Tutor de Lubricación

Introduccin a los lubricantes y la lubricacin

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL

Mdulo Uno

CONTENIDOIntroduccin Seccin UnoFriccin Lubricacin El mecanismo de lubricacin Resumen Recomendaciones de los fabricantes Probando los lubricantes Resumen

Seccin CincoAlmacenamiento, manejo, y uso de los lubricantes Contaminacin entre lubricantes Salud ocupacional

Seccin DosQu hacen los lubricantes? Las funciones de los lubricantes Tipos de lubricantes Propiedades importantes de los lubricantes Resumen

Seccin SeisGuas del usuario para implementar una adecuada administracin de la lubricacin Anlisis CAVEB Anlisis previos a la seleccin de lubricantes Racionalizacin de productos Manejo de problemas Seleccin de mejoras de proceso Pruebas de campo Eleccin de nivel y tipo de mantenimiento requerido Resumen y costos de anlisis productivos

Seccin TresQu hay en un lubricante Aceites bases y aditivos Aceites bases La fabricacin de aceites lubricantes Aditivos Formulacin Resumen

Seccin cuatroEl lubricante adecuado para el trabajo La seleccin de los lubricantes

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinINTRODUCCIONEl Tutor de Lubricacin Shell ha sido diseado para suministrarle la informacin clave sobre lubricantes y sus aplicaciones. Igualmente pretende desarrollar su conocimiento de productos y permitirle hacer su trabajo ms efectivamente. Tambin le proporcionar una base slida para un entrenamiento posterior. Si usted desea obtener lo mejor del Tutor, es importante que trabaje cuidadosa y conciensudamente los Manuales. Estos han sido diseados para ser fciles de seguir, pero igualmente demandar algo de tiempo, esfuerzo y compromiso de su parte. Esperamos que disfrute la experiencia de aprender y que prontovea como los beneficios de su mejora en el conocimiento de productos le ayudar a hacer su trabajo ms eficientemente.


Mdulo Uno



Mdulo UnoCuando las superficies se mueven, las asperezas pueden quedar trancadas una con las otra y se pueden soldar. Entre ms s presione una superficie con la otra mayor ser la friccin.

SECCION UNOFRICCION Qu es friccin?Cuando una superficie se desliza sobre otra, siempre hay resistencia al movimiento. Esta fuerza de resistencia, o friccin, depende de la naturaleza de las dos superficies en contacto. Cuando la friccin es pequea como lo es por ejemplo cuando un esquiador se desliza hacia abajo sobre una superficie de nieve, el movimiento es suave y fcil. Cuando la friccin es grande, deslizarse se vuelve difcil, las superficies se tornan calientes y s desgastan. Esto pasa, por ejemplo cuando las pastillas de los frenos son aplicadas para disminuir la velocidad de una rueda.

Las consecuencias de la friccinEn la mayora de las mquinas es importante mantener la friccin entre las partes mviles a un mnimo. Cuando la friccin es excesiva, tiene que hacerse trabajo adicional para continuar l movimiento. Esto genera calor y gasto de energa. La friccin tambin incrementa el desgaste y por tanto reduce la vida de la mquina.Movimiento

Qu causa la friccin?La friccin es el resultado de la rugosidad de las superficies. Bajo microscopio electrnico, an las superficies aparentemente ms lisas, muestran muchas rugosidades o asperezas. Dos superficies que aparentan estar en contacto total, realmente se estn tocando una con la otra en los picos de sus asperezas. Toda carga es por lo tanto soportada solamente en unos pequeos puntos y la presin sobre estos es enorme.Friccin

Contacto entre dos superficiesFriccin y sus causas

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinMs acerca de


Mdulo UnoComo la fuerza friccional entre dos superficies es, proporcional a la carga es posible definir un valor conocido como coeficiente de friccin, el cual es igual a la friccin dividida por la carga. El coeficiente de friccin depende de la naturaleza de las dos superficies en contacto. Para slidos ordinarios oscila en el rango de 0.3 y 3. Cuando un lubricante est presente entre las dos superficies, el coeficiente de friccin y por lo tanto la fuerza necesaria para producir el movimiento relativo, se reduce. De acuerdo a las leyes de friccin l coeficiente de la friccin de dos cuerpos debe ser una constante. En la prctica, ste vara ligeramente con cambios en la carga y con cambios en la velocidad de deslizamiento. La fuerza necesaria para que un cuerpo comience a deslizarse sobre otro, o sea, la friccin esttica, es siempre mayor que la friccin dinmica que es la fuerza necesaria para que se mantenga en movimiento una vez ste haya comenzado.

LA FRICCION

E

n fsica clsica hay dos leyes que describen la friccin entre dos superficies

La primera ley de la friccin, establece que la friccin entre dos slidos es independiente de el rea de contacto. Por lo tanto de acuerdo con esta ley, cuando un ladrillo es movido a lo largo de una lmina de metal la fuerza opuesta a su movimiento ser la misma s el ladrillo se desliza sobre su cara inferior, sobre su cara anterior o sobre su cara lateral. La segunda ley de la friccin, establece que la friccin es proporcional a la carga ejercida por una superficie sobre otra. Esto significa que, s un segundo ladrillo es colocado encima del ladrillo del primer ejemplo, la friccin ser duplicada. Tres ladrillos triplicarn la friccin y as sucesivamente.Movimiento

Friccin

=

Friccin

=

Friccin

La primera ley de la Friccin

Friccin

Friccin x 2

Friccin x 3

La segunda ley de la Friccin

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinLUBRICACION Qu es la lubricacin?Cualquier procedimiento que reduzca la friccin entre dos superficies mviles es denominado lubricacin. Cualquier material utilizado para este propsito es conocido como lubricante.


Mdulo UnoSin embargo, an el mejor lubricante, nunca podr eliminar la friccin completamente. En el motor de un vehculo eficientemente lubricado, por ejemplo, casi el 20% de la energa generada es usada para superar la friccin.Lubricacion

Cmo la lubricacin reduce la friccin?La principal funcin de un lubricante es proveer una pelcula para separar las superficies y hacer el movimiento ms fcil. En un modelo donde un lquido acta como lubricante, el lquido puede ser tomado como si formara un nmero de capas con las dos capas externas, superior e inferior adheridas firmemente a las superficies. A medida que una de las superficies se mueva sobre la otra, las capas externas del lubricante permanecen adheridas a las superficies mientras que las capas internas son forzadas a deslizarse una sobre otra. La resistencia al movimiento no est gobernada por la fuerza requerida para separar las asperezas de las dos superficies opuestas y poder moverse una sobre otra. En su lugar, esta resistencia est determinada por la fuerza necesaria para deslizar las capas de lubricante una sobre otra. Esta es normalmente mucho menor que la fuerza necesaria para superar la friccin entre dos superficies sin lubricar.

Contacto entre dos superficies

El efecto de un lubricante

Las consecuencias de la lubricacinDebido a que la lubricacin disminuye la friccin, sta ahorra energa y reduce l desgaste.



Mdulo Uno

LA LUBRICACIONa lubricacin siempre mejora la suavidad del movimiento de una superficie sobre otra. Esto puede ser logrado en una variedad de formas. Los diferentes tipos de lubricacin normalmente son denominados Regmenes de Lubricacin.

L

hidrodinmica y lmite. Las siguientes son las dos ms importantes.Alta Velocidad

Transiciones entre los diferentes regmenes tienen lugar durante l ciclo operacional de las mquinas. Las mejores condiciones de lubricacin existen cuando las dos superficies mviles estn completamente separadas por una pelcula de lubricante como l modelo descrito en la pgina anterior. Esta forma de lubricacin es conocida como Hidrodinmica o lubricacin de pelcula gruesa. El espesor de la pelcula de aceite depende principalmente de la viscosidad del lubricante, una medida de su espesor o la resistencia a fluir. Por otro lado, la lubricacin es menos eficiente cuando la pelcula es tan delgada que l contacto entre las superficies tiene lugar sobre una rea similar a cuando no hay lubricante. Estas condiciones definen la lubricacin lmite. La carga total es soportada por capas muy pequeas de lubricante adyacentes a las superficies. La friccin es menor que en superficies completamente sin lubricar y est principalmente determinada por la naturaleza qumica del lubricante. Varios regmenes de lubricacin han sido identificados entre los dos extremos de lubricacin

Lubricacin Hidrodinmica Baja Velocidad

Lubricacin Mixta Muy Baja Velocidad

Lubricacin Lmite

Lubricacin mixta o de pelcula delgada, existe cuando las superficies mviles estn separadas por una pelcula de lubricante continua con espesor comparable a la rugosidad de las superficies. Esta carga entonces est soportada por una mezcla de presin de aceite y los contactos entre superficies de tal forma que las propiedades de este rgimen de lubricacin son una combinacin tanto de lubricacin hidrodinmica como lmite. La lubricacin elastohidrodinmica, es un tipo especial de lubricacin hidrodinmica la cual se

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinLubricacin Elastohidrodinmica Pelcula de aceite


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Cilindro Rotatorio

Alta presin incrementa la viscosidad

y deforma la superficie

puede desarrollar en ciertos contactos con altas cargas, tales como cojinetes y algunos tipos de engranajes. En estos mecanismos l lubricante es arrastrado hacia el rea de contacto y luego sujeto a muy altas presiones a medida que es comprimido bajo carga pesada. El incremento de la presin tiene dos efectos. Primero que todo, causa l incremento en la viscosidad del lubricante y por lo tanto un aumento en su capacidad de soportar cargas. En segundo lugar, la presin deforma las superficies cargadas y distribuye la carga sobre un rea mayor.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinEL MECANISMO DE LA LUBRICACIONLa mayora de las mquinas son lubricadas por los lquidos. Cmo son capaces estos lquidos de separar superficies y reducir la friccin entre ellas? Con el objeto de entender en que forma los lquidos lubrican en la prctica, es til observar el caso de la chumacera simple. En este dispositivo sencillo ampliamente utilizado, un eje soporta las cargas y rota dentro de una cavidad de aceite.


Mdulo UnoUn ejemplo es una biela del motor de un carro. A medida que el eje rota, una cua de aceite se forma entre las superficies, la cual genera suficiente presin para mantenerlas separadas y sopotar la carga del eje. Las cuas de aceite, se pueden formar en otro tipo de chumaceras, tales como cojinetes con elementos deslizantes y rodantes, por un mecanismo similar.La formacin de una cua de aceite en un cojinete plano.

Eje Estacionario

Eje Rotatorio

Cojinete

Contacto metal - metal

Cua de aceite soporte de carga

La formacin de una cua de aceite.

En cojinete deslizante En un cojinete con elementos rodantes En un engranaje

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinLa lubricacin ms eficiente, es la llamada lubricacin hidrodinmica y es solamente obtenida cuando la pelcula de aceite que se genera en un cojinete tiene un espesor varias veces mayor que la rugosidad de las superficies slidas opuestas. S la pelcula de aceite es demasiado delgada, las superficies entran en contacto directo, la friccin se incrementa, se genera calor y ocurre desgaste.Lubricacin Hidrodinmica


Mdulo Unopuede restringir el movimiento relativo entre dos superficies. La viscosidad de un lquido disminuye al incrementarse la temperatura, por lo tanto un cojinete que est lubricado eficientemente en fro puede que no trabaje bien si se calienta. Estaremos observando la viscosidad y su variacin con la temperatura con ms detalle en la siguiente seccin. Diseo del cojinete La forma de las superficies lubricadas debe favorecer la formacin de una cua de aceite. Por lo tanto debe haber un espacio adecuado entre las superficies mviles. Alimentacin del lubricante Claramente, la lubricacin hidrodinmica no se puede desarrollar s hay falta de lubricante. El movimiento relativo de las superficies

Varios factores influyen en la formacin de la pelcula de aceite y por lo tanto en la eficiencia de la lubricacin. Estos incluyen: La viscosidad del lubricante Este es el factor ms importante. S la viscosidad del lubricante es demasiado baja, esto es que el lubricante es muy delgado, ste no ser capaz de formar una cua de aceite adecuada. Es imposible generar suficiente presin para separar las superficies mviles. Si, por otro lado, la viscosidad es demasiado alta, el espesor del lubricante

Entre mayor sea la velocidad de deslizamiento mayor ser la pelcula de aceite, asumiendo que la temperatura permanezca constante. Una consecuencia importante de esto es que las superficies en movimiento, tendern a entrar en contacto cuando el equipo arranque o pare. La carga A cualquier temperatura dada, un incremento de la carga tender a disminuir la pelcula de aceite. Una carga excesiva tender a incrementar la friccin y el desgaste.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinRESUMEN DE LA SECCION UNOFriccin es el nombre dado a la fuerza que resiste el movimiento relativo entre dos superficies en contacto. La friccin genera calor, consumo de energa y aumenta l desgaste. Lubricacin es el nombre dado a cualquier procedimiento que reduzca la friccin. El principal objetivo de la lubricacin es separar las superficies opuestas y hacer el movimiento ms fcil. La lubricacin ahorra energa y reduce l desgaste.


Mdulo Uno

Las mejores condiciones de lubricacin ocurren cuando una pelcula de lubricante gruesa se forma y es suficiente para separar las superficies mviles y soportar la carga sobre ellas. Esta es llamada lubricacin hidrodinmica. La lubricacin hidrodinmica solamente se puede desarrollar si la geometra de las superficies lubricadas ayudan a la formacin de una cua de lubricante. La lubricacin hidrodinmica est favorecida por el incremento en la viscosidad del lubricante, una disminucin de la temperatura (la cual incrementa la viscosidad del lubricante), un incremento en la velocidad de deslizamiento y una disminucin de la carga. La eficiencia de la lubricacin hidrodinmica se reduce y el contacto entre las superficies es ms probable que ocurra cuando la viscosidad del lubricante disminuye, la velocidad de deslizamiento disminuye y la carga aumenta.



Mdulo UnoResumir el significado de las siguientes propiedades de los lubricantes: Flujo a baja temperatura, estabilidad trmica y qumica, conductividad trmica y calor especfico, corrosividad, demulsificacin, emulsificacin, inflamabilidad, compatibilidad y toxicidad.

Seccin DosQUE HACEN LOS LUBRICANTES?Los lubricantes cumplen con numerosas funciones diferentes de su papel principal de reducir la friccin y el desgaste. En esta seccin revisaremos las funciones ms importantes de los lubricantes, antes de entrar a considerar las propiedades que deben tener para trabajar eficientemente. Le pondremos particular atencin a la viscosidad ya que sta es casi siempre la propiedad ms importante de un lubricante. Cuando usted haya estudiado la informacin clave de esta seccin, usted deber ser capaz de: Listar cuatro funciones importantes que cumplen los lubricantes. Listar los cuatro tipos de lubricantes bsicos y resumir sus ventajas y desventajas. Definir el trmino viscosidad y explicar cmo el sistema SAE es usado para clasificar los aceites de acuerdo a su viscosidad. Establecer cual es el significado del trmino ndice de viscosidad y explicar cmo las propiedades de los aceites con ndices de viscosidad altas y bajas difieren entre si.

Si estudia la informacin complementaria Usted estar en capacidad de: Dar ejemplos de funciones adicionales que los lubricantes utilizados en aplicaciones especiales tengan que cumplir. Comparar y contrastar las propiedades importantes de los tipos bsicos de lubricantes. Explicar cmo se desarrolla el flujo viscoso en un lquido y establecer cmo la viscosidad puede ser definida en trminos de tensin de corte y rata de corte. Resumir el procedimiento utilizado para determinar el ndice de viscosidad de un aceite. Describir el efecto de la presin sobre la viscosidad de un lquido.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinFUNCIONES DE LOS LUBRICANTESLos lubricantes no solamente deben lubricar. En la mayora de las aplicaciones deben refrigerar, proteger, mantener la limpieza y algunas veces llevar a cabo otras funciones.


Mdulo UnoProteccin contra la corrosinLa lubricacin efectiva minimiza l desgaste mecnico, reduciendo el contacto entre las superficies mviles. Sin embargo, el desgaste qumico o corrosin, puede tener lugar. Obviamente, un lubricante no debe causar corrosin. Idealmente, debe proteger activamente las superficies que lubrica inhibiendo cualquier dao que pueda ser causado por el agua, cidos u otros agentes dainos que contaminen el sistema. Los lubricantes deben proteger contra la corrosin en dos formas diferentes. Deben cubrir la superficie y proveer una barrera fsica contra el ataque. Adems, muchos lubricantes reaccionan con los qumicos corrosivos para neutralizarlos.

LubricacinLa principal funcin de un lubricante es simplemente hacer ms fcil que una superficie se deslice sobre otra. Esto reduce la friccin, el desgaste y ahorra energa.

RefrigeracinCualquier material que reduzca la friccin actuar como un refrigerante, simplemente, porque reduce la cantidad de calor generada cuando dos superficies rozan una contra otra. Muchas mquinas bien lubricadas an generan cantidades considerables de calor, sin embargo, este calor en exceso debe ser removido si se quiere que la mquina funcione eficientemente. Los lubricantes son frecuentemente usados para prevenir l sobrecalentamiento, transfiriendo calor de las reas ms calientes a las reas ms fras. Quizs el ejemplo ms familiar de un lubricante empleado como refrigerante es l aceite utilizado en los motores de nuestros vehculos, pero esta funcin es vital en muchas otras aplicaciones. Los aceites para compresores, los aceites para turbinas, aceites para engranajes, aceites de corte y muchos otros lubricantes deben ser buenos refrigerantes.

Mantenimiento de la limpiezaLa eficiencia con la cual una mquina opera es reducida s su mecanismo s contamina con polvo y arena o los productos del desgaste y la corrosin. Estas partculas slidas pueden incrementar el desgaste, promover ms corrosin y puden bloquear las tuberas de alimentacin y los filtros. Los lubricantes ayudan a mantener las mquinas limpias y operando eficientemente, lavando los contaminantes de los mecanismos lubricados. Algunos lubricantes, como los de motor, contienen adems aditivos que suspenden las partculas y dispersan los contaminantes solubles en el aceite. Esto detiene la acumulacin y depsito sobre las superficies de trabajo lubricadas.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinOtras funciones de los lubricantesos lubricantes utilizados para aplicaciones par ticulares pueden requerir otras funciones adems de las descritas anteriormente. Por ejemplo:


Mdulo Uno

L

SelladoEl aceite utilizado en motores de combustin interna debe preveer un sellado efectivo entre los anillos del pistn y las paredes del cilindro. El sellado es tambin importante en la lubricacin de bombas y compresores.

Transmisin de PotenciaLos aceites hidrulicos son usados para la transmisin y control de la potencia al igual que la lubricacin de trabajo del sistema hidrulico.

AislamientoLos aceites de aislamiento son utilizados en los transformadores elctricos e interruptores de potencia.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinTIPOS DE LUBRICANTESHay bsicamente cuatro tipos de materiales disponibles para llevar a cabo, en mayor o menor grado, las funciones de un lubricante.


Mdulo UnoA temperaturas normales de operacin, los aceites fluyen libremente, de tal forma que pueden ser fcilmente alimentados hacia o desde las partes mviles de la mquina para proveer una lubricacin efectiva y extraer l calor y las partculas de desgaste. Por otro lado, debido a que son lquidos, los lubricantes se pueden salir del sitio que necesita ser lubricado, y no formar el sellado contra el sucio y la humedad.

LquidosMuchos lquidos diferentes pueden ser utilizados como lubricantes, pero los ms ampliamente utilizados son los basados en aceites minerales derivados del petrleo crudo. Su fabricacin y composicin ser vista con ms detalle en la prxima seccin de este mdulo. Otros aceites utilizados como lubricantes incluyen los aceites naturales (aceites animales o vegetales) y los aceites sintticos. Los aceites naturales pueden ser excelentes lubricantes, pero tienden a degradarse ms rpido en uso que los aceites minerales. En el pasado, fueron poco utilizados para aplicaciones de ingeniera por s solos, aunque algunas veces fueron usados en combinaciones con los aceites minerales. Recientemente, ha habido un inters creciente sobre las posibles aplicaciones de los aceites vegetales como lubricantes. Estos aceites son biodegradables y menos nocivos al medio ambiente que los aceites minerales. Los aceites sintticos son fabricados mediante procesos qumicos y tienden a ser costosos. Son especialmente usados cuando alguna propiedad en particular es esencial, tal como la resistencia a las temperaturas extremas requeridas por los aceites de motores de aviacin.

GrasasUna grasa es un lubricante semifluido generalmente elaborado de aceite mineral y un agente espesante (tradicionalmente jabn o arcilla), que permite retener el lubricante en los sitios donde se aplica. Las grasas protegen efectivamente a las superficies de la contaminacin externa, sin embargo, debido a que no fluyen tan libremente como los aceites, son menos refrigerantes que stos y ms difciles de aplicar a una mquina cuando est en operacin.

SlidosLos materiales utilizados como lubricantes slidos son grafito, bisulfuro de molibdeno y politetrafluoroetileno (PTFE o Tefln). Estos compuestos son utilizados en menor escala que los aceites y grasas, pero son invaluables para aplicaciones especiales en condiciones donde los aceites y las grasas no pueden ser toleradas. Ellos pueden, por ejemplo, ser usados en condiciones extremas de temperatura y de ambientes de reactivos qumicos. Las patas telescpicas del Mdulo Lunar del Apolo fueron lubricadas con bisulfuro de molibdeno.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinGasesEl aire y otros gases pueden ser empleados como lubricantes, pero son generalmente usados para propsitos especiales. Los cojinetes lubricados con aire pueden operar a altas velocidades, pero deben tener bajas cargas. Tales cojinetes se utilizan en las fresas de los dentistas.


Mdulo Uno



Mdulo Uno

UNA COMPARACION DE LOS TIPOS BASICOS DE LUBRICANTESte

A

lgunas caractersticas importantes de los tipos bsicos de lubricantes son comparadas en la siguientabla.

AceitesLubricacin Hidrodinmica Lubricacin Lmite Refrigeracin Facilidad de alimentacin Habilidad para permanecer en el cojinete Habilidad para proteger contra la contaminacin Proteccin contra la corrosin Rango de temperatura de operacin

Grasas * ** * * *** *** ** **

Slidos ***

Gases *** ** *** * *

**** ** **** *** * * *** **Muy Bueno *** Bueno

* **** ** ** ****Regular * Inaplicable

***

Cdigo: Excelente * * * * Cdigo:

**

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinPROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS LUBRICANTESMuchos factores deben ser tenidos en cuenta cuando se escoge un aceite. El ms importante de todos es la viscosidad. Viscosidad La definicin ms simple de viscosidad es la resistencia a fluir. Bajo las mismas condiciones de temperatura y presin un lquido con una viscosidad baja, como l agua, fluir ms rpidamente que lquido con alta viscosidad como una jalea. La viscosidad de los aceites para motores de combustin interna, estn clasificadas de acuerdo al sistema SAE diseado por la Sociedad Americana de Ingenieros Automotrices. Para los aceites de motor s han especificado diez grados, cada uno correspondiente a un rango de viscosidad. Cuatro de los grados estn basados en las medidas de viscosidad a 100C. Estas son en su orden de incremento de la viscosidad, SAE 20, SAE 30, SAE 40 y SAE 50. Los otros grados estn basados en la medida de la mxima viscosidad a bajas temperaturas. Estos grados son: SAE 0W (medida a -30C), SAE 5W (medida a -25C), SAE 10W (medida a -20C). El sufijo "W" indica que un aceite es adecuado para uso en invierno. Los aceites que pueden ser clasificados en solo uno de los anteriores grados, son conocidos como


Mdulo Unoaceites mongrados. Un aceite que cumpla con los requerimientos de dos grados simultneamente, es conocido como un aceite multgrado. Por ejemplo, un aceite SAE 20W20 tiene una viscosidad a 100C que lo califica para el rango 20W.GruesoSAE 0W SAE 25W SAE 5W SAE 15W SAE 20W SAE 10W

Viscosidad

Grados de viscosidad de baja temperatura ( solamente especificada mxima viscosidad )

Grados de viscosidad de alta temperatura ( viscosidad mxima y mnima especificadas )

Delgado Temp ( oC )- 30 - 25 - 20 - 15 - 10 -5

SAE 50 SAE 40 SAE 30 SAE 20

100

Aceite de motor en grados de viscosidad (Sistema SAE J300)



Mdulo Uno

EL SISTEMA DE VISCOSIDADES GRADOS SAEos grados SAE al igual que definen los grados de viscosidad, tambin definen la temperatura lmite de bombeabilidad (BPT) para los grados "W" del aceite. La temperatura lmite de bombeabilidad est definida como la temperatura ms baja a la cual un aceite para motor puede ser continua y adecuadamente suministrado a la bomba de aceite del motor.

L

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinUn sistema similar al usado para los aceites de motor es utilizado para clasificar los aceites de engranajes automotrices. En este sistema, los grados SAE 90, SAE 140 y SAE 250 estn basados en las medidas de viscosidad a 100C y los grados SAE 75W, 80W y 85W son medidas a -49C, -26C y -12C respectivamente. El sistema de clasificacin de estos aceites para engranajes es independiente del usado para aceites de motor, lo cual hace difcil comparar sus viscosidades. Por ejemplo, un aceite para motor SAE 50 puede realmente ser un poco ms viscoso que un aceite para engranajes SAE 80W. Se utilizan sistemas alternativos para clasificar los lubricantes industriales de acuerdo con sus


Mdulo Unoviscosidades. En el sistema ISO se definen 18 grados, cada uno cubre un pequeo rango de viscosidad y est especificado por el trmino ISO VG seguido por un nmero, el cual es una medida de su viscosidad a 40C. Esta viscosidad a cualquier grado es mayor que su grado inmediatamente anterior. Es importante anotar que, cualquiera que sea el sistema de grados usado SAE, BSI o ISO, el nmero s relaciona solamente con la viscosidad del aceite. Esto no revela nada respecto a sus otras propiedades o sobre la calidad o desempeo del aceite.

Grados de viscosidad para automotores (Sistema SAE J300) SAE 75W SAE 80W SAE 85WGrados de viscosidad de lubricantes industriales ( Sistemas ISO )2 3 5 7 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 1500

Grueso

Delgado

Viscosidad

Grados de viscosidad de baja temperatura ( solamente especificada mxima viscosidad )

Grados de viscosidad de alta temperaturaSAE 250 SAE 140

DelgadoTemp ( oC )

SAE 90

- 55

- 40

- 26

- 12

-0

100

Grueso



Mdulo UnoLos fabricantes de lubricantes y los usuarios normalmente encuentran ms conveniente utilizar la definicin alternativa, la viscosidad cinemtica. Esta es la viscosidad dinmica dividida por la densidad del lubricante y est medida en unidades conocidas como centistokes (cSt). El agua a temperatura ambiente tiene una viscosidad cinemtica cercana a 1 cSt y la viscosidad de la mayora de los aceites lubricantes a su temperatura de operacin oscila en el rango de 10 - 1000 cSt.Definicin de viscosidad Superficie en movimiento a velocidad V

LA VISCOSIDADa viscosidad puede ser definida en trminos de un modelo simple, en el cual una pelcula fina de lquido es colocada entre dos superficies planas paralelas. Las molculas del lquido son consideradas como esferas que pueden rodar en capas entre las superficies a lo largo de ellas. La viscosidad del lquido es esencialmente una medida de la friccin entre dos molculas mientras se mueven unas sobre las otras. Depende de las fuerzas entre las molculas y por lo tanto estn influenciadas por su estructura molecular.

L

rea A

Suponga que la superficie inferior se mantiene estacionaria, y la superior es movida a lo largo a una velocidad constante. Las molculas cerca a la superficie en movimiento tendern a adherirse y a moverse con ella, las capas interiores se movern igualmente pero ms despacio, y las del fondo no se movern. Este movimiento ordenado de las molculas es definido como flujo viscoso y la diferencia en la velocidad de cada capa es conocida como la rata de corte. La viscosidad es definida como la tensin de corte (que es la fuerza causante del movimiento de las capas) dividida por la rata de corte. Esta definicin de viscosidad es la viscosidad absoluta o dinmica, y es usada por los ingenieros en clculos de diseo de cojinetes. Es medida con una unidad conocida como centipoise (cP).

Superficie estacionaria Fuerza F Espesor de pelcula

Pelcula de aceite

h

Velocidad del aceite = v Velocidad del aceite = 1/2v Velocidad del aceite = 0

viscosidad

Esfuerzo cortante Rata de cizallamiento Fuerza aplicada por unidad de rea Velocidad del aceite espesor de pelcula F/A V/h

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinIndice de ViscosidadLa seleccin de un lubricante adecuado requiere no solo conocer su viscosidad, sino tambin, entender la forma como sta cambia con la temperatura. La viscosidad de cualquier lquido disminuye a medida que la temperatura aumenta, por lo tanto, un aceite con una viscosidad apropiada a temperatura ambiente, puede ser muy delgado a la temperatura de operacin, un aceite con viscosidad adecuada a la temperatura de operacin puede llegar a ser tan viscoso a bajas temperaturas que impide el arranque en fro del mecanismo lubricado. El ndice de viscosidad de un lubricante describe el efecto de la temperatura en su viscosidad. Los aceites con una viscosidad muy sensible a los cambios de la temperatura se dice que tienen un bajo ndice de viscosidad, los aceites de alto ndice de viscosidad son menos afectados por los cambios de temperatura. El ndice de viscosidad de un aceite est determinado por su viscosidad a 40C y 100C. El rango normal de ndice de viscosidad para aceites minerales es de 0 a 100. Aceites con ndice de viscosidad mayor de 85, son llamados aceites de alto ndice de viscosidad (HVI). Aquellos con ndices menores a 30 son conocidos como aceites de bajo ndice de viscosidad (LVI), los situados en el rango intermedio son conocidos como aceites de mediano ndice de viscosidad (MVI).Grueso


Mdulo Uno

Viscosidad

ACEITE HVI ACEITE MVI ACEITE LVI

Delgado Temperatura 40 oC 100 oC

Variacin de la viscosidad con la temperatura

Como veremos en la siguiente seccin, es posible incrementar el ndice de viscosidad de un aceite mineral adicionando un mejorador del ndice de viscosidad. Esto, unido a las ms modernas tcnicas de refinacin, permite la produccin de aceites de motor multgrados con ndices de viscosidad de 130 o ms.



Mdulo Unoreferencia. Los estndares usados fueron escogidos hace aos y en ese tiempo fueron aceites que mostraron los mayores y menores cambios en la viscosidad con la temperatura. Sus ndices de viscosidad fueron valores arbitrariamente asignados de 0 a 100 respectivamente, y se asumi que cualquier otro aceite tendra un ndice de viscosidad entre estos lmites.180 160 140 Viscosidad cinemtica cSt 120 100 80 60 40 20 0 50 Temperatura en C 100

LA VISCOSIDADmedida que un lquido se calienta las fuerzas entre sus molculas se debilitan y stas son capaces de moverse ms libremente. La friccin entre ellas y la viscosidad del lquido disminuyen a medida que la temperatura se incrementa. Generalmente, para la mayora de los lquidos comunes, entre ms grandes sean las molculas, mayor ser afectada su viscosidad por los cambios de temperatura.

A

Viscosidad cinemtica cSt Centistokes

Cuando se grafica viscosidad contra temperatura, se obtiene una curva suave, pero la forma precisa de la curva depende del lquido en particular. Debido a esto, muchas medidas de viscosidad y temperatura son necesarias antes de ser posible predecir exactamente la viscosidad a una temperatura dada. Sin embargo, se ha demostrado que para una escala diferente en los ejes de la grfica, es posible producir una lnea recta relacionando los datos de viscosidad y temperatura para la mayora de los lquidos (las escalas escogidas son la logartmica de la temperatura y el logaritmo de la viscosidad). Utilizando tales grficas, es posible predecir la viscosidad de un lquido a cualquier temperatura, si se conocen las viscosidades a dos temperaturas. El sistema del ndice de viscosidad depende de esta relacin. El ndice de viscosidad de un aceite desconocido es asignado comparando sus caractersticas de viscosidad/temperatura con aceites estndar de

La variacin de la viscosidad con la temperatura para un aceite lubricante tpico graficado en escala lineal.500,000 10,000 1000 100 50 20 10 2SAE 40 10 W / 40 Multgrado

SAE 40 SAE 30 SAE 20 SAE 10 W SAE 5 W

50 100 Temperatura en C

200

La variacin de la viscosidad con la temperatura para diferentes

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinVI 0


Mdulo Unollevando acabo cualquier otra funcin requerida con seguridad y por el mximo perodo de tiempo para una aplicacin dada.

Viscosidad cinemtica cSt

VI 25 VI 75 VI 100

Pendiente viscosidad/ temperatura de aceite de referencia con ndice de viscosidad 0 Pendiente viscosidad/ temperatura de aceite de referencia con ndice de viscosidad desconocido e igual a 100C que los aceites de referencia.

Flujo a baja temperaturaCuando las mquinas estn operando en condiciones fras es importante que los aceites usados para lubricarlas retengan la habilidad para fluir a bajas temperaturas. La temperatura ms baja a la cual un aceite fluir, es conocida como su punto de fluidez. En la prctica, los lubricantes deben tener un punto de fluidez de menos 10C por debajo de la temperatura a la cual se espera trabajar.

Pendiente viscosidad/ temperatura de aceite de referencia con ndice de viscosidad 100

50

Temperatura en C

100

Determinacin del ndice de viscosidad por comparacin con aceites de referencia.

En la prctica, el sistemadel ndice de viscosidad tiene varias limitaciones particularmente para aceites con alto ndice de viscosidad. Su uso principal, simplemente es dar una indicacin de la forma como la viscosidad cambia con la temperatura. Viscosidad y Presin La viscosidad de un lquido depende de la presin al igual que de la temperatura. Un incremento en la presin comprime las molculas de un lquido, incrementando la friccin entre ellas, por lo tanto aumenta la viscosidad. Para muchas aplicaciones, este efecto no es significativo, pero cuando los lubricantes estn sujetos a presiones muy altas (200 bar o ms) como por ejemplo en las interfaces de un engranaje o de un cojinete, la viscosidad del lubricante puede ser afectada. Adicional a la viscosidad, otras propiedades deben ser consideradas para asegurar que un lubricante contina lubricando, refrigerando, protegiendo contra la corrosin, manteniendo la limpieza y

Estabilidad trmicaSi un aceite se calienta en su uso, es importante que no se descomponga hasta el extremo de no poder lubricar adecuadamente, o que productos inflamables o peligrosos sean liberados.

Estabilidad qumicaLos lubricantes pueden entrar en contacto con una variedad de sustancias, por lo tanto deben ser capaces de soportar el ataque qumico de stas o de lo contrario sern inadecuados para su uso. La oxidacin, por reaccin con el oxgeno del aire, es la causa ms importante del deterioro de los aceites minerales. Esto genera productos de tipo cido que pueden corroer las superficies y formar depsitos de gomas sobre partes que operan a altas temperaturas. La oxidacin tambin produce lodos que alteran el flujo del aceite.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinPropiedades de transferencia de calorLos lubricantes que son buenos conductores de calor deben ser usados donde sea necesario extraer calor de un cojinete. La habilidad de un material para conducir calor es su conductivilidad trmica. Usualmente, los aceites con baja viscosidad son mejores conductores de calor que los aceites de mayor viscosidad. Un sistema donde la refrigeracin depende de la circulacin del aceite, el calor especfico del aceite es una propiedad importante. Esta determina la cantidad de calor que el aceite puede extraer.


Mdulo Uno

Formacin de depsitos en los pistones - un resultado de la oxidacin de pelculas delgadas de aceite a altas temperaturas.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinCorrosividadUn lubricante no debe corroer la superficie metlica con al cual entra en contacto. Muchos aceites minerales tienen pequeas cantidades de cidos dbiles, los cuales usualmente no son nocivos. Sin embargo, como se mencion en la pgina 22, los aceites minerales que estn en contacto con el aire a altas temperaturas son oxidados produciendo compuestos cidos. El aceite entonces puede volverse corrosivo a los metales. La acidez o basicidad de un lubricante puede ser expresada en trminos de la cantidad del lcali o cido necesario para neutralizarlo. La evaluacin de este nmero de neutralizacin da una indicacin del deterioro de un aceite en servicio.


Mdulo UnoCualquier agua contaminante debe separarse rpidamente del lubricante para que pueda ser drenada y el aceite contine funcionando eficientemente.

Un cojinete corrodo posee cidos formados en la oxidacin del aceiteGotas de agua

Demulsificacin (separabilidad del agua)Cuando se adiciona agua al aceite, normalmente se forma una capa separada debido a que es insoluble. En algunos casos, sin embargo, es posible dispersar agua en aceite o aceite en agua, en forma de pequeas goticas. Estas mezclas son conocidas como emulsiones. En la mayora de las aplicaciones industriales la formacin de emulsiones debe ser evitada. Las emulsiones tienen un efecto daino sobre la habilidad del aceite a lubricar y pueden promover la corrosin de las superficies lubricadas. En turbinas, compresores, sistemas hidrulicos y otras aplicaciones donde los lubricantes pueden contaminarse con agua, es importante que stos tengan buenas propiedades demulsificantes.

Emulsin de agua en aceite

EmulsificacinAunque la emulsificacin es usualmente indeseable, algunos lubricantes son formulados deliberadamente como emulsiones. Por ejemplo, en el corte de metales, emulsiones de aceite en agua son usadas debido a que ellas pueden proveer enfriamiento efectivo y buena lubricacin a la herramienta de corte. Las emulsiones de agua en aceite son utilizadas como tipo de fluidos hidrulicos resistentes al fuego.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinInflamabilidadNo debe haber ningn riesgo de que el aceite se incendie a las condiciones en que est siendo usado. Una indicacin a la resistencia al fuego de un aceite puede ser obtenida determinando su punto de chispa. Este es la temperatura ms baja a la cual los vapores sobre el lquido pueden ser encendidos por una llama abierta. Vale la pena anotar que el riesgo de fuego en el punto de chispa es muy pequeo. No solo el aceite debe ser calentado a esa temperatura, sino que la llama debe estar muy cerca para que se queme el aceite. Los aceites minerales livianos usualmente tienen puntos de chispa por encima de 120C.


Mdulo Unode peligro especfico a la salud y de seguridad. En aceites industriales, los aditivos estn presentes solamente en pequeas cantidades, de tal forma que el peligro es muy reducido. Cualquier riesgo potencial es minimizado con precauciones de sentido comn, tales como, no dejar que la piel entre en contacto con los lubricantes respectivamente y por largos periodos de tiempo, y prevenir la inhalacin o la ingestin accidental. En aquellas aplicaciones donde un lubricante conteniendo aditivos peligrosos, es esencial, que los fabricantes provean informacin clara de los riesgos involucrados y especificar si se requiere de precauciones adicionales de seguridad. Esta informacin se debe dar a conocer a los usuarios mediante hojas de informacin sobre seguridad de los productos y avisos de advertencia sobre los empaques.

CompatibilidadUn lubricante no puede tener ningn efecto indeseable sobre los dems componentes del sistema. Por ejemplo, debe ser compatible con cualquier sello usado para confinar el lubricante, con mangueras utilizadas para transferir el lubricante de un campo neutro y con cualquier pintura, plstico o adhesivo con el cual pueda entrar en contacto.

ToxicidadLos lubricantes no deben obviamente causar dao alguno a la salud. Los lubricantes ms comnmente usados estn basados en aceites minerales altamente refinados los cuales son materiales relativamente poco nocivos, especialmente si se tiene contacto con ellos por poco tiempo. Sin embargo, stos contienen aditivos que presentan algn tipo

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinRESUMEN DE LA SECCION DOSDe los lubricantes se espera que lleven a cabo muchas funciones. Entre las ms importantes estn, reducir la friccin y el desgaste, proteger y mantener la limpieza de las superficies lubricadas. La mayora de los lubricantes estn basados en aceites minerales pero otros lquidos, slidos y gases pueden ser usados como lubricantes. La propiedad ms importante de un lubricante lquido es su viscosidad o resistencia a fluir. Los aceites para motores de combustin interna estn clasificados, por el sistema SAE, en diez grados de viscosidad, cada grado cubre un rango de viscosidades a temperatura especfica. Los aceites multgrados satisfacen los requerimientos de ms de un grado. Los aceites para engranajes automotrices estn clasificados en grados de acuerdo a su viscosidad por el sistema SAE similar. Los grados definidos son diferentes e independientes a los grados especificados para aceites de motor. Las viscosidades de los aceites industriales pueden ser clasificadas de acuerdo al sistema supervisado por la ISO. La viscosidad de un lquido disminuye con la temperatura y la dimensin del cambio est descrita por el ndice de viscosidad.


Mdulo UnoEl ndice de viscosidad se determina de las medidas de viscosidad a 40C y 100C y est normalmente entre el rango 0 a 100. Las viscosidades de los aceites con bajo ndice de viscosidad cambian ms con la temperatura que las viscosidades de aceites con altos ndices de viscosidad. Adems de la viscosidad y el ndice de viscosidad, otras propiedades de los aceites que influencian su habilidad para llevar a cabo otras funciones incluyen: punto de fluidez, estabilidad trmica y qumica, habilidad para proteger contra la corrosin, emulsificacin, demulsificacin, inflamabilidad, compatibilidad, toxicidad.



Mdulo Uno

Seccin TresQUE HAY EN UN LUBRICANTE?La mayora de los lubricantes estn basados en aceites minerales e incluyen algunos aditivos para mejorar o modificar su desempeo. Esta seccin empieza revisando las razones que hacen de los aceites minerales buenos lubricantes. Luego miraremos la composicin qumica de los lubricantes y como influyen en sus propiedades. Finalmente, se describen los ms importantes aditivos usados en lubricantes. Cuando usted haya estudiado la informacin clave de esta seccin ser capaz de: Listar las tres razones ms importantes por las que los aceites minerales son los ms ampliamente usados como lubricantes y nombrar al menos cinco ventajas que poseen. Especificar los tipos de compuestos ms importantes encontrados en los aceites minerales. Indicar como la composicin de un aceite mineral influye en sus propiedades y estabilidad. Nombrar los aditivos ms importantes, explicar cuando y porqu son necesarios y describir sus principales funciones. Si estudia la informacin complementaria Usted ser capaz de: Especificar las etapas ms importantes en la fabricacin de un lubricante de base aceite y resumir el propsito de cada etapa. Explicar no solo que hacen los aditivos sino cmo lo hacen.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinACEITES BASES Y ADITIVOSLa gran mayora de los lubricantes son fabricados con aceites minerales, estos son aceites obtenidos del petrleo crudo. Originalmente, los aceites lubricantes minerales eran simplemente aquellas fracciones de viscosidad adecuada obtenidas durante la destilacin del petrleo. Hoy en da, la fabricacin de lubricantes es un proceso mucho ms complicado. El proceso involucra tpicamente varas etapas de refinacin y mezcla para la produccin de aceites bases de propiedades adecuadas. Los aceites bases por s mismos no son capaces de llevar acabo todas las funciones requeridas para un lubricante. Por lo tanto, se le deben agregar aditivos al aceite base para lograr el lubricante final. Los aditivos deben mejorar las propiedades del lubricante o impartirle completamente unas nuevas caractersticas.


Mdulo UnoPorqu utilizar aceites minerales?Los aceites minerales son ampliamente usados como lubricantes debido a que poseen tres propiedades crucialmente importantes: Tienen caractersticas de viscosidad adecuadas. Son refrigerantes efectivos debido a su alta conduccin del calor y tienen alto calor especfico. Tienen la habilidad de proteger contra la corrosin. Adems, los aceites minerales: Son relativamente de bajo costo y satisfactorios. Son comparativamente estables al calor y a la descomposicin trmica. Son compatibles con la mayora de los componentes usados en los sistemas de lubricacin. Son virtualmente poco peligrosos. Pueden ser mezclados con otros aceites y una gran variedad de aditivos para extender o modificar sus propiedades y pueden ser fabricados para producir las caractersticas fsicas requeridas.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinACEITES BASESLos aceites bases lubricantes son producidos a partir de la refinacin del petrleo crudo y la mezcla con productos refinados. Los aceites crudos son mezclas complejas de compuestos qumicos. Sus composiciones varan considerablemente dependiendo de sus orgenes. Como usted espera, las propiedades de aceites bases producidas de diferentes crudos varan tambin considerablemente. Combinando aceites bases en varias proporciones, es posible producir un gran nmero de mezclas con una gran variedad de viscosidades y propiedades qumicas. Como las propiedades de un aceite base son principalmente una consecuencia de su composicin qumica, vale la pena mirar un poco ms de cerca los componentes de un aceite mineral. Todos los aceites minerales consisten principalmente de hidrocarburos, compuestos qumicos formados por elementos de carbono e hidrgeno solamente. Hay tres tipos de bsicos de hidrocarburos: Alcanos, cicloalcanos y aromticos.


Mdulo UnoHidrocarburos: molculas formadas de carbono e hidrgeno

Alcanos

Cicloalcanos

Aromticos

Cicloalcanos (naftnicos)Los tipos de hidrocarburos ms frecuentemente encontrados en los aceites lubricantes, son los cicloalcanos (anteriormente llamados naftnicos), tienen molculas en las cuales algunos de sus tomos de carbono estn configurados en anillos. Estos compuestos son menos estables que los alcanos y sus viscosidades son ms sensibles a los cambios de temperatura. Sin embargo, tienen muy buenas propiedades de flujo a bajas temperaturas. Son igualmente buenos solventes y buenos lubricantes de capa lmite, esto es, que son capaces de lubricar superficies que estn en contacto bajo cargas pesadas.

AlcanosEstos compuestos, anteriormente llamados parafinas, estn conformados por cadenas rectas o ramificadas de tomos de carbono. Son muy estables al calor y a la oxidacin. Tienen alto ndice de viscosidad, pero relativamente malas propiedades de flujo a bajas temperaturas.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinAromticosComo los cicloalcanos, los aromticos contienen anillos de tomos de carbono. Sin embargo, tienen una baja proporcin de hidrgeno. Los aromticos son buenos solventes y buenos lubricantes de capa lmite, pero tienen pobres caractersticas de viscosidad y son ms fcilmente oxidados para crear cidos y lodos. Adems de su contenido de hidrocarburos, los aceites minerales pueden tener pequeas cantidades de compuestos tales como oxgeno, nitrgeno y azufre. Muchos de estos compuestos no son estables al calor y a la oxidacin y pueden promover la formacin de lacas, barniz y otros depsitos.


Mdulo Uno

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinLA FABRICACION DE ACEITES LUBRICANTESa fabricacin de aceites lubricantes es un com plejo proceso multi-etapas. Algunos de los pasos importantes los resaltamos aqu.


Mdulo UnoLa fraccin menos voltil, llamada aceite residual, contiene grandes cantidades de compuestos que poseen oxgeno, nitrgeno y azufre. Estos, llamados asfaltenos, son removidos mediante un proceso de desasfaltacin. El propano es mezclado con el aceite y disuelve la mayora, pero no todos los asfaltenos, los cuales pueden ser separados posteriormente. El aceite residual y otras fracciones son luego tratadas mediante extraccin con solventes. En esta operacin el aceite base es mezclado con solvente que disuelve la mayora de los aromticos y algunos son compuestos indeseables. Los alcanos y cicloalcanos no son disueltos y pueden ser separados. El producto en esta etapa es algunas veces llamado refinado. El aceite resultante tiene un ndice de viscosidad mayor y mejor estabilidad a la oxidacin que el aceite original.

L

El primer paso de la mayora de los procesos de refinacin es la destilacin atmosfrica en la cual el petrleo crudo es calentado en una caldera a 400C. Una mezcla de gases y lquidos es producida, la cual pasa a una torre de fraccionamiento o condensadora. Algunos gases pasan sin condensar, pero los restantes se condensan en la columna, lquidos de diferentes puntos de ebullicin son recolectados a diferentes alturas, de donde pueden ser extrados. Estos son los materiales iniciales para la fabricacin de una variedad de combustibles. El residuo lquido de la primera destilacin, el cual se recupera en el fondo de la columna, es material bruto para la fabricacin de aceites lubricantes. Este, es sometido a una segunda destilacin, otra vez bajo presin reducida (destilacin al vaco), y separado en otras fracciones. La fraccin ms voltil es usada como combustible, el residuo es usado para la produccin de aceites pesados y productos asflticos, mientras que las fracciones intermedias proveen el aceite base para la fabricacin de aceites lubricantes. Hasta cuatro fracciones de aceites bases lubricantes son producidas y cada una sufre un tratamiento posterior.



Mdulo UnoLa produccin de un aceite base satisfactorio es generalmente una cuestin de compromiso. Por ejemplo, donde se requiere un aceite de alto ndice de viscosidad, una mezcla que contenga alta proporcin de alcanos puede parecer la mejor seleccin. Esto sin embargo, har que probablemente tenga pobres caractersticas para el flujo a bajas temperaturas y por lo tanto ser inadecuado para utilizarlo en estas condiciones de operacin. Por otro lado, una mezcla que contenga una alta proporcin de cicloalcanos y fluya en fro, tendr bajo ndice de viscosidad. Donde sea importante alto ndice de viscosidad y flujo a baja temperatura, ser necesario balancear el contenido de alcanos y cicloalcanos, cuidadosamente y producir una mezcla que provea la solucin ptima a los requerimientos crticos. Un compromiso similar tiene que ser hecho sobre el contenido de aromticos del aceite base. Incrementando la proporcin de aromticos, se mejora la solvencia y las propiedades de lubricacin de capa lmite. Sin embargo, un alto contenido de aromticos disminuye el ndice de viscosidad y reduce ms significativamente la estabilidad a la oxidacin. Nuevamente, los mtodos de refinacin y mezcla sern escogidos para dar las ptimas cualidades para la aplicacin en particular.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinLA FABRICACION DE ACEITES LUBRICANTES (continuacin)siguiente paso E lel alto punto dees el desparafinado en el cual fusin de los alcanos es re-


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movido y las propiedades de flujo a baja temperatura son mejoradas. En la tcnica convencional de desarrollo con solventes, el aceite base es mezclado con un solvente adecuado y enfriado. La parafina se solidifica y es separada y el aceite es filtrado. La tcnica de desparafinado cataltico, el cual logra el mismo objetivo pero de forma diferente, puede ser utilizado como alternativa. En este proceso la estructura molecular de los alcanos de alto punto se fusin es alterado por un tratamiento con hidrgeno en presencia de un catalizador. Para ciertos tipos de aceites bases, el contenido de aromticos y asfaltenos necesita ser reducido an ms. Esta limpieza es usualmente realizada mediante la hidrogenacin, en el cual el aceite es tratado bajo presin con hidrgeno en presencia de un catalizador. El aceite base refinado est ya listo para mezclarse con otros aceites bases y reforzarse con aditivos para la produccin de lubricantes terminados.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinADITIVOSLas maquinarias modernas tienen alta demanda de lubricantes. Con el objeto de cumplir con estas demandas la mayora de los lubricantes industriales contienen aditivos bases o confieren propiedades adicionales. Hay muchos tipos de aditivos, algunos de los cuales pueden cumplir varias funciones. La combinacin de aditivos en un lubricante depende del uso que se vaya a dar al mismo. Es conveniente dividir los aditivos en tres categoras: Aditivos que modifican el desempeo del lubricante. Aqu se incluyen los mejoradores de ndice de viscosidad y los depresores del punto de fluidez. Aditivos que protegen el lubricante. Comprenden los agentes antioxidantes y antiespumantes. Aditivos que protegen la superficie lubricada. A este grupo pertenecen los inhibidores de corrosin, los inhibidores de herrumbre, los detergentes, dispersantes y aditivos antidesgaste.


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Introduccin a los lubricantes y la lubricacinAditivos que modifican el desempeo de un lubricanteMejoradores de ndice de viscosidad son agregados a los aceites bases para reducir los cambios de viscosidad con la temperatura. Son tiles donde un lubricante tiene que desempearse satisfactoriamente sobre un rango de temperaturas. Por ejemplo, los aceites de motor utilizados en climas fros, deben ser lo suficientemente "delgados" para permitir que la mquina arranque fcilmente y lo suficientemente "gruesos" para lubricar eficientemente a las altas temperaturas generadas durante el trabajo del motor. La mayora de los aceites multgrados son tratados con mejoradores de ndice de viscosidad y son capaces de desempearse mejor en una mayor variedad de temperaturas que los aceites sin tratar. Depresores del punto de fluidez son utilizados para minimizar la tendencia del aceite mineral a congelarse o solidificarse cuando se enfra. Son aditivos necesarios para la mayora de aceites operando a bajas condiciones de temperatura.1000


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200 Viscosidad cinemtica cStAceite mineral con mejorador de ndice

50

de viscosidad

10 Aceite mineral puro 3

0

o

CBajooC

Temperaturas

100

o

CSAE W

220

o

C

Segn Grado

Variacin de la viscosidad con la temperatura



Mdulo UnoMs grave an, una permanente prdida de viscosidad puede ocurrir si la rata de corte es suficiente para romper las molculas del polmero fsicamente en pequeas unidades. La oxidacin del polmero puede tambin ocurrir y afectar adversamente su habilidad para adelgazar el aceite. Depresores de punto de fluidez, son usualmente polmeros de alto peso molecular compuestos, alquiloaromticos de bajo peso molecular. con el objeto de entender como trabajan, es necesario apreciar que pasa con el punto de fluidez. Cuando un aceite mineral enfriado varias fracciones de parafina empiezan a cristalizarse. Los cristales de parafina forman cadenas de lminas y agujas, el cual atrapa el lquido remanente y dificulta el flujo. Los depresores del punto de fluidez se cree que actan formando una pelcula sobre los cristales de parafina. Esto no evita que se cristalicen pero si evita que se junten para formar una red tridimensional. Las propiedades para el flujo a baja temperatura son entonces mejoradas.Molculas de Polmero

LOS ADITIVOSos mejoradores de ndice de viscosidad son usualmente polmeros de largas cadenas tales como los polisobutilenos, polimetacrilatos y olefinas copolmeras. Todos estos incrementan la viscosidad de un aceite base. A bajas temperaturas las molculas de polmeros tienden a enrollarse, pero a medida que la temperatura se incrementa se desenrollan. Este efecto tiende a restringir el movimiento de las molculas de aceite, "espesando" el aceite y por tanto, acta en contra de la disminucin de la viscosidad del aceite base.

L

Algunos tipos de mejoradores de ndice de viscosidad tambin tienen propiedades dispersantes. La viscosidad de un aceite que contiene mejorador del ndice de viscosidad depende de la velocidad a la cual se hace fluir. Puede disminuir dramticamente si el aceite es cortado rpidamente como por ejemplo, en un cojinete de alta velocidad. Este efecto debe ser tenido en cuenta cuando se planea usar aceite multgrado La disminucin de la viscosidad con la rata de corte puede ser temporal o permanente. Una prdida temporal de viscosidad se desarrolla cuando altas ratas de corte fuerzan a las molculas grandes de polmero a alinearse en la direccin del flujo.

Incremento de la temperatura

Aceite asociado con Polmeros

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinAditivos que protegen el lubricanteAntioxidantes mejoran la estabilidad a la oxidacin del lubricante y son particularmente importantes en aceites que se calientan durante su operacin. Son ampliamente usados; virtualmente todos los aceites que contienen aditivos contienen algn antioxidante. Cuando un aceite mineral es expuesto al oxgeno del aire, ste reacciona formando cidos orgnicos, lacas adhesivas y lodos. Los cidos pueden causar corrosin, las lacas pueden ocasionar que las partes mviles se adhieran una contra la otra, y los lodos espesan el aceite y pueden taponar orificios, tuberas, filtros y otros componentes del sistema de lubricacin. Las reacciones de oxidacin dependen de la cantidad de oxgeno que entra en contacto con el aceite. Eso tiene lugar ms rpidamente a altas temperaturas y son tambin promovidas por la humedad y otros contaminantes presentes en al aceite tales como el polvo, partculas de metal, herrumbre y otros productos de la corrosin. Los antioxidantes bloquean las reacciones de oxidacin y disminuyen el deterioro de un lubricante. Tienen una accin especfica la cual contina mientras est presente en el aceite, an en pequeas concentraciones. Pero una vez haya terminado, el aceite empieza a oxidarse rpidamente. Por lo tanto es esencial que un aceite sea cambiado antes que sus propiedades antioxidantes se terminen.


Mdulo UnoAgentes antiespuma previenen la formacin de espumas en el aceite, los lubricantes altamente refinados usualmente no forman espuma. Sin embargo, sta no se puede desarrollar en presencia de ciertos contaminantes, especialmente en mquinas donde hay exceso de batido y agitacin. La espuma incrementa la exposicin de un aceite al aire y promueve la oxidacin. Tambin puede causar que se pierda aceite del sistema a travs de los ductos de venteo y ms seriamente reduce la eficiencia en lubricacin ya que una pelcula de espuma es un lubricante menos efectiva que una capa continua de aceite. La espuma en fluidos hidrulicos, incrementa la compresibilidad, reduciendo as su capacidad para transmitir potencia eficiente.



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LOS ADITIVOSntioxidantes son de dos tipos; para entender como funcionan necesitamos conocer un poco acerca del mecanismo de las reacciones en las cuales los aceites son oxidados. En estas reacciones, la oxidacin inicialmente conduce a la formacin de compuestos conocidos como perxidos orgnicos. Estos reaccionan con otras molculas de hidrocarburos para oxidarlas y producir ms perxidos. Por lo tanto, la reaccin en cadena contina estrictamente; particularmente cuando hay metales presentes para actuar como catalizadores.

A

Aceite + Oxgeno

Perxidos orgnicosAceite + Oxgeno en presencia de metales

Productos Orgnicos + Perxidos OrganicosLa oxidacin del aceite

Un tipo de antioxidante, los destructores de perxido, reaccionan preferencialmente con los perxidos orgnicos interrumpiendo as la reaccin en cadena que se hubiera podido iniciar. Estos compuestos son generalmente fenoles o aminas. El segundo tipo de oxidantes, los desactivadores metlicos, reaccionan con las superficies y con las partculas de metal en el aceite para bloquear su efecto cataltico. Los desactivadores metlicos son usualmente compuestos orgnicos solubles que contienen azufre o fsforo. Los agentes antiespuma, son usualmente compuestos de silicona tales como el dimetil silicona. Ellos reducen la tensin interfacial del aceite de tal forma que las burbujas de aceite se rompen tan pronto como son formadas y por lo tanto no se tiene formacin de espuma.

Destructores de perxidos bloquean la reaccin aqu

Aceite + OxgenoMetales deactivadores bloquean la reaccin aqui

Perxidos orgnicosAceite + Oxgeno en presemcia de metales

Productos Orgnicos + Perxidos OrganicosReaccin de anti-oxidantes

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinAditivos que protegen la superficie lubricadaLos inhibidores de corrosin protegen las superficies del ataque qumico ejercido por los cidos (corrosin), que se encuentran como contaminantes en el lubricante y provienen principalmente de la oxidacin del aceite y de los combustibles quemados en los motores de combustin interna. Los inhibidores de corrosin son usualmente componentes fuertemente bsicos solubles en aceite, los cuales reaccionan con los cidos neutralizndolos. Inhibidore de herrumbre son inhibidores de corrosin especialmente diseados para inhibir la accin del agua en metales ferrosos. Son necesarios en aceites de turbinas y aceites hidrulicos ya que estos tipos de aceite se contaminan inevitablemente con agua. Detergentes son aplicados a los aceites de motor para cumplir las siguientes funciones: Reducir la formacin de depsitos de carbn y lacas de altas temperaturas, evitar el pegamiento del anillo del pistn y proveer una reserva de basicidad para neutralizar los cidos formados durante la combustin. Tambin deben tener propiedades antioxidantes y antiherrumbre. Dispersantes son agregados a los aceites para mantener en suspensin cualquier contaminante, tales como, holln y productos de degradacin.


Mdulo UnoPor lo tanto inhiben la formulacin de conglomerados de partculas que puedan bloquear los conductos y los filtros, adems evitan que sean depositados sobre las superficies donde pueden inferir con la lubricacin y la transferencia de calor. Agentes antidesgaste son necesarios cuando la lubricacin hidrodinmica no puede ser mantenida y se presenta algn tipo de contacto metal-metal entre las superficies mviles. Es usual distinguir dos tipos de agentes antidesgaste: Aditivos antiabrasivos y aditivos de extrema presin. Los aditivos antiabrasivos son compuestos absorbidos por las superficies metlicas para formar una pelcula protectora que previene el contacto directo metal-metal y reduce considerablemente la friccin y el desgaste. Los aditivos de extrema presin o EP son requeridos en situaciones de carga severa, cuando los aditivos antiabrasivos no son efectivos. Tales condiciones son frecuentemente encontradas en los dientes de los engranajes de acero-sobre-acero altamente cargados. Los aditivos EP son estables a las temperaturas que se generan, por ejemplo, cuando dos dientes se deslizan uno sobre el otro, se descomponen formando productos que reaccionan con el metal creando una pelcula protectora de aceite.



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LOS ADITIVOSos inhibidores de herrumbre son comn mente cidos orgnicos que se adhieren fuertemente a las superficies metlicas protegindolas de los ataques.

L

Los aditivos detergentes consisten en molculas de jabones orgnicos que rodean un corazn bsico inorgnico. Las molculas de jabn contribuyen a las propiedades de detergencia y antioxidantes de los aditivos, mientras que la basicidad contrarresta los productos cidos de la combustin y controla el desarrollo de herrumbre en el motor. Los dispersantes son usualmente molculas de cadenas largas las cuales tienen una "cabeza" hidroflica (receptora de agua) y una cola hidrofbica (repele el agua).Cola del Hidrocarburo

La accin de los dispersantes

El extremo hidroflico tiende a adherirse a las partculas sucias, dejando las colas hidrofbicas extendidas hacia el aceite. As se mantienen separadas las partculas contaminantes. Aditivos antiabrasivos, son qumicos orgnicos de largas cadenas polares tales como alcoholes y cidos grasos. Estos son absorbidos sobre las superficies metlicas para dar una capa delgada de molculas en las cuales las cadenas de hidrocarburos estn orientadas perpendicularmente a la superficie. Este arreglo provee una efectiva lubricacin de capa lmite cuando el espesor de la capa es reducido por una carga pesada. Aditivos de extrema presin son compuestos que contienen cloruros, azufre o fsforo. A temperaturas de 300C o ms (la cual se puede generar cuando un diente choca con otro), estos compuestos se deterioran y reaccionan para formar una pelcula qumica.

Molculas de jabones

Base

Cabeza Inica

Detergentes



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s s s s

s

s s

s s s s s

s s

s

Formacin de una capa orgnica sobre una superficie de hierro por adsorcin de un compuesto antidesgaste

Formacin de una pelcula qumica despus de la reaccin de un aditivo de EP con una superficie de hierro

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinFORMULACIONLa mayora de los lubricantes modernos consisten en una combinacin de varios aceites bases y muchos aditivos. La mezcla o formulacin de estos constituyentes para producir el mejor producto para una aplicacin especfica, puede ser una tarea complicada. Es casi siempre necesario comprometer los requerimientos crticos de desempeo, la compatibilidad y los costos. Ya hemos visto cmo la mezcla de los aceites bases involucran el balanceo de su contenido de alcanos y cicloalcanos con el flujo ptimo, la solvencia y propiedades lubricantes. Un balance similar es requerido cuando se mezclan aditivos. Cada aditivo debe ser compatible con los otros ingredientes de la formulacin, de otra manera ser inevitablemente no efectivo. La compatibilidad completa puede ser difcil de lograr. Adems es obviamente importante desde el punto de vista comercial minimizar los costos del proceso de formulacin y del producto final. Una vez una formulacin ha sido desarrollada, es esencial, averiguar si trabajar bien y seguramente en la aplicacin para la cual fue diseada. Medidas de las propiedades fsicas (tales como al viscosidad y el ndice de viscosidad) y de las propiedades qumicas (tales como acidez y la estabilidad trmica) pueden dar una gua sobre esto. Sin embargo, si el lubricante o la aplicacin a la cual se dirige, es totalmente inusual, es necesario realizar una prueba de desempeo.


Mdulo UnoEn una prueba de desempeo, se simulan las condiciones bajo las cuales el lubricante se espera que opere. La prueba puede usar el equipo de servicio bajo condiciones reales o mas probablemente, llevarse acabo en diseos especiales de laboratorio. Cualquiera que sea el mtodo usado, la evaluacin de los resultados deber involucrar el desarme del equipo y examinar de cerca las piezas al igual que un anlisis detallado de las condiciones del lubricante durante y despus de la prueba. Algunas de las investigaciones que se han llevado acabo ms comnmente son descritas en la siguiente seccin.

Formulacin - algunas preguntas deben ser contestadasDesempeo Que tan bueno, es suficientemente bueno ? Es este producto para uso general ? Hay requerimientos especiales ? Que compromisos pueden ser hechos ? Compatibilidad Las propiedades de cualquier aditivo: Aumentan unas con otras ? Se anulan entre si ? Es la formacin estable ? En uso ? En almacenaje ? Costos: Cuanto costar la formulacin: En desarrollarla ? En probarla ? En hacerla ? Cuanto pagar el usuario: Por un producto adecuado ? Por un producto que excede especificaciones ?

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinEl desarrollo de una formulacin de un lubricante tpico puede requerir un nmero de pruebas diferentes, cualquiera de las cuales pude sugerir la necesidad de reformular el producto y llevar acabo ms pruebas. Un proyecto de formulacin completa puede tomar un ao o ms y los costos pueden subir de un cuarto de milln de libras esterlinas. No hay muchas compaas que tengan la habilidad y los recursos necesarios para llevar acabo este tipo de programas. Cada lubricante con marca "Internacional Shell" tiene una formulacin que ha sido desarrollada y probada de esta forma. Nuestros clientes pueden estar seguros que nuestros productos harn el trabajo para el que fueron diseados, eficiente, rentable y confiablemente.


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Introduccin a los lubricantes y la lubricacinRESUMEN DE LA SECCION TRESLa mayora de los aceites son hechos de aceites minerales e incluyen aditivos para modificar las propiedades de los aceite bases. Los aceites minerales son particularmente adecuados para usarlos como lubricantes por sus caractersticas de viscosidad, su habilidad para transferir calor eficientemente y su habilidad para proteger contra corrosin. Los aceites minerales tambin tienen la ventaja de ser econmicos, fcilmente accequibles, compatibles con la mayora de los materiales, virtualmente seguros, usualmente miscibles con otros aceites y aditivos y pueden ser fabricados para ser consistentes con estndares de calidad y desempeo. Los aceites minerales son derivados del petrleo crudo. Estn fundamentalmente compuestos por hidrocarburos de los cuales hay tres tipos bsicos: Alcanos, cicloalcanos y aromticos. Los lubricantes con alto contenido de alcanos son muy estables al calor y la oxidacin y tienen alto ndice de viscosidad. Los lubricantes con alto contenido de cicloalcanos son menos estables y tienen un bajo ndice de viscosidad pero tienen buenas propiedades de flujo a bajas temperaturas.


Mdulo UnoLos aceites y extractos con un alto contenido de aromticos, son fcilmente oxidados y tienen pobres caractersticas de viscosidad Los aditivos son adicionados a los aceites lubricantes para modificar sus propiedades. Los aditivos que modifican el desempeo de los lubricantes incluyen mejoradores de ndice de viscosidad y depresores del punto de fluidez. Los aditivos que protegen al lubricante de tal forma que pueden continuar desempeando sus funciones incluyen los antioxidantes y los agentes antiespuma. Los aditivos que protegen la superficie lubricada incluyen los inhibidores de corrosin, los inhibidores de herrumbre, detergentes, dispersantes, aditivos antiabrasivos y aditivos de extrema presin. La formulacin de un lubricante involucra consideraciones de desempeo, compatibilidad y costos. Pruebas de desempeo son esenciales para la evaluacin de los nuevos lubricantes o lubricantes existentes en nuevas aplicaciones.



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Seccin CuatroEL LUBRICANTE ADECUADO PARA EL TRABAJOLa seccin final de este mdulo estudia dos temas importantes. Primero examinaremos los principios involucrados en la escogencia de el lubricante adecuado para una aplicacin en particular. Luego miramos las pruebas que deben realizarse para evaluar el desempeo de un lubricante y asegurar que contina haciendo el trabajo esperado. Cuando usted haya estudiado la informacin clave de esta seccin ser capaz de: Enumerar las preguntas ms importantes a ser resueltas cuando se selecciona un lubricante y explicar su significado. Resumir los pasos a seguir en la prctica cuando se recomienda un lubricante Shell, cuando se conoce dnde se va a utilizar, cuando es una alternativa a un producto existente. Mencionar ocho pruebas utilizadas para monitorear el desempeo de un lubricante y resumir su relevancia. Si estudia la informacin complementaria usted ser capaz de: Indicar los rangos de viscosidad de los aceites usados en aplicaciones tpicas. Explicar como se selecciona en la prctica la viscosidad ptima y el grado de viscosidad de un aceite. Revisar las propiedades y la composicin requerida de los lubricantes usados para cojinetes, engranajes, sistemas hidrulicos y motores de combustin interna. Describir los principios detrs de las pruebas usadas para monitorear un lubricante.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinLA SELECCION DE LOS LUBRICANTESPrincipios Varios factores deben ser tenidos en cuenta cuando se escoge un lubricante. Los ms importantes son la aplicacin especfica, las condiciones de operacin y los costos. Con estos factores en mente, el lubricante adecuado puede, en principio, ser escogido con la siguiente ayuda de la siguiente lista de chequeo: 1. Cul es la viscosidad ms adecuada a la temperatura de operacin? Hasta donde concierne a la lubricacin actual la propiedad ms importante de un lubricante es la viscosidad (o, en el caso de una grasa, su consistencia). La mejor viscosidad para una aplicacin en particular puede ser determinada mediante clculos, pero la experiencia prctica algunas veces proporciona una gua til. Muchos parmetros de diseo influyen en la escogencia final, pero el objetivo usual es seleccionar un lubricante con la mnima viscosidad capaz de soportar la carga aplicada, minimizando as el consumo de energa. Es importante recordar qu es la viscosidad a la temperatura de operacin. Por ejemplo, suponga que la lubricacin ms eficiente de un cojinete simple requiere de un aceite con una viscosidad de 10 cSt. Si el cojinete va a trabajar a 100C, el aceite debe tener una viscosidad de 10 cSt a 100C. Si por otro lado, el cojinete va a trabajar a -30C, el aceite debe


Mdulo Unotener una viscosidad de 10 cSt a -30C. Dos aceites muy diferentes son requeridos. Sus viscosidades a temperatura ambiente sera cerca de 300 cSt y 2 cSt respectivamente. 2. Cal es el ndice de viscosidad necesario? Es esencial seleccionar un aceite con adecuado ndice de viscosidad. Aunque la viscosidad a la temperatura normal de trabajo es crticamente importante, el lubricante tambin debe ser capaz de hacer su trabajo sobre un rango de temperatura que oscile entre la temperatura fra inicial hasta la temperatura ms caliente de operacin. No debe ser tan espeso a bajas temperaturas que la mquina no pueda ser arrancada, ni tan delgado a alta temperatura que sea incapaz de proveer una pelcula de lubricacin adecuada. 3. Qu grado SAE ISO de viscosidad de aceite es requerida? Habiendo decidido sobre la viscosidad y el ndice de viscosidad, se determina el grado de viscosidad del lubricante requerido. Esto implica, llevar a una temperatura estndar de referencia la viscosidad que se tiene a la temperatura de operacin y se puede realizar usando las tablas y grficas disponibles. El grado de viscosidad SAE o ISO puede ser entonces seleccionado. Algunas mquinas contienen diferentes componentes a lubricar, por ejemplo, las cajas de engranajes contienen engranajes y cojinetes.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinAlgunos sistemas usan lubricantes para ms de una funcin, por ejemplo, los sistemas hidrulicos utilizan lubricantes para lubricacin y para transmitir potencia. En aplicaciones tales como stas, puede ser posible comprometerse con el grado de viscosidad escogido, de tal forma que el mismo aceite puede ser usado para todos los propsitos. En la prctica una variacin de 30 a 50 % de la viscosidad ideal es usualmente posible. As, un aceite con grado de viscosidad ISO 68 puede ser usado para cubrir el rango de viscosidades entre ISO VG 46 a ISO VG 100. 4. Cuales aditivos son necesarios? Los aceites lubricantes se deterioran durante su uso por diferentes razones. Por lo tanto la mayora de los lubricantes contienen aditivos para combatir el deterioro y extender la vida til de el aceite. Los aditivos son tambin para mejorar las propiedades particulares de un aceite. Muchos aceites contienen antioxidantes, dispersantes e inhibidores de corrosin. Otros aditivos, tales como mejoradores de ndice de viscosidad, depresores de punto de fluidez, agentes antiespuma y aditivos antidesgaste, pueden ser requeridos dependiendo de la aplicacin. En comparacin a los costos del aceite base, los aditivos son unos ingredientes costosos. Por lo tanto, solamente se agregan a los lubricantes si su inclusin puede ser justificada sobre la base del mejoramiento del desempeo y de la economa en su uso.


Mdulo Uno5. Qu factores de costos necesitan tenerse en cuenta?El precio de un lubricante es claramente un factor importante, pero el precio solo no debe ser determinante para la seleccin de un aceite. Los sistemas de lubricacin de las mquinas modernas son usualmente diseados para que una gama amplia de lubricantes puedan ser usados en ellos. Es muy fcil seleccionar l lubricante ms barato que parece hacer l trabajo requerido en una aplicacin dada. Sin embargo es necesario, asegurarse que l aceite continuar lubricando eficientemente por un perodo largo de tiempo. Un aceite debe juzgarse en trminos costos totales de operacin y mantenimiento de la maquinaria por largos perodos de tiempo. As la lubricacin con un aceite barato que tiene que ser cambiado a intervalos frecuentes puede pronto volverse ms costoso que usar el aceite de precio elevado con una larga vida de servicio. Ms serio an, usar un aceite barato puede conducir a fallas mecnicas que podran costar mucho ms que el costo adicional de un lubricante de mayor valor.

La lubricacin de un equipo especfico En los mdulos subsiguientes de este programa estaremos estudiando en detalle los lubricantes utilizados para propsitos especficos describiendo qu deben hacer estos lubricantes y qu propiedades deben tener. En la siguiente pgina s describen brevemente los requerimientos de lubricacin de algunas aplicaciones comunes con l fin de resaltar los principios anteriores.



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ESCOGER EL ACEITE ADECUADOas vicosidades de los aceites en servicio para variedad de aplicaciones tpicas se renen en la siguiente tabla:

L

Una grfica tpica para determinacin del grado de viscosidad ISO a 40C del lubricante requerido se reproduce abajo:Viscosidad cinemtica en Centistokes

Aplicacin

Rango de viscosidad (cSt) a la temperatura global de operacin 10 - 50 10 - 50 10 - 50 20 - 100 10 - 300 20 - 1500 15 - 1500

3.0 20 50 100 1000 200,0000.05 0.1

ISO 22 ISO 10 ISO 5

ISO 32

Aceite de motor Aceites de turbina Aceites para compresores Aceites hidrulicos Aceite para cojinete de bolas Aceite para cojinete de rodillos Aceite para engranajes

Rango ptimo de viscosidad ISO 100 ISO 68 ISO 46 Viscosidad deseable

0.2

0.5

1.0

2.0

5.0

10.0

20.0

50.0

Termperatura C

Algunos de estos tipos de aceite tienen un rango amplio de viscosidades. En general, se prefieren menores viscosidades a altas velocidades, bajas cargas y en sistemas cerrados con circulacin total de aceite.50,000 10,000Disminucin del dimetro

Se han diseado y publicado guas para ayudar a la seleccin de la viscosidad ptima en ampliaciones particulares. Se ilustran algunos ejemplos tpicos.

100010

20,000

Velocidad (rpm)

5,000 2000 1000 500 200 100 2

mm

50 mm 1 . 20 00 m 0 mm m. .

di 20 me mm tro .

5

10

20

50 100 200

500

Incremento 500 de la carga 200 100 50 20 10 5 2 1 0.05 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0

Viscosidad a la temperatura de operacin (C )

5.0 10.0 20.0

50.0

Viscosidad a la temperatura de operacin (cSt)

Velocidad en la lnea pitch (m/s)



Mdulo UnoLos engranajes cerrados son generalmente lubricados con aceite. Siempre estn soportados por cojinetes de tal forma que l lubricante debe ser adecuado tanto para engranajes como para cojinetes. Aceites minerales sin aditivos son satisfactorios para muchas situaciones. A altas velocidades, los aceites con bajas viscosidades conteniendo antioxidantes y agentes antiespuma pueden ser requeridos. Lubricantes para engranajes con ms carga deben contener aditivos de extrema presin. Los aceites que contienen aditivos de extrema presin (EP) son utilizados para engranajes trabajando bajo las cargas ms pesadas, particularmente si s espera tener cargas de choque. Aceites hidrulicos El aceite en sistemas hidrulicos, es usado tanto para la lubricacin como para la transmisin de potencia. Debe ser lo suficientemente viscoso para lubricar las partes mviles eficientemente, pero lo suficientemente delgado para actuar como un refrigerante eficiente. Debe tener tambin buenas propiedades de liberacin de aire y resistencia a la espuma, de no ser as, la compresibilidad del aceite se incrementara y afectara su habilidad para actuar como un medio hidrulico. Una buena separacin de agua o demulsibilidad, es otra propiedad para limitar l dao causado a las vlvulas, bombas y cojinetes por l agua. Aceites minerales altamente refinados satisfacen todos estos requerimientos. Con el objeto de evitar

LA LUBRICACION DE UN EQUIPO ESPECIFICOLa lubricacin de cojinetes En cojinetes planos la funcin principal de un lubricante es reducir la friccin y actuar como refrigerante. Un aceite mineral simple es en general, completamente satisfactorio para estos propsitos. La adicin de los antioxidantes e inhibidores de corrosin puede ser benfica en condiciones ms exigentes. La seleccin de el aceite est determinada por la viscosidad, a no ser que l cojinete opere en un rango amplio de temperaturas. El ndice de viscosidad entonces s vuelve en un factor importante. Los aceites y grasas pueden ser usadas para lubricar cojinetes de rodillos. La grasa tiene la ventaja de proveer sellado efectivo contra la prdida de lubricante y la entrada de contaminantes. Sin embargo, el aceite es una mejor seleccin para cojinetes que operan a altas temperaturas y altas velocidades. La lubricacin de los engranajes Los engranajes abiertos son usualmente lubricados con aceites. Para asegurar que los aceites no se salgan a altas velocidades, se utilizan lubricantes viscosos conteniendo aditivos adherentes. Las grasas tambin pueden ser usadas.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacincorrosin interna, antioxidantes e inhibidores de corrosin, son generalmente adicionados a los aceites minerales usados en sistemas hidrulicos, junto con los aditivos antidesgaste. Aceites para motores de combustin interna Los aceites para motores de combustin interna son diseados para que lubriquen, refrigeren, protejan contra la corrosin, mantengan la limpieza y ayuden al sello de los anillos del pistn en l rango de temperaturas de operacin. Los aceites multgrados para motores son formulados con una proporcin sustancial de aditivos que incluyen: Mejoradores de ndice de viscosidad para reducir l adelgazamiento del aceite a altas temperaturas, depresores del punto de fluidez para facilitar l arranque en ambientes fros, antioxidantes para prevenir la oxidacin y la formacin de lodos, agentes antiespuma para prevenir la formacin de espuma a medida que l aceite circula por el motor, inhibidores de corrosin para neutralizar los cidos formados durante la combustin, inhibidores de herrumbre para proteger las superficies lubricadas, detergentes y dispersantes para controlar la formacin de depsitos, suspender los contaminantes productos de la combustin y por lo tanto evitar l bloqueo de los conductos y los filtros, y aditivos antidesgaste para mejorar las propiedades de la lubricacin de capa lmite.


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COMPARACION DE CLASIFICACIONES DE ACEITES POR VISCOSIDAD

NOTA: Las comparaciones deben hacerse dentro de la franja del mismo color. En caso de hacer comparaciones de una franja a otra, debe cumplirse el requisito de que el KVI est entre 90 y 100. Este grfico nicamente compara viscosidades.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinCONVERSION DE UNIDADES DE VISCOSIDADcSt Centistokes SUS REDWOOD GRADOS ENGLER cSt Centistokes SUS


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REDWOOD

GRADOS ENGLER

1.8 2.7 4.2 5.8 7.4 8.9 10.3 11.7 13.0 14.3 15.6 16.8 18.1 19.2 20.4 22.8 25.0 27.4 29.6 31.8 34.0 36.0 38.4 40.6 42.8 47.2

32 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220

30.8 32.2 36.2 40.6 44.9 49.1 53.5 57.9 62.3 67.6 71.0 75.1 79.6 84.2 88.4 97.1 105.9 114.8 123.6 132.4 141.1 150.0 158.8 167.5 176.4 194.0

1.14 1.18 1.32 1.46 1.60 1.75 2.55 2.68 2.81 2.95 3.21 2.55 2.68 2.81 2.95 3.21 3.49 3.77 4.04 4.32 4.59 4.88 5.15 5.44 5.72 6.28

102.2 107.6 118.4 129.2 140.3 151 162 173 183 194 205 215 259 302 345 388 432 541 650 758 886 974 1,082 1,190 1,300

475 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 5,500 6,000

419 441 485 529 573 617 661 705 749 793 837 882 1,058 1,234 1,411 1,587 1,763 2,204 2,646 3,087 3,526 3,967 4,408 4,849 5,290

13.5 14.2 15.6 17.0 18.5 19.9 21.3 22.7 24.2 25.6 27.0 28.4 34.1 39.8 45.5 51 57 71 85 99 114 128 142 158 170

51.6 55.9 60.2 64.5 69.9 75.3 80.7 86.1 91.5 96.8

240 260 280 300 325 350 375 400 425 450

212 229 247 265 287 309 331 353 375 397

6.85 7.38 7.95 8.51 9.24 9.95 10.7 11.4 12.1 12.8

1,405 1,515 1,625 1,730 1,840

6,500 7,000 7,500 8,000 8,500

5,730 6,171 6,612 7,053 7,494

185 199 213 227 242

1,950 2,055 2,165

9,000 9,500 10,000

7,934 8,375 8,816

256 270 284

*Esta tabla compara viscosidades a la misma temperatura.

Introduccin a los lubricantes y la lubricacinRECOMENDACIONES DE LOS FABRICANTESEn la prctica, los fabricantes de todo tipo de plantas y equipos normalmente especifican las propiedades y los estndares de desempeo requeridos de los lubricantes adecuados para los equipos. Una especif

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