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I. Conceptos generales aplicado a los aditivos

AditivoSe entiende por tal, al conjunto de sustancias químicas que se adicionan al aceite lubricante proporcionándole características definidas según especificaciones, tales como estabilidad a la oxidación, buen punto de fluidez, índice de viscosidad (IV) , TBN según uso, etc.

Los aditivos más usados en estos aceites son:

a.- Mejoradores de índice: generalmente son polímeros cuya finalidad es aumentar el índice de viscosidad del producto. El aditivo se adiciona solamente a los aceites multigrados, quienes se caracterizan por presentar índice de viscosidad alto (> 100). Un índice de viscosidad alto implica siempre que la viscosidad del lubricante se mantiene en un rango determinado, aún presentándose variaciones significativas de la temperatura de trabajo o ambientales.

b.- Antiespumantes/ Atrapador de aire : todo lubricante los contienen este aditivo, su objeto es regular el contenido de oxígeno presentes en el producto. Las burbujas de aire se deben eliminar pues en cada lugar que exista una de ellas no hay una película de aceite lubricando, y por lo tanto se da el contacto metal – metal de las superficies, con el respectivo desgaste y posible solidificación del punto.En los sistemas hidráulicos puede causar operaciones deficientes y erráticas debido a que el aire atrapado en el fluido es compresible, lo que se traduce como interferencia de la respuesta, retardada o acelerada. El término “atrapador de aire" se refiere a la dispersión de burbujas de aire en el aceite, las cuales tienden a desplazarse en forma muy lenta en la interfase aire-aceite. La presencia de estas burbujas le da al aceite una apariencia opaca. El proceso de atrapamiento de aire debe ser diferenciado de la espumación, la que consiste en un ascenso rápido de las burbujas, ambas fenómenos son indeseables en el sistema, muchas veces sin embargo, es difícil diferenciarlas debido a la alta velocidad del flujo y a la turbulencia. En forma relativa, es posible establecer que el atrapamiento de aire involucra una pequeña cantidad del mismo, mientras que en la formación de espuma ocurre lo contrario.

c.-Detergentes : este aditivo está presente en la mayoría de los lubricantes. La tendencia actual en la ingeniería automotriz plantea “ aceites sucios, con el motor limpio”. Las altas temperaturas favorecen la formación de lodos ácidos, barnices y carbonilla, los aditivos detergentes permiten limpiar el medio manteniendo las impurezas en suspensión constante, de tal manera no se contactan con las superficies, ni se estanquen aglomerándose y tapando conductos. Los aceites de motor son uno de los lubricantes que necesitan mayor concentración de detergentes.

d.-Antioxidantes : La oxidación, una reacción química de una materia con el oxígeno, es una forma de deterioro a la que están expuestos los lubricantes.

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La oxidación se acelera por temperaturas altas, catalizadores (como el cobre) y la presencia de agua, ácidos o contaminantes sólidos. La oxidación del aceite forma dos clases generales de productos de degradación:

1.- Materias insolubles en aceite: incluye resinas insolubles, barnices y lodos.

2.- Materias solubles en aceite: principalmente resinas solubles, ácidos orgánicos y peróxidos.

Cualquiera de esta clase de productos, o ambas, podrán formarse durante la oxidación del aceite.

Los aceites parafínicos resisten la oxidación más que los aceites nafténicos, aún cuando sea menos probable que los aceites nafténicos formen depósitos duros.

La estabilidad a la oxidación es un factor importante en la predicción del comportamiento del aceite, y sin ella puede que la vida útil sea sumamente limitada. Si no se tiene en cuenta esta característica los productos ácidos formados por la oxidación puede resultar corrosivos para los metales con los cuales entra en contacto el aceite; según el tamaño o peso de las partículas cabe la posibilidad que se depositen sobre las superficies deslizantes haciendo que estas se unan o desgasten, llegando a tapar u obstruir filtros y circuitos del sistema. La estabilidad a la oxidación es un requisito primordial de los aceites que prestan servicio en sistemas cerrados, en los que se hace circular el aceite durante largos períodos de tiempo.

Cuanto mayor sea la temperatura operacional, tanto mayor será la necesidad de estabilidad a la oxidación, especialmente sí hay presencia de agua. Por ello, la estabilidad a la oxidación tiene especial importancia en los aceites para turbina de vapor.

Los productos de la oxidación aumentan la viscosidad del lubricante (gomas, barnices, lacas, etc) y tienden a obscurecer su color. además los aditivos antioxidantes o inhibidores de la oxidación, son imprescindibles ante la necesidad de almacenamiento prolongado del producto. Usualmente se relaciona la oxidación con el concepto “envejecimiento” del lubricante.

e.-Depresores de fluidez: Aditivo clave en la posibilidad de utilizar el lubricante en ambientes que presentan bajas temperaturas (bajo cero ºC). Todos los lubricantes poseen un determinado punto de fluidez o escurrimiento (pour point), es decir aquella temperatura en que el lubricante no fluye.

Son las parafinas los productos que al cristalizar, además de enturbiar el producto no le permiten fluir. Los depresores de fluidez por su parte, posibilitan al lubricante fluir aún

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cuando la temperatura ambiente disminuya notablemente, no obstante, existe una determinada temperatura limite en que el aceite ya no es capaz de fluir. Según la norma, la temperatura a la cual se indica el punto de fluidez de un lubricante cualquiera , es siempre 3 ºC superior a la temperatura que el producto no fluye; este criterio se aplica por razones de seguridad.

II. Clasificación normaliza de los lubricantes para motor

La clasificación normalizada de los lubricantes para cárter, señala 2 parámetros importantes a considerar, uno se refiere a la calidad y por lo tanto se asocia con el grado de aditivación, es decir la concentración de los aditivos que presenta el aceite, y se expresa por medio del grado API ; en tanto que otra clasificación se basa en el rango de viscosidad que deben presentar cada uno de los productos que componen el conjunto de los lubricantes para motor, y se señala como los “ grados SAE”.

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I.- Clasificación según Servicio o Uso API define 2 grupos de servicios posibles:

Los motores bencineros, representados por la letra S (spark=chispa) y los motores Diesel, representados por la letra C (compresión).

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Indica Calidad de los lubricantes(grado de aditivación)

IndicaRango de

viscosidad del producto

Especificación API Especificación Grado SAE

Clasificación según SERVICIO o uso

Clasificación según VISCOSIDAD

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La concentración de los aditivos también se representa por medio de letras, de tal manera que la cantidad de aditivos, se relaciona con la secuencia en el orden alfabético. Por ejemplo F, implica mayor concentración de aditivos que E y este, mayor que D. observe el siguiente ejemplo:

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S

SPARK = CHISPA

Motores bencineros

CCOMERCIAL

Motores Diesel

Para un motor Diesel, el producto de la izquierda es de mejor calidad que el de la derecha; porque hasta un gato sabe que, F es posterior en ordena D

Para un motor gasolinero es posible utilizar cualquiera de los dos. Porque ambos productos tienen igual especifiación ;SJ

Los 2 productos se pueden usar en ambos tipos de motor (bencinero y Diesel); porque presentan la letra C y S

?

CD/ SJCF/ SJ

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Tabla # 1: Especificación API (según uso.)

Especificación Característica del lubricante

SA Aceite mineral puro (obsoleto)

SB Aceite con antiespumante, y antioxidante.(sólo recomendado para relleno en motores gasolineros de trabajo liviano)

SC Para motores de los años 1964 a 1967

SD Para motores de los años 1968 a 1971.

SE Para motores gasolineros y algunos diesel livianos de los años 1971 a 1979. Se puede usar cuando se recomienda categoría SC y SD.

SF Para motores de los años 1980 en adelante. Se puede usar cuando se recomienda las categorías SC, SD y SE.

SG Para motores turbo alimentados. Desde año 1989.

SH Para motores desde 1992 en adelate.

SJ Para motores desde 1997 en adelante.

ILSAC GF-1 Para motores con control según Normas ambientales para emisión de gases. Desde año 1992 en adelante.

ILSAC GF-2 Para motores con control según Normas ambientales para emisión de gases. Desde año 1996 en adelante.

ILSAC GF-3 Para motores con control según Normas ambientales para emisión de gases. Desde año 2000 en adelante.

CA Obsoleto (1940 a 1950)

CB Relleno para motores con aspiración atmosférica, en servicio liviano.

CC Motores con aspiración natural y turbos, desde 1961 en servicio moderado severo.

CD Motores con aspiración natural y turbos, con combustible de mala calidad, en trabajo moderado a severo.

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CD-II Se usa también en motores de 2 tiempos., desde año 1983 en

adelante.

CE Motores de trabajo severo sobrealimentado o con aspiración normal.

CF - 4 Motores de última generación, desde año 1990 en adelante.

CF y CF - 2 Motores desde 1994.

CG - 4 Motores de última generación, desde año 1996 en adelante.

Datos tomados del Material de apoyo Seminario sobre “Tendencias para lubricación de automóviles / Lubrizol. Chile / 2000ILSAC: Comité internacional de estandarización y aprobación de lubricantes.

2.- clasificación según viscosidad.

La clasificación SAE señala el rango de viscosidad que deben cumplir los diferentes productos que componen el conjunto de los aceites para motores.

En nuestro país, hasta antes de la década del 70, las indicaciones de las distintas viscosidades se efectuaban en Segundos Sybolt Universal (SSU), y la temperaturas se expresaba en grados Fahrenheit (°F), lo anterior debido a que la determinación práctica de la viscosidad se realizaba en equipos viscosímetros denominados genéricamente, “viscosímetros de tubo corto u orificio”, específicamente el viscosímetro Saybolt Universal. Actualmente las unidades usadas son centistokes (cSt) y la temperatura se expresa en grado centígrado (°C), sencillamente porque hoy en día, tal como indica la Norma ASTM D-445, se determina la viscosidad cinemática en viscosímetros para tubos capilares. La clasificación SAE tiene por objeto indicar las viscosidad del producto a las temperaturas relevantes. El funcionamiento de un vehículo automotriz cualquiera requiere que la máquina trabaje en condiciones de altas temperaturas propias de las exigencias del servicio, y por otra parte, puede ser sometido a bajas temperaturas propias del medio ambiente como trabajo en altura o climas fríos, etc. Así, la especificación debe dar cuenta de ambas situaciones, para ello se ha definido que la condición de alta temperatura se expresa a través de un número en la posición derecha, y si corresponde señalar el grado a temperaturas bajas, éste se señala por medio de un número entero precedido de la letra W y ambos ubicados a la izquierda. Para separar ambos grados se utiliza el símbolo /, entre ambas.

Por ejemplo, un aceite lubricantes que a temperaturas altas presente un rango de viscosidad entre los 12,5 y menos de 16,3 cSt, le corresponde un grado SAE 40, si además el producto está formulado para que ha –15 ºC presente una viscosidad dinámica de 3500 cP, esto se indica por medio del grado 15 y la letra W, o sea 15W; al unir los

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grados SAE a las 2 temperaturas debe mantenerse el orden de posición, quedando finalmente expresado por 15W/40.

Grado SAE 15W = Grado SAE 40 = Especificación de Especificación de viscosidad dinámica viscosidad cinemática a bajas temperaturas. a 100 ºC de temperatura.

En cuanto al significado de las temperaturas indicada podemos decir que, la alta permite proyectar el comportamiento del producto en las condiciones de trabajo del equipo que lubricará. En la práctica se determina por el método ensayo ASTM D – 445 , a una temperatura de 100 ºC.

Las condición de frío, considera las exigencias de mantener la película lubricante, permitir el bombeo del aceite y evitar la congelación, estas viscosidades se determinan respectivamente, por los ensayos ASTM D – 2606 del simulador de accionamiento en frío del cigüeñal (cold –crankase), el ensayo ASTM D - 382 del viscosímetro mini rotatorio que permite determinar la temperatura limite de bombeo para el lubricante, y por último, el ensayo ASTM D-97 del punto de fluidez (Pour point ), que expresa la temperatura en que el producto ya no es capaz de fluir. El detalle de esta información, en base a la clasificación SAE, se presenta en la tabla # 3.

Los aceites lubricantes para cárter se diferencian en dos grupos; el primero se denomina aceites MONOGRADOS, e implica que la viscosidad del aceite se ve afectada significativamente por las variaciones de temperaturas. Por tanto este tipo de aceites no pueden ser utilizados en condiciones ambientales o de trabajo que presenten marcadas variaciones de temperaturas. Los productos monogrados solamente requieren expresar la viscosidad que presentan en condiciones de trabajo, o sea, la viscosidad cinemática a 100 ºC. Los grados que puede presentar estos productos son: 20, 30 40 o 50; el rango de viscosidad total abarcado por el grupo es desde 5,6 a 21,9 cSt.

El segundo grupo se denomina aceites MULTIGRADOS, producto capaz de mantener su rango de viscosidad tanto a altas como a bajas temperaturas; es decir variaciones notables de la temperatura no alteran la viscosidad del lubricante, los grados reconocidos oficialmente por la son: 0W, 10W, 15W, 20W y 25W.

Tabla #3: Grados SAE, viscosidades , y temperaturas limites para bombeo y fluidez.

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15W / 40

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Grado SAE

(1 ) Viscosidad dinámica

(cP máx. @ ºC)

(2 ) Viscosidad Cinemática, cSt @ 100 ºC mín. máx.

( 3) Temperaturalimite de bombeo

(ºC)

Temperatura del punto de fluidez (ºC)

0 W 3250 @ -30 3,8 - -35 -5 W 3500 @ -25 3,8 - - 30 - 3510 W 3500 @ -20 4,1 - - 25 - 2915 W 3500 @ -15 5,6 - - 20 -20 W 4500 @ -10 5,6 - - 15 - 2525 W 6000 @ - 5 9,3 - - 10 -20

20 - 5,6 < 9,3 - -30 - 9,3 < 12,5 - -40 - 12,5 < 16,3 - -50 - 16,3 < 21,9 - -

( 4 ) 60 - - - - -( 4 ) 70 - - - - -

( 1) : Simulador de accionamiento en frío del cigüeñal (ASTM D 2606)(cold –crankase)( 2) : Viscosidad cinemática (ASTM D445)( 3 ) : Viscosímetro mini rotatorio (ASTM D 3829)( 4 ) : No están oficialmente reconocido por la SAE.

De la clasificación normalizada indicada es importante distinguir lo siguiente:

El número o grado SAE no hace referencia alguna a la calidad del aceite, sólo indica el rango de viscosidad del mismo; por lo tanto puede ser un aceite de mayor o menor calidad y corresponder a un grado SAE determinado.

Respecto a la clasificación API (de servicio o uso); si por causa mayor fuese necesario aplicar a la máquina, un lubricante distinto a lo que indica le especificación del fabricante de vehículo, es posible solamente elegir el producto que presenta mayor calidad, es decir mayor grado de aditividad o concentración de aditivos, tal decisión se traduce como aumento de la protección del vehículo. En caso contrario se está exponiendo el vehículo a condiciones de trabajo para las cuales no fue diseñado, en tal situación, el fabricante de la maquina queda automáticamente liberado de toda responsabilidad.

Respecto a la clasificación de Grado SAE el cambio del lubricante queda restringida a mantener el grado de viscosidad que indica el fabricante del vehículo. Es decir no puede variar las condiciones de viscosidad y mucho menos, su condición mono o multigrado, por lo tanto el usuario puede a lo más variar en cuanto a la marca del aceite, pero no a la especificación de viscosidad. En caso contrario se está exponiendo el vehículo a condiciones de trabajo para las cuales no fue diseñado, en tal situación, el fabricante de la

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maquina queda automáticamente liberado de toda responsabilidad. Este criterio es válido para todo tipo de aceite.

Por lo tanto la decisión de aplicar un lubricante que no cumpla con la especificación del fabricante del vehículo, debe emanar de un equipo multi- disciplinario que involucra al ingeniero en mantenimiento, al especialista en formulación de lubricantes (empresas que formulas los aditivos del lubricante) y al ejecutivo de ventas de lubricantes, sólo aplicando el conocimiento específico de cada uno de estos profesionales es posible realizar el cambio de lubricante con la certeza de no disminuir la vida útil de la máquina.

b.- Tipificación de aceites lubricantes industriales:Tipificación de los aceites para sistemas hidraúlicos.

b1.- Características generales del lubricante. Tiene por función:• Transmitir potencia.• Realizar un sello entre las partes móviles.• Evitar desgaste (reduciendo la fricción).• Evitar la herrumbre y corrosión de los componentes del sistema o mantener controlado estos parámetros.

b2.- Los parámetros elementales a cumplir son:

b.2.1.-Viscosidad adecuada : La viscosidad se relaciona con las propiedades de fricción del fluido, el funcionamiento de la bomba, el consumo de energía y la capacidad de control del sistema. Es una de las propiedades más importantes de éste tipo de fluidos ya sea como lubricante y como fluido hidráulico. Una viscosidad excesiva provoca resistencia a la circulación, aumento en la temperatura del sistema, pérdidas de rendimientos, etc. Una viscosidad baja provoca pérdidas internas y externas, pérdidas de rendimiento de la bomba, desgaste de las piezas móviles, pérdidas de precisión en los movimientos, etc. Es usual asociar el fenómeno de cavitación a las burbujas de aire que pueda contener el lubricante, sin embargo ello es un error . Recuerde que la cavitación se produce cuando la presión del sistema, (por ejemplo a la entrada de una bomba) se iguala a la tensión del vapor del fluido utilizado, el que se ha vaporizado, es decir, de su estado liquido original (por causa de la disminución de la presión) ha pasado al estado gaseoso y su condensación (por un nuevo cambio de presión), acelera las partículas percibiéndose la implosión típica del fenómeno en cuestión. En tanto que el aire que pueda contener el lubricante representa burbujas pero ellas no se condensarán ante el nuevo cambio de presión, por lo tanto no son la causa de la cavitación. El elemento que determina la viscosidad del fluido es la BOMBA, parte crítica del sistema hidráulico, por lo tanto es el fabricante de ella, quien aconseja la viscosidad del lubricante a usar.

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b.2.2.- Alto índice de viscosidad : Los sistemas hidráulicos están sometidos a grandes variaciones de temperatura tanto por el medio ambiente como por el funcionamiento. Las altas temperaturas afectan la vida útil del fluido, la viscosidad, su capacidad de sello, etc. Las bajas temperaturas afectan su bombeabilidad y aumentan las pérdidas de energía.

En un fluido de éste tipo es importante que las variaciones de viscosidad con la temperatura sean mínimas, por lo que se requiere elevados índices de viscosidad para estos productos, del orden de 150, para lograr tales valores, se prefieren bases parafínicas en la elaboración de los productos, también se mejora el índice con aditivos o por hidrogenación, los aceites doblemente refinados se caracterizan por su elevado índice de viscosidad.

b.2.3.- Estabilidad : Se necesita un fluido muy estable, la variación de la viscosidad, de temperatura y resistencia a la oxidación son de gran interés para la vida útil del sistema así como del fluido. La estabilidad se entiende como la mínima variación posible de las propiedades del fluido hidráulico ante cambios de temperatura y presión.

b.2.4.- Baja compresibilidad : la compresibilidad afecta la velocidad y la capacidad de respuesta del sistema. La presión es un factor que no debe afectar al fluido para permitir un funcionamiento óptimo del sistema. Una alta compresibilidad retarda la capacidad de respuesta del sistema.

b.2.5.- Buen lubricante : El fluido debe evitar el desgaste disminuyendo la fricción, por lo que debe tener buenas propiedades lubricantes.

b.2.6.- Inerte : A los materiales de juntas, tubos y mecanismos que componen el sistema.

2.7.- Protección a la oxidación : El fluido debe proteger al sistema de la herrumbre y la corrosión. No debe afectar a las juntas de cierre (endurecerlas o ablandarlas), que generalmente son de elastómeros (gomas).

Características anti herrumbre. (oxidación).Comúnmente se señala como herrumbre al proceso de oxidación de hierro, el cual se ve favorecido por la presencia de agua o humedad; la herrumbre daña la terminación superficial de cilindros y partes del sistema, se favorece por la presencia de agua.Las partículas de herrumbre en el aceite pueden actuar como catalizadores para la oxidación del aceite, agregada a otros contaminantes en el sistema de lubricación, la herrumbre puede obstruir los elementos mecánicos que tengan poco huelgo entre sus piezas, tales como servo válvulas; también pueden llegar a tapar los filtros. Las partículas de herrumbre son abrasivas y causan desgaste y rayado de las piezas críticas.

• La corrosión es un proceso de ataque por agentes químicos de los componentes, estos agentes químicos son productos de la degradación del aceite y dependen de su naturaleza química, como la presencia de dobles enlaces, átomos de S, N, O, etc.

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2.8.- Propiedades antiespumantes: No debe formar espuma, debido a que ésta afecta seriamente el sistema (debe eliminar el aire con facilidad).

La formación de espuma en los sistemas de lubricación representa una condición de servicio severo que puede interferir en el rendimiento satisfactorio del mismo sistema, e inclusive causar daños en el equipo. Mientras que los aceites minerales puros no son particularmente propensos a la espumación, la presencia de aditivos y otros compuestos cambian las propiedades de la superficie del aceite, incrementando la susceptibilidad a la formación de espuma frente a determinadas condiciones de mezcla de aire y aceite. Para controlarla o disminuirla se agregan aditivos especializados.

2.9.- Buena demulsibilidad: Debe tener una buena capacidad para separarse del agua, para que ésta sea retirada eficazmente del sistema. En el área de la lubricación el término emulsión se aplica a la mezcla del aceite con el agua, aunque son solubles sólo en pequeño grado pueden, bajo ciertas circunstancias como altas temperaturas y agitación sostenida, ser dispersadas una en otra y formar una mezcla homogénea, de apariencia lechosa.

Los aceites industriales varían en su emulsibidad. Un aceite mineral puro resiste la emulsificación aún después de una fuerte agitación con el agua, el aceite tiende a separarse del agua cuando la mezcla este nuevamente en reposo.

Algunos productos como los fluidos solubles para corte, requieren buena emulsibidad y para ello están formulados con agentes especiales. Cuanto más rápido se forma una emulsión y mayor es su estabilidad, se dice que mayor es la emulsibidad del aceite. Sin embargo en otros productos, tales como los aceites para turbinas y para cárter, se desea la propiedad opuesta, para facilitar la remoción del agua atrapada, estos productos deben resistir la emulsificación. Por lo tanto, mientras más rápido se “rompe” la emulsión, mejor es la demulsibilidad del aceite. El aceite lubricante está a menudo expuesto con agua condensada proveniente de la atmósfera. Con los aceites para turbinas de vapor el riesgo es aún más severo, ya que el aceite tiende a entrar en contacto con vapor de agua condensada (el agua favorece la oxidación de piezas ferrosas y acelera la oxidación del aceite).

3.- Clasificación Normalizada de los lubricantes hidráulicos.

La clasificación normalizada de éstos aceites está comprendida en la clasificación de los lubricantes industriales, por tal razón definiremos la clasificación de los aceites industriales.

3.1.- Grado ISO VG.

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La Organización Internacional de Estandarización (ISO), confeccionó un sistema de clasificación de aceites lubricantes industriales asignándoles grados de viscosidad.

Este sistema de asignación de grados se basa en las viscosidades a 40°C expresadas en centistokes cSt., que en el sistema s.g.s. corresponde a mm2/s. En la tabla # 4, se indican las viscosidades medias y el rango de viscosidades de cada grado ISO.

Tabla # 4: Viscosidad cinemática medias @ 40 ºC y rango de viscosidad cinemática @ 40ºC, según clasificación normalizada ISO VG.

GRADO ISO VGViscosidad cinemática media, @ 40 ºC, (cSt).

( 1 ) Rango de viscosidad cinemática, @ 40 ºC., cSt.

Mín. Máx.2 2,2 1,98 2,423 3,2 2,88 3,525 4,6 4,14 5,067 6,8 6,12 7,4810 10 9,00 11,015 15 13,5 16,622 22 19,8 24,232 32 28,8 35,246 46 41,4 50,668 68 61,2 74,8

100 100 90,00 110,00150 150 135,00 165,00220 220 198,00 242,00320 320 288,00 352,00460 460 414,00 506,00680 680 612,00 748,001000 1000 900,00 1100,001500 1500 135,00 1650,00

( 1 ) : El rango de viscosidad cinemática @ 40ºC del grado ISO se corresponde al ±10% del valor medio indicado por el grado.

De los aceites hidráulicos los más utilizados son los ISO 32, de poca viscosidad; Iso 68, de viscosidad media e ISO 100 ,viscoso.

b.3.2.- Variación de parámetros:

i.- Pparámetros:• Viscosidad @ 100 ºC : Variación entre ± 20% de original.• Indice de viscodidad : Menor a 80

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• % de agua presente : Sobre el 5% (mecanismos convencionales).

ii.- Contenido de metales en ppm (partes por millón):

Elemento Contenido Normal, ppm

Contenido Anormal, ppm

Si 21 - 50 >50Fe 16 - 45 >45Cu 11 - 30 >30AL 14 - 30 >30Cr 4 - 15 >15

b.4.- Fallas comunes de los sistemas hidráulicos, asociadas al lubricantes:

• No utilizar el fluido correcto : Puede causar corrosiones, cavitación, deterioro de la bomba, etc.

• No utilizar la viscosidad adecuada : ver punto b2,” viscosidad adecuada”.

• Presencia de aire en el sistema : Purgar el sistema y verificar la estanquedad de los filtros y entrada de la bomba.

• Pérdidas internas o externas : Viscosidad inadecuada del fluido hidráulico.

• Averías mecánicas : Fugas, bomba defectuosa, juntas estanco gastadas.

• Contaminantes en el sistema : Períodos de cambio del fluido excesivamente largo. Filtros inadecuados.

• Temperaturas excesivas : Viscosidad inadecuada, la válvula de seguridad no funciona, bomba defectuosa, velocidades de flujo excesivas, depósito pequeño, refrigerador de aceite obstruido o sucio.

C.- Tipificación de lubricantes para engranajes.

c1.- Características generales del lubricante.Para los engranajes se toma como guía para la elección del lubricante la carga y velocidad de deslizamiento, la forma de estar trabajadas las superficies de deslizamiento, el juego de los cojinetes y la temperatura de funcionamiento del mecanismo.

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APUNTES DIDACTICOS

En general, se puede decir que cuanto menor es el número de revoluciones, se requiere mayor viscosidad y viceversa; y al aumentar la temperatura de funcionamiento debe procurarse un lubricante de mayor viscosidad.

Tipos de funcionamientos de engranajes:

a.- Cárter cerrado: donde la lubricación se hace por inmersión, borboteo, salpicadura o presión; por ejemplo las cajas de cambios y diferenciales automotrices.

b.- Descubierto : donde la lubricación es por grasa, goteo, niebla o bandeja. Es intermitente.

c2.- Requisitos de los lubricantes para engranajes:

• Formar una película que impida que los dientes entren en contacto metal-metal, lo que se logra con una viscosidad adecuada del aceite.

• Ser untuosos, es decir, que se adhieran a las superficies metálicas. Para esto se agregan aceites o grasas animales, o compuestos polares que formen una capa muy resistente,

• Debe presentar al menos el siguiente paquete de aditivos: Depresores del punto de fluidez.

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A MENOR NÚMERO DE REVOLUCIONES

A MAYOR TEMPERATURA DE TRABAJO

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Inhibidores de la oxidación.Elementos de extrema presión (EP), para engranajes sometidos a altas velocidades, cargas y altas temperaturas puntuales.

Agentes de extrema presión : Cuando las cargas y velocidades a que se someten los engranajes son muy altas, se tiene condiciones muy desfavorables para los mecanismos. Un lubricante sin formulación adecuada presenta rupturas de su película fluida, dando lugar al contacto metal-metal de las piezas en juego, por lo tanto, en tales condiciones se necesitan elementos que impidan la soldadura de las zonas expuestas. Al agregar al lubricante base las sustancias que le confieren características de resistencia a la extrema presión, el aceite puede formar una tenaz capa antifricción. Ejemplos de compuestos utilizados son el fósforo (P) y el azufre (S), quienes forman una película de sulfuro; el azufre se presenta en un estado estable que no provoca corrosión excesiva.

Se usan agentes de EP (sobre los 150 a 200) ºC, temperaturas que fácilmente se presentan entre dientes de engranajes. La temperatura del medio permite la formación de los compuestos inorgánicos ( fosfatos, cloruros y sulfuros metálicos), compuestos altamente resistentes a las cargas de compresión, y capaces de evitar el contacto de las superficies metálicas.

c3.- Clasificación Normalizada de los lubricantes para engranajes.(o transmición)

Al igual que en los aceites ya estudiados, existen dos parámetros a considerar para las clasificaciones, uno de ellos es la viscosidad y el otro la calidad o concentración del paquete de aditivos. Comenzaremos por las clasificaciones en función del parámetro viscosidad:

En este tipo de lubricantes se reconoce, para el criterio de clasificación por viscosidad; tres tipos de sistemas, uno de ellos el grado SAE, que en este caso corresponde a la clasificación de lubricantes para transmisiones y ejes; el segundo es según ISO para aceites industriales y el tercer y último, es según la clasificación AGMA, que corresponde a los lubricación de engranajes industriales cerrados.Como los criterios 1 y 2 , ya son conocidos, se detalla lo fundamental del criterio nuevo.

c3.1.- Clasificación del Número A.G.M.A.

Esta clasificación ha sido creada con el objeto de especificar de modo conveniente las viscosidades de los lubricantes industriales para varias aplicaciones, en especial lubricación de engranajes, en cuya tarea la A.G.M.A (American Gear Manufacturers Asociatión, y S.A.E, han establecido varios grupos de viscosidad análogos a los de S.A.E para la viscosidad de aceite de cárter.

La clasificación acepta lubricantes minerales puros, con aditivos de extrema presión, con compuestos de origen animal o vegetal.

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APUNTES DIDACTICOS

La viscosidad más utilizadas son según clasificación SAE : 80W, 90 y 140.

Tabla # 5: Clasificaciones normalizadas en función de la viscosidad, AGMA, ISO, y SAE, de lubricantes para engranajes.

Número AGMA

Rango de visc. Cinemática,

CSt, @ 40 ºC.

Rango de visc. Cinemática ,

CSt, @ 100 ºC.

Grado ISO

Grado SAE

(@ 40 ºC)- - - 22 75 W1 41,5 – 50,6 - 46

2,2 EP 61,2 – 74,8 - 68 80 W3,3 EP 90 - 110 - 100 85 W4,4 EP 135 -165 - 150 905,5 EP 198 – 242 - 3206,6 ·P 288 - 352 - 460 140

7 Comp. ( 1 ) 7 EP 414, - 506 - 6808 Comp. ( 1 ) 8 EP 612 - 748 - 1000 250

( 2 )8 A Comp. 900 - 1100 - 15009,9 EP 1350 - 1650 - -

10,10 EP 2880 - 3520 - -11,11 Ep 4140 - 5060 - -

12 6120 - 7480 - -13 25000 - 83400 - -

14 R - 428 - 857 -15 R - 857 - 1714 -

( 1 ) : Estos aceites están compuestos con un 3% a 10% de aceites grasos naturales o sintéticos.( 2 ) : Frecuentemente en los Estados Unidos, no es considerado en como un grado estandarizado.

De las clasificaciones normalizada es bueno recordar que:Las viscosidades SAE, ISO y AGMA, son equivalencias aproximadas, y se relacionan horizontalmente.

En estas clasificaciones sólo se considera la viscosidad del lubricante, y no la calidad. Para considerar la calidad debemos recurrir a la clasificación API o de servicio.

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c.3.2.- Clasificación de los lubricantes para engranajes según su servicio.

Clasificción API.

La especificación se expresa a través de las letras G-L, (Gear Lubricant), es decir, lubricantes para engranajes, sus números van de GL - 1 a GL - 6, el detalle de las especificaciones se presentan en la tabla # 6.

Tabla # 6: Detalle de la clasificación según servicio (API), de lubricantes para engranajes y sus especificaciones de aditivos EP.

Clasificación API Tipo de servicio Tipo de engranaje y transmisión

Aditivos

GL1 / GL2 Muy ligero, baja presión y deslizamiento.

Espiral y tornillo sin fin. Sin E.P., ni modificadores de fricción.

GL - 3 Moderadas condiciones de deslizamiento, carga y velocidad.

Espiral y tornillo sin fin, transmisión manual.

Ligero EP..

GL - 4Severas condiciones de deslizamiento, velocidad y carga.

Engranajes hipoidales, transmisiones manuales de autos y camiones.

Medio E.P.

GL - 5Condiciones muy severas, especialmente para alto deslizamiento y choques.

Engranajes hipoidales altamente equilibrados.

Alto en E.P., con modificadores de fricción.

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Nota: Los agentes E.P contienen Naftenato de plomo, azufre activo con y sin cloro, zinc y fósforo, aunque actualmente la tendencia es a utilizar azufre y fósforo. Estos compuestos forman una pequeña capa de sales, en las piezas de origen ferroso, pero pueden atacar enérgicamente la mayoría de los bronces (actúa sobre el cobre), por lo que debe evitar su uso en mecanismos de dicho material.

D.- Tipificación de lubricantes para motores de 2 tiempos ( 2T). El motor de 2 tiempos funciona como un motor de 4 tiempos pero hace las cuatro fases o ciclos en una vuelta del cigüeñal. Por ejemplo: motos, cortadora de césped, algunas embarcaciones menores con motores fuera de borda, etc.

El motor de 2 tiempos es de carácter seco: es decir, no tiene un depósito con lubricante que abastezca a la partes móviles. La lubricación se realiza junto a la alimentación. Se hace ingresar a través del cárter una mezcla aire-combustible-lubricante. Este último es atomizado y cubre las paredes del motor y sus cojinetes provocando la lubricación. La parte superior se lubrica de igual forma, por lo que cuando la mezcla se inflama se quema el lubricante.

Las relaciones combustible-lubricante son normalmente: 25 a 1, 30 a 1, 40 a 1, es decir en el primer caso : 25 volúmenes de combustible se mezclas con un volumen de lubricante.

A este tipo de aceite se les generaliza por la denominación de 2T.

Por las causas señaladas en este tipo de motor, el lubricante es un reactivo más en la reacción de combustión, tal factor determina las características mínimas del lubricantes, que son:• Perfecta miscibilidad con el combustible originando una mezcla de gran estabilidad. A pesar de tal características de los lubricantes 2T, se recomienda agitar muy bien la mezcla al momento de llenar los estanques.

• Al quemarse la mezcla, el aceite debe dejar la menor concentración posible de residuos carbonosos, ya que, tales residuos dañan severamente al motor provocando incrustaciones en la lumbrera de escape, carbonizando la cabeza del pistón y posibilitando autoencendido.

• Generar el mínimo de humo posible, la inocuidad del producto cobra doble importancia pues cabe la posibilidad de contaminar el aire y el mar en el caso de las embarcaciones.

E.- Tipificación de aceites lubricantes de corte.

La característica en la formulación de este tipo de lubricante está dado por el tipo de trabajo en que se utiliza. Estos lubricantes se emplean en maquinaria de corte, es decir aquella que genera desprendimiento de virutas, tales como tornos, cepilladoras,

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fresadoras, etc. En tal actividad se genera altas temperaturas entre el elemento cortante y la superficie metálica que se trabaja, por lo tanto se requiere una constante y efectiva refrigeración. Los lubricantes de cortes se destacan como elementos refrigerantes, y ello debido a los aditivos emulsificantes que se le adiciona. Los aditivos le dan al aceite la propiedad de mezclarse con el agua, la emulsión resultante es de aspecto lechoso y de gran estabilidad.

En el sistema el aceite confiere el poder de lubricación y la capacidad untuosa que permite mantener una película lubricante en las superficies en contacto, el agua por su parte, otorga la refrigeración y el control de la temperatura. Por lo tanto el aditivo más relevante de este aceite lubricante es el agente emulsificante.

La diferencia entre los distintos lubricantes de corte, radica en la compatibilidad de cada uno de ellos con determinados metales, así por ejemplo existen aceites de corte que se pueden aplicar en superficies libres de cobre, en caso contrario en el proceso se verifican reacciones secundarias no deseadas, como por ejemplo que el lubricante manche las piezas.

F.- Tipificación de lubricantes para la industria alimentaria.

Lubricantes para la industria alimentaria.Los lubricantes para la industria alimentaria cumplen las exigencias de la FDA (Food Grade Lubricant). Por ello dichos lubricantes tienen componentes reconocidos como “seguros para productos alimenticios".

La ley alemana sobre productos de consumo prohibe en especial las sustancias activas tóxicas. Además de ser no tóxico, un lubricante sanitario debe cumplir con los siguientes requisitos:

• Acreditar certificación de los organismos pertinentes• Ser inocuo• Neutro al olor• Neutro al sabor

A todas estas características se agregan los requerimientos comunes para todos los lubricantes, (ver página nº 1, función de los lubricantes).

Los lubricantes para la industria alimentaria deben cumplir además, y según su tipo, requisitos muy concretos, tales como:• Capacidad para disolver azúcar• Resistencia al vapor• Neutralidad frente a elastómeros• Neutralidad frente a plásticos• Resistencia al agua• Resistencia a productos químicos

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Capacidad para disolver azúcar.El azúcar se adhiere, incrusta o cristaliza en los puntos de lubricación o fricción, lo que incapacita al lubricante para humectar las superficies de fricción. Por este motivo debe disolver primero el azúcar para poder proteger contra el desgaste.

Resistencia al vapor.Es frecuente encontrar en las industrias de proceso de alimentos sistemas o elementos sometidos al vapor Por esta razón los lubricantes del tipo alimenticio no pueden ser barridos o eliminados con vapor.

Neutralidad frente a elastómeros.Las juntas, los fuelles y las membranas deben lubricarse como protección frente a posibles agentes dañinos.

Algunos tipos de elastómeros, como el caucho de etileno-propileno-dieno (EPDM), el caucho de estireno-butadieno (SBR), el caucho butílico (IIR), no son resistentes a la mayoría de los lubricantes. En cambio, presentan una buena resistencia al agua caliente, vapor, ácidos orgánicos e inorgánicos, bases y alcoholes. Esta resistencia al hinchamiento es una cualidad importante en la técnica de productos alimenticios, en la que el lubricante no debe afectar a esta tipo de elastómeros.

Neutralidad frente a plásticos.En caso de ser necesario, los lubricantes para la industria alimentaría se utilizan también en el procedimiento de síntesis, por ejemplo como aceite para compresores en la polimerización de polietilenos para altas presiones. Un aceite lubricante apto para la industria es imprescindible, ya que algunos restos de aceites permanecen en el granulado. Dichos restos no deben alterar las características del polietileno. Gracias a los lubricantes para la industria alimentaría, el polietileno para el embalaje de alimentos cumple lo prescrito por el Servicio Nacional de Salud.

Ocurre lo mismo en la fundición inyectada o el moldeo; es imprescindible en producto a las normas sobre alimentos, ya que los restos de desmoldante en recipientes, botellas, latas y bidones también han de ser inofensivos.

Resistencia al agua.El agua caliente modifica o disuelve los lubricantes con más facilidad que el agua fría. Sólo los lubricantes especiales son suficientemente resistentes, entre los que se cuentan los productos para industria alimentaría.

El comportamiento frente al agua también depende de que exista un esfuerzo estático o dinámico. En juntas de tipo laberinto o como empaquetadura de grasa adicional para cojinetes con placas de protección o de obturación, se requiere de la grasa un menor esfuerzo, lo cual favorece su mayor duración. Es posible una protección eficaz contra el agua en los puntos de fricción. En grifería este tipo de grasa resistente al agua también

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tiene gran aplicación. Durante un esfuerzo dinámico, como ocurre en los rodamientos, toda grasa absorbe agua, la cual es incorporada mecánicamente lo que produce un ablandamiento progresivo.

Resistencia a los productos químicos.Aquellos puntos de fricción que tengan contacto con los productos alimenticios se deben limpiar o desinfectar con regularidad. Por este motivo, las soluciones desinfectantes, los ácidos y las bases no deberían afectar al lubricante.

Selección y aplicación de aceites lubricantes.

Aceites minerales:

Aceites minerales L-AN. DIN 51 501Aceites minerales sin mayores exigencias en la lubricación a presión o por circulación. La temperatura del aceite que sale del punto de fricción no sobrepasa los 50°C.

Aceites lubricantes B. DIN 51 513.Aceites minerales oscuros con contenido de betún, con buena adhesión. Su aplicación puede ser: engranajes, crucetas, cables metálicos, guías de deslizamiento, etc. Donde no se desea una alta viscosidad del aceite lubricante.

Aceites lubricantes H (fluidos de transmisión de potencia)

Aceites hidráulicos HL 51 524 (1)Aceites lubricantes con sustancias activas para aumentar la protección anticorrosiva y la resistencia al envejecimiento.

Aceites hidráulicos HLP DIN 51 524 (2).Similares a los aceites hidráulicos HL, pero adicionalmente con sustancias activas para disminuir el desgaste por gripado en zonas de fricción mixta.

Aceites lubricantes C. DIN 51 517 (1).Aceites minerales resistentes al envejecimiento, sin aditivos de sustancias activas. Se utilizan preferentemente en lubricación por circulación. Cumplen exigencias más altas que los aceites lubricantes L-AN.

Aceites lubricantes CL. DIN 51 517 (2).Aceites minerales con sustancias activas para aumentar la protección anticorrosiva y la resistencia al envejecimiento.

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Se utilizan de preferencia en la lubricación por circulación, poseen un amplio campo de aplicación. En función de la viscosidad, estos tipos de aceites muestran un buen comportamiento a altas y bajas temperaturas.

Aceites lubricantes CL.

Se utilizan en compresores, sistemas hidráulicos, engranajes, bujes, rodamientos y cojinetes de deslizamientos lubricados en calandrias, prensas, máquinas de la industria del hierro y del acero.

Aceites lubricantes CLP. DIN 51 517 (3).

Aceites minerales con sustancias activas para aumentar la protección anticorrosiva y la resistencia al envejecimiento, así como con sustancias activas para reducir el desgaste en sectores de fricción mixta. Para la lubricación por inmersión o por circulación, cuando se exige una mayor protección contra el desgaste.

Aceites lubricantes CG.Aceites para guías de deslizamiento, provistos de un paquete de aditivos activos sinérgicos para evitar el deslizamiento a sacudidas (efecto stick slip). Con baja velocidad de deslizamiento, alta presión superficial específica, donde no se logra ninguna lubricación hidrodinámica, se obtiene con la lubricación de pérdida con dichos aceites lubricantes un coeficiente de fricción favorable.

Aceites lubricantes D.Aceites minerales exentos de ácidos y estables a la oxidación con buena protección anticorrosiva y contra el desgaste. Estos aceites lubricantes tienen aplicación como:

Aceite para aire comprimido.Se absorbe agua condensada, con lo que se logra proteger mecanismos de aire comprimido contra la congelación.

Aceite para maquinaria textil.El aceite lubricante se puede lavar de los tejidos. Generalmente basta con un baño alcalino a una temperatura de lavado de 60 ºC.

Aceites lubricantes K (aceites para máquinas frigoríficas). DIN 51 503.Aceites minerales y aceites de hidrocarburo afines para la lubricación y refrigeración de compresores frigoríficos. El aceite lubricante puede estar expuesto a los agentes frigoríficos líquidos o gaseosos.

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Hay que distinguir si se usa amoníaco o hidrocarburos halogenados como agentes frigoríficos.

Aceites lubricantes y aceites para reguladores L-TD DIN 51515Aceites lubricantes con aditivos activos para mayor protección anticorrosiva y mejor resistencia al envejecimiento. Para la aplicación como aceite lubricante o bien para la regulación de turbinas de vapor, turbinas estacionarias de gas o maquinaria accionadas por estas, como generadores, compresores, bombas y engranajes.

Aceites lubricantes VB. VC. y VDL. DIN 51506.Aceites minerales con o sin aditivos activos para la aplicación en compresores de aire con cámaras de presión lubricadas con aceite, sin refrigeración de inyección, pudiendo emplearse también en bombas de vacío.

Aceites lubricantes Z, DIN 54510.Aceites minerales puros, empleados mayoritariamente para la lubricación de las piezas deslizantes accionadas a vapor en las máquinas de vapor, con temperatura de entrada de vapor inferior a 300°C.

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