantener el motor limpio. Fluir a bajas temperaturas, en el arranque. Especificaciones de los lubricantes en los engranes. Tener repelentes de agua. Resistencia a la perdida del lubricante por el derrape con agentes de adhesividad. Contienen aditivos de azufre-fsforo para la capacidad de carga. Debe ser estable y no permitir la corrosin.

Pgina 32


-

Contiene inhibidores de desgaste. Especificaciones de los lubricantes de transmisin los engranes. Caractersticas antifriccionantes. Estabilidad a altas temperaturas. Alta dispersin. Cualidades antiespumantes excelentes. Viscosidad correcta a temperatura de operacin. Especificaciones de los lubricantes de propsitos marinos. Alta dispersin y excelente alcalinidad. Previene la formacin de carbn duro en las reas de los anillos del pistn. Los aditivos son libres de zinc y cloro para proveer una mejor limpieza. Reducir el consumo de aceite y proveer una mejor economa del combustible.

PRUEBAS DE EVALUACIN Y DESEMPEORealizar pruebas del aceite lubricante bajo las condiciones normales de trabajo es la mejor forma de evaluar su desempeo. Sin embargo, en la mayora de los casos, es costoso e impractico. Por tanto se han desarrollado ms cortas y menos costosas en laboratorios, para tales evaluaciones. Estas pruebas tienen la habilidad y de predecir o reproducir con bastante confiabilidad algunos aspectos de comportamiento del aceite lubricante en servicio. Estas pruebas son: - Oxidacin: La oxidacin de un aceite lubricante depende de la temperatura, cantidad del oxigeno contenido en el producto y del efecto catalizador de los metales. - Estabilidad trmica: Es la habilidad de un aceite o aditivo para resistir la descomposicin bajo la exposicin a altas temperaturas.

Pgina 33


- Proteccin a la herrumbre: La herrumbre en metales ferrosos es una reaccin qumica que se inicia casi inmediatamente cuando estos materiales se exponen al aire y la humedad. - Espuma: La prueba de espuma ms usada es aquella e que se introduce aire en la muestra de aceite, que se mantiene a una temperatura especfica, por un periodo determinado de tiempo. - Antidesgaste y extrema presin: El desgaste se clasifica en cuatro rangos de acuerdo a su causa: abrasivo, corrosivo o qumico, adhesivo y por fatiga. - Emulsibilidad y demulsibilidad: Es la capacidad de un aceite de emulsionarse con agua. El aceite queda suspendido en el agua en partculas minsculas en una forma ms o menos estable. - En algunos casos se requiere que el aceite se emulsione, en tanto que, en otras aplicaciones se requiere lo contrario. - Untuosidad: La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los aceites a las superficies metlicas a lubricar y se manifiesta cuando el espesor de la pelcula de aceite se reduce al mnimo, sin llegar a la lubricacin lmite.

6. CONCEPTO DE GRASAS LUBRICANTESLa primera grasa lubricante se fabric en 1872. Desde el principio las grasas se basaron en jabones clcicos y lticos. En 1940 se desarrollaron las grasas lticas, y en una dcada despus se lanzaron las grasas de jabn compuesto de aluminio. La grasa es un producto que va desde slido a semilquido y es producto de la dispersin de un agente espesador y un lquido lubricante que dan las prosperidades bsicas de la grasa. Las grasas convencionales, generalmente son aceites que contienen jabones como agentes que le dan cuerpo. El tipo de jabn depende de las necesidades que se tengan y de las propiedades que debe tener el producto. La propiedad ms importante que debe tener la grasa es la de ser capaz de formar una pelcula lubricante lo suficientemente resistente como para separar las superficies metlicas y evitar el contacto. Existen grasas en donde el espesador no es jabn sino productos, como arcillas de bentonita. El espesor o consistencia de una grasa depende del contenido del espesador que posea, puede fluctuar entre un 5% y un 35% por peso segn el caso.

Pgina 34


El espesador es el que le confiere propiedades tales como resistencia al agua, capacidad de sellar y de resistir altas temperaturas sin variar sus propiedades ni descomponerse. PROPIEDADES Y COMPONENTES DE LAS GRASAS Hay ciertos factores a tener en cuenta cuando se habla de una grasa, como por ejemplo: Viscosidad La viscosidad es una de las propiedades mas importantes de un lquido y mas rpidamente observada. Es una medida de rozamiento que acontece entre las diferentes capas cuando un lquido se pone en movimiento. En la vida diaria este fenmeno no es de inters real, pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable. Es un dato principal en el proceso de fabricacin y en la inspeccin del proceso acabado; en el empleo de la lubricacin por aceite, la viscosidad es muy importante al seleccionar el lubricante adecuado. La viscosidad se especifica en mm/s, aunque tambin se indica algunas veces en cSt (centistoke). Normalmente se indica para 40 y 100C, aunque en ciertos casos se pueden usar temperaturas de 37.8 (100 F), 50 y 98.9C (210 F). Estabilidad mecnica Ciertas grasas, particularmente las lticas de los tipos antiguos, tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecnico, pudiendo dar lugar a prdidas. En instalaciones con vibracin, el trabajo es particularmente severo, ya que la grasa est continuamente vibrando en los elementos lubricados. Miscibilidad En los reengrases, hay que tener el mximo cuidado de no usar grasas diferentes a las originales. De hecho hay tipos de grasas que no son compatibles; si dos de estas grasas se mezclan, la mezcla resultante tiene normalmente una consistencia ms blanda que puede causar la prdida de grasa y fallo en la pelcula lubricante.

BASES Y JABONES Las bases son las que determinan las propiedades de las grasas. A continuacin nombramos algunas: Bases Parafnicas (CnH 2 N +2 ) Son relativamente estables a altas temperaturas, pero por el alto contenido de parafinas que poseen, no funciona satisfactoriamente a bajas temperaturas. Las mismas dentro de aceite, forman partes slidas que en ciertas maquinarias diseadas solo para aceite, pueden tapar los conductos de lubricacin.

Pgina 35


Bases Naftnicas (CnH2n) Es una base lubricante que determina la mayor parte de las caractersticas de la grasa, tales como: viscosidad, ndice de viscosidad (I.V), resistencia a la oxidacin (TAN) y punto de fluidez. Frecuentemente contienen una elevada proporcin de asfalto; a altas temperaturas son menos estables que las parafnicas. Generalmente no deben usarse temperaturas por encima de los 65C.

Saponificacin Es un proceso por medio del cual una grasa (o algn otro compuesto de un cido con alcohol) reacciona con un LCALI (compuesto que neutraliza la acidez de la grasa), para formar un jabn, glicerina u otro alcohol. Las propiedades de los jabones dependen de los cidos grasos y de las bases metlicas utilizadas en la saponificacin, esto se puede verificar mediante la reaccin.

HO2Cr Base metlica Jabn

+ cido graso +

H2O Agua

Las bases metlicas son las que dan las caractersticas que se quieren lograr en la grasa, As, las de calcio, aluminio y litio imparten buena resistencia a la accin del agua y a la humedad, mientras que las de sodio permiten soportar altas temperaturas. Las deficiencias que puedan tener las grasas se pueden modificar mediante la adicin de aditivos.

DISTINTOS TIPOS DE GRASAS Y ADITIVOS EMPLEADOS Los tipos de grasa ms comunes emplean como espesante un jabn de calcio (Ca), sodio (Na), o litio (Li). Grasas clcicas (Ca) Las grasas clcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena estabilidad mecnica. No se disuelven en agua y son normalmente estables con 1-3% de agua. En otras condiciones el jabn se separa del aceite de manera que la grasa pierde su consistencia normal y pasa de semilquida a lquida. Por eso no debe utilizarse en mecanismos cuya temperatura sea mayor a 60C. Las grasas clcicas con aditivos de jabn

Pgina 36


de plomo se recomiendan en instalaciones expuestas al agua a temperaturas de hasta 60C,. Algunas grasas de jabn calcio-plomo tambin ofrecen buena proteccin contra el agua salada, y por ello se utilizan en ambientes marinos. No obstante, existen otras grasas clcicas estabilizadas por otros medios distintos del agua; stas se pueden emplear a temperaturas de hasta 120C; por ejemplo, grasas clcicas compuestas. Grasas sdicas (Na) Las grasas sdicas se pueden emplear en una mayor gama de temperaturas que las clcicas. Tienen buenas propiedades de adherencia y obturacin. Las grasas sdicas proporcionan buena proteccin contra la oxidacin, ya que absorben el agua, aunque su poder lubricante decrece considerablemente por ello. En la actualidad se utilizan grasas sintticas para alta temperatura del tipo sodio, capaces de soportar temperaturas de hasta 120C. Grasas lticas (Li) Las grasas lticas tienen normalmente una estructura parecida a las clcicas; suaves y mantecosas. Tienen tambin las propiedades positivas de las clcicas y sdicas, pero no las negativas. Su capacidad de adherencia a las superficies metlicas es buena. Su estabilidad a alta temperatura es excelente, y la mayora de las grasas lticas se pueden utilizar en una gama de temperaturas ms amplia que las sdicas. Las grasas lticas son muy poco solubles en agua; las que contienen adicin de jabn de plomo, lubrican relativamente, aunque estn mezcladas con mucho agua. No obstante, cuando esto sucede, estn de alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones slo se deberan utilizar si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabn de calcio-plomo, esto es, 60C. Grasas de jabn compuesto Este trmino se emplea para grasas que contienen una sal, as como un jabn metlico, usualmente del mismo metal. Las grasas de jabn de calcio compuesto son las ms comunes de este tipo, y el principal ingrediente es el acetato clcico. Otros ejemplos son compuestos de Li, Na, Ba (Bario), y Al (Aluminio). Las grasas de jabn compuesto permiten mayores temperaturas que las correspondientes grasas convencionales. Grasas espesadas con sustancias inorgnicas En lugar de jabn metlico se pueden emplear distintas sustancias inorgnicas como espesantes, por ejemplo, bentonita y gel de slice. La superficie activa utilizada sobre partculas de estas sustancias absorben las molculas de aceite. Las grasas de este grupo son estables a altas temperaturas y son adecuadas para aplicaciones de alta temperatura; son tambin resistentes al agua. No obstante, sus propiedades lubricantes decrecen a temperaturas normales. Grasas sintticas En este grupo se incluyen las grasas basadas en aceites sintticos, tales como aceites steres y siliconas, que no se oxidan tan rpidamente como los aceites minerales. Las

Pgina 37


grasas sintticas tienen por ello un mayor campo de aplicacin. Se emplean distintos espesantes, tales como jabn de litio, bentonita y PTFE (tefln). La mayora de las calidades estn de acuerdo a determinadas normas de pruebas militares, normalmente las normas American MIL para aplicaciones y equipos avanzados, tales como dispositivos de control e instrumentacin en aeronaves, robots y satlites. A menudo, estas grasas sintticas tienen poca resistencia al rozamiento a bajas temperaturas, en ciertos casos por bajo de -70 C. Grasas para bajas temperaturas (LT) Tiene una composicin tal que ofrecen poca resistencia, especialmente en el arranque, incluso a temperaturas tan bajas como -50 C. la viscosidad de estas grasas es pequea, de unos 15mm/s a 40 C. su consistencia puede variar de NLGI 0 a NLGI 2; estas consistencias precisan unas obturaciones efectivas para evitar la salida de grasa. Grasas para temperaturas medias (MT) Las llamadas grasas multi-uso estn en este grupo. Se recomiendan para equipos con temperaturas de -30 a +110 C; por esto, se puede utilizar en la gran mayora de los casos. La viscosidad del aceite base debe estar entre 75 y 220mm/s a 40 C. la consistencia es normalmente 2 3 segn la escala NLGI. Grasas para altas temperaturas (HT) Estas grasas permiten temperaturas de hasta +150C. Contienen aditivos que mejoran la estabilidad a la oxidacin. La viscosidad del aceite base es normalmente de unos 110mm/s a 40 C, no debindose exceder mucho ese valor, ya que la grasas se puede volver relativamente rgida a temperatura de ambiente y provocar aumento del par de rozamiento. Su consistencia es NLGI 3. Grasas extrema presin (EP) Normalmente una grasa EP contiene compuestos de azufre, cloro fsforo y en algunos casos ciertos jabones de plomo. Con ello se obtiene una mayor resistencia de pelcula, esto es, aumenta la capacidad de carga de la pelcula lubricante. Tales aditivos son necesarios en las grasas para velocidades muy lentas y para elementos medianos y grandes sometidos a grandes tensiones. Funcionan de manera que cuando se alcanzan temperaturas suficientemente altas en el exterior de las superficies metlicas, se produce una reaccin qumica en esos puntos que evita la soldadura. La viscosidad del aceite base es de unos 175mm/s (mx. 200mm/s) a 40 C. la consistencia suele corresponder a NLGI 2. En general, las grasas EP no se deben emplear a temperaturas menores de -30 C y mayores de +110 C. Grasas antiengrane (EM)

Pgina 38


Las grasas con designacin EM contienen bisulfuro de molibdeno (MoS2), y proporcionan una pelcula ms resistente que los aditivos EP. Son conocidas como las antiengrane. Tambin se emplean otros lubricantes slidos, tales como el grafito.

Aditivos para las grasas Para obtener una grasa con propiedades especiales, se incluyen a menudo uno o ms aditivos. Entre los existentes, relacionamos los ms comunes:

Los aditivos antidesgaste mejoran la proteccin que la propia grasa ofrece. Es especialmente importante que el equipo en contacto est bien protegido contra la oxidacin si funciona en ambientes hmedos. Los antioxidantes retrasan la descomposicin del aceite base a alta temperatura. Esto da lugar a mayores intervalos de relubricacin, manteniendo bajos los costos. Los aditivos EP (extrema presin), por ejemplo jabones de plomo y compuestos de azufre, cloro o fsforo, aumentan la capacidad de carga de la pelcula. Los estabilizadores hacen posible el espesado de aceite base con jabones con los que no forma compuestos fcilmente. Generalmente, slo se precisa poca cantidad, por ejemplo, la grasa clcica tiene un 1 a 3% de agua como estabilizador.

CARACTERSTICAS DE LAS GRASASo Extrema presin: Esta prueba se realiza para verificar la capacidad que tienen las grasas y los aceites para soportar carga. Consiste en colocar dos elementos metlicos giratorios en contacto y por el medio de ellos. El lubricante a prueba, aplicndoles una fuerza externa que se va aumentando proporcionalmente hasta que se frene los elementos metlicos. En ese momento se mide cunta presin hay y el tipo de desgaste que se gener en la pieza. o Prueba de consistencia: La consistencia de las grasas se expresa de acuerdo con la cantidad de espesante y viene dada por la NLGI (National Lubricating Grease Institute) que las clasifica de acuerdo con la penetracin trabajada. Para determinar sta, se llena una vasija especial con grasa y se lleva a una temperatura de + 77oF (25oC).

Pgina 39


o Prueba de penetracin: La penetracin es solamente la medida de la dureza a una temperatura especfica. o La penetracin de la grasa se puede dar en base a dos situaciones: Cuando ha sido trabajada y sin trabajar. Penetracin trabajada: Para determinar la penetracin trabajada es necesario que la muestra de grasa haya sido sometida a 60 carreras dobles de un pistn, en un trabajador de grasa patrn como el de la Fig. 1. Este consiste en un disco perforado (pistn) que al subir y bajar dentro del cilindro, hace que la grasa pase de un lado a otro, hasta completar 60 carreras dobles, en este momento se considera que se han simulado las condiciones a las cuales puede trabajar la grasa en una mquina despus de un tiempo determinado. Posteriormente se le determina la consistencia en el penetrmetro. Penetracin no trabajada: Para la penetracin no trabajada se toma una muestra de grasa, no se somete a ningn batido y se coloca cuidadosamente en el recipiente de prueba, luego se le determina la consistencia en el penetrmetro. La penetracin se clasifica de acuerdo con la ASTM, (que es la lectura que da el Penetrmetro mostrado en la figura 2 despus de cinco segundos de penetracin dentro de la muestra de grasa trabajada a + 77oF (25oC) y de acuerdo con la NLGI, que la da con un nmero que indica el cambio de consistencia (penetracin) con las variaciones de temperatura (prueba no estandarizada).

-

Clasificacin ASTM y su equivalencia en la NLGI ASTM en mm/10 Nmero de consistencia 000 00 0 1 2 3 4 5 6 445 400 355 310 265 220 175 130 85 475 430 385 340 295 250 205 160 115 Liquida Semi liquida Muy blanda Blanda Firma Muy firme Semi dura Dura Extra dura

Clasificacin NLGI

Pgina 40


o Punto de goteo: Es la temperatura a la cual la grasa pasa de su estado slido a lquido. La prueba se realiza aumentando la temperatura de la grasa hasta que se empiece a cambiar de estado, en ese momento se toma la temperatura y se define su punto de goteo.

ENSAYOSo Estabilidad mecnica o estructural: Se emplean dos mtodos para medir la estabilidad d e las grasas. Uno de ellos es midiendo la penetracin despus que la grasa ha sido trabajada por largo tiempo. El consiste en someter una muestra de grasa en una cmara cilndrica en donde es molida por un pesado rodillo durante dos horas a temperatura ambiente para despus hacerle la prueba de la penetracin. o Pruebas de oxidacin: Para evaluar la estabilidad a la oxidacin se realizan dos pruebas. Prueba esttica: Se usa el denominadoMtodo de Bomba de Oxigeno.

o

o Prueba dinmica: Se utiliza el mtodo Vida Funcional de las grasas para rodamientos de bolas. o Pruebas de separacin de aceite: Cuando las grasas se utilizan para lubricar rodamientos, es necesaria una fuga de una cierta cantidad de aceite, con el fin de mantener la funcin de lubricacin. Si el aceite se separa demasiado rpido de la grasa, se forma un residuo de jabn concentrado y duro que retrasara el flujo normal del aceite. o Prueba de resistencia al agua: Esta prueba permite comprobar la habilidad de la grasa para resistir la accin de agua y se hace a travs del mtodo Caractersticas del lavado por agua en grasas lubricantes. o Prueba de proteccin a la herrumbre: Para esto se utilizan pruebas esttica y dinmicas para evaluar las propiedades de proteccin contra la herrumbre de las grasas. o Ensayos de EP y Prevencin de desgaste: La ASTM ha normalizado los procedimientos mediante el uso de la prueba Presin extrema para el mtodo de las cuatro bolas y con el equipo de prueba TIMKEM.

Pgina 41


PRUEBAS DE PRESTACIONES REALIZADAS A LAS GRASAS Prueba Almen Una varilla cilndrica gira dentro de un casquillo abierto, el cual se presiona contra aquella. Se aaden pesos de 0.9 Kg. en intervalos de 10 seg. y se registra la relacin existente entre la carga y la iniciacin del rayado. Prueba Timken Se presiona un anillo cilndrico, que gira, sobre un bloque de acero durante 10 minutos y se registra la mxima presin de iniciacin del gripado. Prueba SAE Se hacen girar dos rodillos a diferentes velocidades y en el mismo sentido. La carga se aumenta gradualmente hasta que se registre el fallo. En este caso hay combinacin de rodamiento y deslizamiento. Se ilustra en las Fig. 5a y 5b.

Prueba Flex

Pgina 42


Se hace girar una varilla cilndrica entre dos bloques de material duro y en forma de V, que se presionan constantemente contra la varilla, con una intensidad que aumenta automticamente. La carga y el par totales se registran en los calibradores. Ver las Fig. 6a y 6b.

Punto de goteo Es la temperatura a la cual la grasa pasa de su estado slido a lquido. La prueba se realiza aumentando la temperatura de la grasa hasta que se empiece a cambiar de estado, en ese momento se toma la temperatura y se define su punto de goteo.

7. LUBRICANTE SINTTICOORIGENAceites preparados en laboratorio a partir de compuestos de bajo peso molecular para obtener compuestos de alto peso molecular con propiedades predecibles. Los lubricantes sintticos son desarrollados y usados para aplicaciones especiales donde los productos obtenidos del petrleo no son adecuados.

Pgina 43


Los aceites sintticos son fluidos fabricados sintticamente y adecuados para la lubricacin (por ejemplo, aceites de steres, por medio de sntesis cataltica de cidos grasos con alcohol). Para determinados sectores de aplicacin, estos lquidos cuentan con propiedades superiores a las de los aceites lubricantes minerales. Sin especificar ms detalladamente los diferentes grupos de sustancias, las ventajas de los aceites sintticos en el campo tcnico de la lubricacin son su alta estabilidad trmica y a la oxidacin, la favorable relacin viscosidad temperatura, el alto punto de inflamacin y el buen comportamiento en fro.

QUMICA DE LOS LUBRICANTES SINTTICOSLos aceites sintticos son producidos mediante reacciones qumicas en las cuales la presin, la temperatura y la relacin de los compuestos es cuidadosamente controlada. El costo de este producto es la suma de la materia prima mas el costo individual de cada proceso. La materia prima es en su gran mayora obtenida del petrleo procesado trmicamente y del gas natural. El Etileno y sus derivados son las materias primas mas usadas en la elaboracin de aceites sintticos. Componentes del aceite sinttico Hidrocarburos sintetizados Polialfaolefinas Aromticos aquilatados Polibutenos Ciclo alifticos Poli glicoles

Esteres orgnicos Son compuestos con contenido de oxigeno, que resultan de la reaccin de un alcohol con cido orgnico. Los esteres orgnicos han sido una clase importante de fluidos con base sintetizada desde el inicio de su uso, el cual remonta ala segunda guerra mundial. Algunos tipos de esteres son: Esteres cido difsico Esteres poliol Esteres de cidos fosfricos Esteres de silicat

Pgina 44


Siliconas Estn basadas en polmeros y copolimeros que contienen una estructura de unidades de silicio oxigeno replicados y cadenas orgnicas unidas a la silicona. Las siliconas tienen alto ndice de viscosidad, superiores a 300. Es de baja fluidez, qumicamente inerte, no toxico, resistente al fuego, repelente con el agua, baja volatilidad, buena estabilidad trmica y a la oxidacin y su espesor de presencia es mnima.

CARACTERISTICAS DEL ACEITE SINTETICOLos lubricantes sintticos estn especialmente diseados para proporcionar un excepcional rendimiento tanto a elevadas como a bajas temperaturas. Ms concretamente las ventajas son las siguientes: - Excelente arranque: Los aceites base convencionales contienen trazas de ceras que dificultan el movimiento del aceite en fro. Esto puede retrasar algunos segundos la llegada del aceite a algunos puntos del motor; esos segundos son crticos pues se producen desgastes. Los aceites sintticos estn especialmente formulados por lo que al no contener ceras desaparece ste problema. Esto significa mejor arranque y menores desgastes. - Intervalos de cambio de aceite ms largos: Los aceites sintticos son mucho mejores frente a los procesos de oxidacin y pueden estar en servicio durante largos intervalos antes de su cambio. Esto significa que se utiliza menos aceite, ahorrando dinero y ayudando a mejorar el Medio Ambiente. - Motores ms limpios: En los procesos de oxidacin se producen lodos y depsitos que se quedan en el motor. Los lubricantes sintticos son resistentes a estos procesos disminuyendo en gran medida la formacin de lodos y depsitos. Esto hace que el motor est ms limpio y que trabaje de forma ms eficaz.

LUBRICANTES SEMI- SINTETICOSEl termino semi-sintetico implica un producto terminado en cual su fase sinttica no ha sido completada o se encuentra combinada con material no sinttico.

Caractersticas

Pgina 45


Son demasiado variables ya que dependen de las diferentes combinaciones de bases que se realiza, tanto en calidad como en cantidad. Sus principales caractersticas son: - Mayor ndice de viscosidad - Puntos de fluidez mas bajos - Mayor punto de inflamacin - Mayor resistencia a la oxidacin - Baja volatilidad Los principales beneficios de este lubricante son: Ahorro de lubricante Mayores periodos de cambio Ahorro de energa motriz Temperatura mas bajas de operacin Suave arranque en fri Buena proteccin contra el desgaste

8. LUBRICACIN DE ELEMENTOS DE MQUINASCOJINETES PLANOS RODAMIENTOSLos cojinetes de friccin son elementos importantes en todo motor de explosin. Por esto, su desarrollo est estrechamente vinculado con el de los motores. Las complejas exigencias y las cada vez ms elevadas cargas a las que son sometidos los cojinetes de las partes mviles de un motor, como son los cigeales, las bielas, los empujadores y el eje de levas, obligan hoy en da a la utilizacin de materiales perfectamente adaptables a la aplicacin requerida. Las numerosas combinaciones de materiales disponibles, permiten a los ingenieros elegir la configuracin ms adecuada para cada cojinete en particular.

Pgina 46


Tipos de cojinetes y denominaciones Cojinetes lisos Los cojinetes lisos se utilizan tanto para cojinetes de biela como para cojinetes principales. Se trata, en la mayora de los casos, de medios cojinetes finos bi o trimetlicos. En los cojinetes bimetlicos, el dorsal de acero est plaqueado de metal antifriccin, mayormente aluminio con estao y cobre como aditivos. En el caso de los cojinetes trimetlicos, el metal antifriccin - cobre con plomo y estao como aditivos - viene aplicado sobre el dorsal de acero mediante colada o mediante sinterizado - laminado -sinterizado. Una barrera de nquel (barrera de difusin) separa el metal antifriccin de la capa de deslizamiento galvnica.

Cojinete de eje de levas

Bujes de balancn

Bujes de biela

Pgina 47


Cojinete de Bancada

Metal axial

Cojinete Mixto Cojinete de (Bancada - Axial)

biela

Los rodamientosLos rodamientos son piezas de acero aleado con cromo, manganeso y molibdeno, para facilitar la ejecucin de rigurosos tratamientos trmicos y obtener piezas de gran resistencia al desgaste y a la fatiga. En la seleccin de los materiales, deben tomarse en consideracin las temperatu

manual de lubricacion

Documents