CONCEPTOS DE LA LUBRICACIÓN

FUNCIONES BASICAS:

Formar una película entre los componentes en movimiento, para evitar el contacto metálico. La película debe ser suficientemente gruesa para obtener una lubricación satisfactoria, incluso bajo fuertes cargas, variaciones grandes de temperatura y vibraciones;

Proteger contra la corrosión; Obturar (en el caso de la grasa) contra impurezas tales como suciedad, polvo, humedad o agua. Reducir el rozamiento y eliminar el desgaste (*) Disipar calor (*) Dispersar Contaminantes (*)

Cuidadoso balance de propiedades, tanto del aceite de base como de los aditivos.

A-Reducción de la Fricción

Objeto: manteniendo una película de lubricante entre las superficies que se mueven una con respecto de la otra, previniendo que entren en contacto y causen un daño superficial.

Variación del Coeficiente de Fricción (Aprox. Cte.)

-Para metales limpios (terminación superficial ordinaria): aprox 1.

-Para el mismo metal mecanizado: aprox. 0,3.

-Para sistemas bien diseñados y lubricados: tan bajo como 0,005.

-Bajo condiciones muy especiales, se pueden obtener valores tan bajos como 0,000005.

-Para superficies metálicas limpias, en el vacío: tan altos como 200 o más (soldadura en frío).

Pérdida de lubricación:

-Aparición de carga repentina

-Alta carga durante largo tiempo

-Alta temperatura, baja velocidad, o baja viscosidad

Contacto intermitente entre las superficies aumento significativo de la temperatura y posterior destrucción de las superficies en contacto.

Solución: Emplear otras técnicas (Agregado de aditivos formantes de capas protectoras)

Indice de Viscosidad

Los beneficios de un IV más alto son:

Viscosidad más alta a mayor temperatura, lo cual resulta en un menor consumo de aceite y desgaste del motor.

Menor viscosidad a bajas temperaturas, lo cual permite un mejor arranque en frío del motor y menor consumo de combustible durante el calentamiento.

Uso de Aditivos

B-Intercambio de Calor

Acción como un enfriador

Remover el calor (Acción de Enfriador) generado por la fricción, la combustión o el contacto con sustancias a alta temperatura.

Para realizar esta función, el lubricante debe permanecer relativamente sin cambios (No disminuir la eficiencia):

-Estabilidad térmica

-Estabilidad a la oxidación

Uso de Aditivos

C-Suspensión de contaminantes

Contaminantes: agua, productos ácidos de la combustión y partículas.

Uso de Aditivos

PROPIEDADES NECESARIAS DE UN LUBRICANTE:

1 . Baja VOLATILIDAD bajo condiciones de operación. Depende de la elección del aceite de base para un tipo particular de servicio.

No pueden ser mejoradas por el uso de aditivos.

2 . Características de FLUJO satisfactorias en el rango de TEMPERATURAS a usar. Dependen de la elección del aceite de base.

Sí pueden mejorarse con aditivos (depresores del punto de escurrimiento y modificadores de viscosidad). Los primeros mejoran las características de fluencia a bajas temperaturas, mientras que los últimos lo hacen con la viscosidad a alta temperatura.

3. Buena ESTABILIDAD (habilidad para mantener características deseables por un período razonable de uso). Factores: temperatura, potencial de oxidación, contaminación con agua, combustible no quemado, o ácidos corrosivos. Dependen en un mayor grado del aceite de base.

Puede mejorarse con Aditivos (gran mejora en esta Área)

4 . COMPATIBILIDAD con otros materiales del sistema: Sellos, Rodamientos, Embragues, etc., Dependen del aceite de base.

Se mejora con Aditivos (que pueden tener una mayor influencia).

5. ALTO PUNTO DE CHISPA

Es la temperatura a la cual se forman gases suficientes para realizar una combustión. La prueba consiste en colocar el aceite en un recipiente dotado con una resistencia, para aumentarle la temperatura, luego este aceite es colocado en contacto directo con una llama, en el momento en que el producto trata de encenderse este el llamado punto de chispa. Se sigue calentando el aceite y nuevamente se pone en contacto con la llama y en el instante que este haga combustión, es el punto de inflamación.

6. PAUSENCIA DE HUMEDAD - PRUEBA DE HUMEDAD

Para verificar que el producto está con cero humedad, factor muy importante en cualquier lubricante, la mayoría de empresas acostumbran a realizar una prueba de humedad muy sencilla, que consiste en poner a calentar al rojo vivo un metal, y luego se deja caer sobre este una gota de aceite. Si crispa, el aceite presenta humedad, si por el contrario el aceite no presenta este fenómeno, está completamente libre de humedad.

LA LUBRICACION CON ACEITE

Están constituidos por moléculas largas hidrocarbonadas complejas.

Clasificación: Aceites Minerales, Sintéticos, animales o vegetales.

Aceites orgánicos

Se extraen de animales y vegetales. Cuando aún no se conocía el petróleo, eran los únicos utilizados; hoy en día se emplean mezclados con los aceites minerales impartiéndoles ciertas propiedades tales como adherencia y pegajosidad a las superficies. Estos aceites se descomponen fácilmente con el calor y a temperaturas bajas se oxidan formando gomas, haciendo inútil su utilización en la lubricación.

Aceites minerales:

Los aceites minerales proceden del Petroleo, y son elaborados del mismo despues de múltiples procesos en sus plantas de producción, en las Refinarías. El petroleo bruto tiene diferentes componentes que lo hace indicado para distintos tipos de producto final, siendo el más adecuado para obtener Aceites el Crudo Parafínico.

Son derivados del petróleo cuya estructura se compone de moléculas complejas que contienen entre 20 y 70 átomos de carbono por molécula. Un aceite mineral esta constituido por una base lubricante y un paquete de aditivos químicos, que ayudan a mejorar las propiedades ya existentes en la base lubricante o le confieren nuevas características. Los aceites minerales puros no tienen compuestos inestables, que podrían tener un efecto significativo sobre su duración: por ejemplo, nitrógeno, oxígeno y compuestos de azufre y ácidos.

Aceites Sintéticos:

Los Aceites Sintéticos no tienen su origen directo del Crudo o petroleo, sino que son creados de Sub-productos petrolíferos combinados en procesos de laboratorio para obtener mejores prestaciones. Al ser más largo y complejo su elaboración, resultan más caros que los aceites minerales. Dentro de los aceites Sintéticos, estos se puden clasificar en:

OLIGOMEROS OLEFINICOS / ESTERES ORGANICO / POLIGLICOLES / FOSFATO ESTERES

El término Hidrocarburo sintetizado (SHC), y lubricantes sintéticos, son utilizados igualmente para describir una familia de aceites y grasas sintéticos que incluyen aceites circulantes, aceites de engranes, aceites hidráulicos, grasas y aceites de compresores. Estos lubricantes son utilizados en una gran variedad de aplicaciones industriales. Los términos sintetizado y sintético, describen los aceites básicos, principalmente Polialfaolefinas (PAOs). Adicionalmente, hay otros tipos de aceites bajos que incluyen poliglicoles, ésteres orgánicos, ésteres fosfatados, diésteres, polifenilester, fluorocarbones y siliconas.

ADITIVOS PARA ACEITES LUBRICANTES

A-TIPOS

Detergentes (Dispersantes Metálicos) Salicilatos / Sulfonatos / Fenatos / Sulfofenatos

Dispersantes libres de cenizas -Cadenas largas de alquenil succinamidas N-sustituidas -Esteres y poliésteres de alto peso molecular-Sales de amonio de ácidos orgánicos de alto peso molecular -Bases de Mannich derivadas de fenoles alquilados de alto peso molecular.*Copolímeros de derivados de ácidos acrílicos o metacrílicos que contienen grupos polares, tales como aminas, amidas, iminas, imidas, hidroxilo, eter,etc. *Copolímeros de etileno - propileno que contienen grupos polares como los ya indicados.

Inhibidores de oxidación y corrosión rodamientos

-Fosfitos orgánicos -Ditiocarbamatos metálicos -Olefinas sulfuradas -Ditiofosfatos de Zinc

Antioxidantes -Compuestos fenólicos -Compuestos aromáticos nitrogenado -Terpenos fosfosulfurados

Modificadores de Viscosidad -Polimetacrilatos -Copolímeros de etileno - propileno (OCP) -Copolímeros de estireno - dienos -Copolímeros de estireno - éster

Aditivos antidesgaste -Fosfitos orgánicos -Olefinas sulfuradas -Ditiofosfatos de Zinc -Compuestos alcalinos como neutralizadores de ácidos

Depresores del punto de escurrimientofluencia

-Naftalenos alquilados con ceras -Polimetacrilatos -Fenoles alquilados con ceras -Copolímeros de ésteres de acetato de vinilo/ácido fumárico -Copolímeros de acetato de vinilo/éter vinílico -Copolímeros de estireno - éster

Aditivos antiespumantes -Siliconas

Aditivos EP -Fósforo / -Compuestos de cloro y azufre

Aditivos sólidos -Grafito / -Disulfuro de Molibdeno

B-CARACTERÍSTICAS

* Detergentes

Función: Llavar las partes interiores en el motor, equipo o mecanismo, que se ensucian por las partículas de polvo, carbonilla, etc., Dispersar la materia particulada, antes que la limpieza de la suciedad. Los materiales de este tipo son generalmente moléculas que tienen una larga "cola" hidrocarbonada y un extremo polar. La sección de la "cola", sirve como solubilizante en el fluído de base, mientras que el grupo polar es atraído por los contaminantes en el lubricante.

-Sulfonatos de petróleo son sales metálicas de ácidos sulfónicos que fueron primariamente subproductos del tratamiento de fracciones de petróleo con ácido sulfúrico. Actualmente, con la gran demanda de aceites detersivos, los sulfonatos han dejado de ser un subproducto para pasar a ser el producto principal.

-Sulfonatos sintéticos Son sales metálicas de ácidos producidas en laboratorio Los sulfonatos solubles en aceite tienen la ventaja para neutralizar sustancias ácidas, además de servir como dispersante de los contaminantes.

-Salicilatos

-Fenatos y sales de Fenoles Sulfurados Sales solubles en aceite. Se incorpora azufre para bajar la corrosividad de los productos hacia los materiales de los cojinetes y mejora sus características antioxidantes.

Los fenatos de calcio son los más usados normalmente. Los fenatos básicos tienen un gran poder neutralizante de los ácidos por unidad de peso.

-Tiofosfonatos

Derivados de componentes ácidos.

*Dispersantes sin Cenizas

Función: Pone en suspensión las partículas que el aditivo detergente lavó y las disipa en millones de partes, reduciendo su impacto para la zona a lubricar. Los compuestos útiles para este propósito se caracterizan por un grupo polar ligado a una cadena hidrocarbonada de un relativo alto peso molecular.

Clases:

a-Aditivos de bajo peso molecular: Se usan cuando no es necesaria una modificación de la viscosidad. Son mucho más efectivos que los tipos metálicos para controlar los depósitos de barros y barnices que resultan de una operación intermitente a baja temperatura de motores de gasolina.

El grupo polar generalmente contiene uno o más de los siguientes elementos: nitrógeno, oxígeno y fósforo. Las cadenas solubilizantes son generalmente de un peso molecular mayor que las utilizadas en los detergentes; sin embargo en algunos casos son bastante similares.

b-Dispersantes poliméricos de alto peso molecular: para usar en aceites multigrado

Actúan con función dual de dispersante y modificador de viscosidad.

*Inhibidores de Oxidación y Corrosión

-Antioxidantes:

Función: La función de un inhibidor de oxidación es prevenir el deterioro del lubricante, asociado con el ataque del oxígeno. Los aceites expuestos a altas temperaturas y en contacto con el aire se oxidan, esto es, se forman compuestos químicos que pueden incrementar la viscosidad del aceite y causar corrosión. Los antioxidantes mejoran la estabilidad a la oxidación del aceite de 10 a 150 veces. No obstante, el efecto inhibidor que se puede conseguir con un aceite lubricante, es relativamente limitado.

-Aditivos protectores contra la corrosión

Función: La corrosión de los metales de los cojinetes se considera generalmente que se debe principalmente a la reacción de los ácidos con los óxidos de los metales de los cojinetes. Durante la operación del motor, estos ácidos se originan por productos de la combustión incompleta del combustible, o por la oxidación del lubricante. Los inhibidores de oxidación pueden reducir esta tendencia significativamente. Algunos no sólo inhiben la oxidación sino que forman una capa protectora sobre la superficie de los cojinetes, haciéndoles impenetrables al ataque de los ácidos.

Tipos:

-Solubles en agua: (nítrico sódico)

-Solubles en aceite: (jabones de plomo o agentes basados en zinc).

-Inhibidores Fenólicos:

Una gran variedad de estos fenoles se producen comercialmente para se empleados como inhibidores en aceites para transformadores, turbinas y motores.

-Ditiofosfatos de Zinc:

Se usa en los lubricantes para motores, en los cuales no sólo actúan como antioxidantes sino que también lo hacen como protectores de corrosión y antidesgaste de los cojinetes.

* Modificadores de Viscosidad: (Mejoradores)

Función: Mejorar las características de viscosidad/temperatura del lubricante. Se logra un incremento de la viscosidad a todas las temperaturas. El incremento en la viscosidad es más pronunciado a altas temperaturas, lo cual mejora sensiblemente el índice de viscosidad del lubricante.

Los modificadores de viscosidad son generalmente polímeros orgánicos solubles en aceite con pesos moleculares en el rango de 10.000 a 1.000.000. La molécula del polímero en solución es "hinchada" por el lubricante, y el volumen de la molécula así "hinchada" determina el grado al cual el polímero incrementa la viscosidad. Cuanto más alta la temperatura, más grande es el volumen y más grande el efecto "espesante" del polímero.

Además de la mejora en la viscosidad, del comportamiento de estos polímeros también depende la estabilidad de la resistencia al corte y la estabilidad química y térmica. Con un dado sistema de polímeros, la estabilidad al corte disminuye con el aumento del peso molecular. La pérdida debida al corte se refleja en una pérdida de la viscosidad del lubricante. Por otra parte, el "poder espesante" del modificador de viscosidad se incrementa con un incremento en el peso molecular, para un dado tipo de polímero. Se debe establecer un balance que tenga en cuenta la estabilidad al corte y las necesidades de viscosidad, al igual que la estabilidad térmica y a la oxidación durante las condiciones actuales de operación de la máquina.

* Aditivos Antidesgaste

Función: Permanecer pegados a las superficies de las partes en movimiento, formando una película de aceite, que evita la fricción mutua y el desgaste entre ambas superficies.

El desgaste es la pérdida de metal con el subsiguiente cambio en la luz entre las superficies móviles. Si continúa, resultará en un mal funcionamiento del equipo.

Factores causantes del desgaste:

-EL CONTACTO METAL – METAL: Se puede prevenir adicionando compuestos formadores de capas que protejan la superficie, bien por absorción física o por reacción química. Se usan los ditiofosfatos de zinc y son particularmente efectivos para reducir el desgaste en los árboles de levas. Otros aditivos contienen fósforo, azufre, o combinaciones de estos elementos.

-EL DESGASTE POR ABRASIÓN: Se puede prevenir por la remoción de las partículas por filtración del

aire que entra al motor, y del aceite.

-EL DESGASTE POR CORROSIÓN: Se puede prevenir usando aditivos alcalinos tales como fenatos básicos y sulfonatos.

* Depresores del Punto de Fluencia

Función: Prevenir la congelación del aceite (cristalización de las ceras de parafina que están presentes en las fracciones de aceite mineral) a bajas temperaturas. Para lograr bajos puntos de fluencia, se eliminan los constituyentes que contienen ceras, los cuales solidifican a temperaturas relativamente altas, madiante un proceso conocido como "descerado". El descerado completo podría reducir el rendimiento del aceite a un nivel no económico. Por lo tanto el proceso de descerado se suplementa usando aditivos que bajan el punto de fluencia del aceite

Los depresores del punto de fluencia no previenen que las ceras cristalicen en el aceite. Más bien se absorben en los cristales y reducen así la cantidad de aceite ocluído en el mismo. Al reducir el volumen del cristal permiten el flujo del lubricante.

*Antiespumantes

Si el aceite forma espuma, decrece la capacidad de carga de la película. El efecto antiespumante, es decir, la acción de humedecer la espuma, se obtiene añadiendo pequeñas cantidades de silicona fluida. Los aditivos que atenúan la espuma hacen que las burbujas rompan cuando alcanzan la superficie del baño de aceite. *Extrema Presión (EP)

Estos aditivos, fósforo y compuestos de cloro y azufre, actúan de forma diferente a los anteriores. No se conoce en detalle como trabajan, pero, después de reacciones intermedias, se obtiene finalmente una combinación química con la superficie metálica. Los compuestos fosfuros, cloruros y sulfuros, tienen mucha menor resistencia que el metal y pueden cizallarse fácilmente. El aditivo de cloro es activo de 150 a 400º C, el de azufre entre aproximadamente 250 y 800º C, mientras que los de fósforo reaccionan a temperaturas menores. Estas temperaturas están muy localizadas y limitadas en un tiempo de una diezmilésima de segundo en el que dos zonas metálicas están en contacto. Algunos compuestos de plomo también tienen el mismo efecto.

*Sólidos:

Los aditivos sólidos, como el bisulfuro de molibdeno, pueden también mejorar las propiedades lubricantes. El tamaño de las partículas debe ser de unas 0.2 micras, pudiendo así permanecer en suspensión en el aceite. Las partículas mayores o menores que éstas, sedimentaran. Cuando hay que filtrar un aceite que contienen aditivos sólidos, el tamaño de los poros debe ser al menos de 20 a 30 micras, ya que de otra forma el descenso de presión en el sistema será innecesariamente grande.

TIPOS DE LUBRICANTES SEGÚN SUS USOS: (ref: WEB)

-Engine Lubricants

Most engines used in transportation are of the internal combustion type. These engines have high thermal efficiency and are lightweight relative to their power capability. The performance of engine lubricants is judged on their ability to reduce friction, resist oxidation, minimize deposit formation, and prevent corrosion and wear. To meet these functional requirements, engine lubricants must be supplemented with additives, as follows:

Antiwear additives Viscosity modifiers Pour point depressants Antifoam agents Friction modifiers Antioxidants

Viscosity modifiers Dispersants Detergents Antirust additives Bearing corrosion inhibitors

Most problems associated with engine lubricants are related to lubricant decomposition and the entry of combustion byproducts into the crankcase. The major causes of engine malfunction due to lubricant quality are deposit formation, contamination, oil thickening, oil consumption, ring sticking, corrosion, and wear.

Gasoline Engine Lubrication

Lubrication problems in gasoline engines, particularly in passenger cars, are associated with:

Low-temperature or light-duty operation, resulting in excessive contamination of the lubricant by partially burned fuel fragments and other blow-by products.

High-temperature oxidation, resulting in excessive engine rust and sludge that can lead, among other things, to excessive oil thickening.

Valvetrain wear resulting from the high cam lift and spring loads required to provide high volumetric efficiency and high engine speeds.

The use of air-pollution control devices such as positive crankcase ventilation and exhaust gas recirculation.

Diesel Engine Lubrication

Lubrication requirements for diesel engines are being driven by emission control requirements. New engine designs are being introduced to meet the latest emissions regulations, which are listed

In reducing emissions, the lubricant has been identified as a direct contributor to hydrocarbon particulates. This occurs partly from the leakage of lubricant past exhaust valve guides and turbocharger seals, but mainly from consumption of the lubricant film on the cylinder liner during combustion. To reduce particulate emissions, new engines are designed to operate with a thinner lubricant film and to allow less lubricant leakage past the piston rings. Unfortunately, this can increase the potential for ring and liner scuffing, and can increase operating temperatures and the potential for deposit formation. In addition, the engine modifications and adjustments necessary to ensure compliance with 1994 exhaust emissions regulations also had the adverse effect of increasing lubricant soot levels, which can increase wear and oil viscosity.

Similar requirements are influencing the development of engine oil requirements in Europe, where ACEA has issued diesel engine oil specifications for both light-duty dieseland commercial vehicles.

-Gear Lubricants

The primary functions of a gear lubricant are the same as those for all lubricants. However, particular emphasis might be placed on friction reduction and heat removal. Contaminant containment, while important, is not as difficult as with crankcase lubricants because no fuel degradation products are present. The principal types of additives used for gear lubricants are:

Antiwear and extreme pressure additives Antifoam agents Antioxidants Antirust additives

The oxidation, rust and foam inhibitors used in gear lubricants are generally of the same type as those used in crankcase lubricants.

Of particular importance are antiwear and extreme pressure additives, which are activated only under specific temperature and pressure conditions and are inactive under other conditions. This property is necessary both to preserve the reagents and to avoid extraneous reactions that might be detrimental to the system. Examples of harmful side effects are excessive wear on gear teeth, ball and roller bearing parts, and other differential components, as well as possible deposits in oil passages and other critical areas.

Combining the necessary additive properties in a single gear lubricant package is not a simple matter. A major stumbling block is the difficulty in reconciling high-speed and high-torque requirements. Some materials that enhance one type of performance can hinder the other. Because of the complexity involved, many full-scale passenger car and truck axle tests must be run, both in the laboratory and on the road. These tests require the support of numerous chemical and physical bench tests to screen out the most promising candidates.

-Automatic Transmission Fluids

The principal functions of automatic transmission fluids (ATFs) are:

Power transmission in the fluid member (torque converter) Hydraulic control medium Heat transfer medium Lubrication of transmission parts such as clutches, gears, bearings, and seals Friction modification

The general types of additives used to enhance these functions are:

Antioxidants Dispersants Extreme pressure additives Friction modifiers or "oiliness" agents

Pour point depressants Viscosity modifiers Seal conditioners Corrosion inhibitors Antifoam agents

A critical problem in developing an ATF is providing the desired frictional properties for proper clutch pack operation while still providing the other properties. Because of differences in transmission design among the major auto manufacturers, the required frictional properties vary considerably. One design may require a "slippery" fluid with a low coefficient of friction at lock-up to provide a smooth shift without the noise and wear produced by stick/slip. Another might require a higher coefficient of friction to ensure fast clutch plate lock-up that prevents wear due to excessive slippage.

ATFs must also have a sufficiently high viscosity at elevated temperatures to ensure against excessive leakage in hydraulic and control systems. This would result in low hydraulic pressures and degradation of shift characteristics. In addition, too high a viscosity at low temperatures causes reduced fluid flow, which causes reduced fluid efficiency, pump cavitation, extended shift time, possible clutch plate failures, and reduced starting capability.

Modern vehicle and transmission designs place increased stress on the automatic transmission fluid. The drive to improve fuel economy has led to more aerodynamic car designs that permit less airflow around transmission, thereby increasing operating temperatures. This, combined with reduced sump sizes, results in severe thermal stress on the fluid.

CLASIFICACION DE LOS ACEITES LUBRICANTES

SAE (Society of Automotive Engineers) - Sociedad de Ingenieros Automotrices API (American Petroleum Institute) – Instituto Americano del Petróleo ASTM (American Society for Testing Materials) - Sociedad Americana de Prueba de

Materiales Otras clasificaciones de fabricantes, etc.

A-GRADO SAE - GRADO DE VISCOSIDAD DEL ACEITE Utilizacomo unidad de medida el Centistoke (cSt) a100°C. Se usa para lubricantes empleados en motores de combustión interna y los aceites para lubricación de engranajes en automotores. El grado SAE no tiene que ver con la calidad del aceite, contenido de aditivos, funcionamiento o aplicación para condiciones de servicio especializado. Aceites Unígrados: Se caracterizan porque tienen solo un grado de viscosidad. Cuando vienen acompañados de la letra W (Winter) indica que el aceite permite un fácil arranque del motor en tiempo frío (temperatura por debajo de 0°C). Acorde con la temperatura del medio ambiente por debajo de 0°C, se selecciona el grado SAE que acompaña a la letra W, ya que cada uno de estos grados está en función de dicha temperatura. Los otros grados SAE que no traen la letra W se emplean para operaciones en clima cálido y bajo condiciones severas de funcionamiento. Aceites Multígrados: Estos aceites tienen más de un grado de viscosidad SAE. Ej. 15W40. Poseen un alto índice de viscosidad lo cual les da un comportamiento uniforme a diferentes temperaturas, tanto en clima frío con en clima cálido. Una de las ventajas más importantes de los aceites multigrados con respecto a los unígrados, es el ahorro de combustible debido a la disminución de la fricción en las diferentes partes del motor, principalmente en la parte superior del pistón. Los números SAE. Los números SAE de viscosidad constituyen clasificaciones de aceites lubricantes en términos de viscosidad solamente. Los valores oficiales de 0ºF y 210ºF son los especificados en la clasificación. Los grados Centistokes representan la viscosidad cinemática y los centispoises la dinámica. La siguiente tabla muestra como se determinan los Números SAE.

Grado SAE Viscosidad Cinemática cS

100°C 0W 3,8

5W 3,8

10W 4,1

15W 5,6

20W 5,6

25W 9,3

20 5,6 - 9,3

30 9,3 - 12,5

40 12,5 - 16,3

50 16,3 - 21,9

60 21,9 - 26,1

Por ejemplo, un aceite SAE 10W 50, indica la viscosidad del aceite medida a -18 grados y a 100 grados, en ese orden. Nos dice que el ACEITE se comporta en frío como un SAE 10 y en caliente como un SAE 50. Así que, para una mayor protección en frío, se deberá recurrir a un aceite que tenga el primer número lo más bajo posible y para obtener un mayor grado de protección en caliente, se deberá incorporar un aceite que posea un elevado número para la segunda.

B- API - CATEGORIA DE SERVICIO

Los rangos de servicio API, definen una calidad mínima que debe de tener el aceite. Los rangos que comienzan con la letra C (Compression (compresión)– por su sigla en ingles) son para motores tipo DIESEL, mientras que los rangos que comienzan con la letra S (Spark (chispa) - por su sigla en ingles) son para motores tipo GASOLINA. La segunda letra indica la FECHA o época de los rangos, según tabla adjunta.

ACEITES MOTORES GASOLINA ACEITES MOTORES DIESEL

SA ANTES 1950 CA ANTES 1950

SB 1950-1960 CB 1950-192

SC 1960-1970 CC 1952-1954

SD 1965-1970 CD/CD II 1955-1987

SE 1971-1980 CE 1987-1992

SF 1981-1987 CF/CF-2 1992-1994

SG 1988-1992 CF-4 1992-1994

SH 1993-1996 CG-4 1995-200

SJ 1997-2000 CH-4 2001

SL 2001 "4" = 4 Tiempos

GRASAS LUBRICANTES

A-INTRODUCCIÓN: Sebo (1400 a.C.)

GRASA LUBRICANTE = AGENTE ESPESANTE o TRANSPORTE (jabón metálico)

+

ACEITE BASE (mineral o sintético)

+

ADITIVOS

*ACEITE BASE: El porcentaje de aceite base se sitúa en la mayoría de las grasas entre 85 y 97%. El tipo de aceite base aporta a la grasa sus propiedades típicas.

*ESPESANTE:

El porcentaje de espesantes en las grasas lubricantes se sitúa, por término medio, entre 3 y 15%, siendo algunas veces mayor.

Tipos:

-Los organometálicos (jabón): Estos jabones se elaboran a partir de ácidos grasos, que son productos obtenidos de aceites y grasas animales y vegetales. (Grasas lubricantes de jabón de litio, sodio, calcio, bario, aluminio). Jabón metálico: reacción de un metal hidróxido con un ácido graso. ( Estearato de litio (jabón de litio)). Cambiando el jabón, aceite o aditivo, se pueden producir diferentes calidades de grasas por una amplia gama de aplicaciones.

-Los no organometálicos. El punto de goteo de las grasas de jabón de calcio asciende a < 130°C, mientras que el de las grasas de jabón de litio alcanza unos 180°C.

-Bases Parafínicas Son relativamente estables a altas temperaturas, pero por el alto contenido de parafinas que poseen, no funciona satisfactoriamente a bajas temperaturas. Las mismas dentro de aceite, forman partes sólidas que en ciertas maquinarias diseñadas solo para aceite, pueden tapar los conductos de lubricación. -Bases Nafténicas Es una base lubricante que determina la mayor parte de las características de la grasa, tales como: viscosidad, índice de viscosidad (I.V), resistencia a la oxidación (TAN) y punto de fluidez. Frecuentemente contienen una elevada proporción de asfalto; a altas temperaturas son menos estables que las parafínicas. Generalmente no deben usarse temperaturas por encima de los 65°C.

*ADITIVOS:

Los aditivos pueden alterar el comportamiento de las grasas lubricantes.

Factores que influencian la selección de aditivos son:

-Requerimientos de desempeño (aplicación del producto) · Compatibilidad (reacciones)

-Consideraciones ambientales (aplicación del producto, olor, biodegradabilidad, disposición)

-Color y Costo

Tipos de Aditivos:

-Inhibidores de oxidación y Anticorrosivos.

-Agentes de extrema presión y antirrecubrimiento.

-Modificadores de viscosidad y Depresores de punto de congelación

-Agentes antiespumantes

-Emulsificadores

-Demulsificadores

-Sustancias activas sólidas: Lubricación de emergencia

-Sustancias activas polares:Permanecen retenidas como con un imán. El contenido de sustancias polares aumenta el efecto de adherencia de la película lubricante.

-Los estabilizadores: posibilitan el espesado de aceite base con jabones con los que no forma compuestos fácilmente. Generalmente, sólo se precisa poca cantidad, por ejemplo, la grasa cálcica tiene un 1 a 3% de agua como estabilizador.

B-CUÁNDO SE EMPLEA GRASA:

Generalmente en aplicaciones que funcionan en condiciones normales de velocidad y temperatura. La grasa tiene algunas ventajas sobre el aceite. Por ejemplo, la instalación es más sencilla y proporciona protección (sellamiento) contra la humedad e impurezas, quedan adheridas en el lugar de aplicación, y proveen un espesor laminar extra.

Generalmente se utiliza en la lubricación de elementos tales como cojinetes de fricción y antifricción, levas, guías, correderas, piñonería abierta algunos rodamientos.

B-CUÁNDO SE EMPLEA ACEITE:

Se suele emplear lubricación con aceite cuando la velocidad o la temperatura de funcionamiento hacen imposible el empleo de la grasa, o cuando hay que evacuar calor.

El aceite, tiene su mayor aplicación en la lubricación de compresores, motores de combustión interna, reductores, motorreductores, transformadores, sistemas de transferencia de calor, piñoneras abiertas, cojinetes de fricción y antifricción y como fluidos hidráulicos.

C-VENTAJAS Y DESVENTAJAS RESPECTO AL ACEITE

-Ventajas:

A menudo menor mantenimiento, al ser posible la lubricación de por vida. Menor riesgo de fugas y juntas de estanqueidad más sencillas. Eficaz obturación gracias a la salida de la grasa usada, es decir, la "formación de cuellos de grasa". Con grasas para altas velocidades, cantidades de grasa dosificadas y un proceso de rodaje pueden obtenerse bajas temperaturas del cojinete a elevado número de revoluciones.

-Desventajas:

La película de grasas absorbe las impurezas y no las expulsa, sobre todo en el caso de lubricación con cantidades mínimas de grasa. No es posible la evacuación de calor.

D-PROPIEDADES DE LAS GRASAS

*Grado de penetración

Este ensayo se hace para determinar el grado de resistencia a la penetración (grado N.L.G.I.) que tienen las grasas, de forma similar a la que se mide la dureza de los materiales. La diferencia entre un grado de penetración o "dureza" de una grasa y otra, es muy importante a la hora de elegir una grasa para una determinada aplicación. Por ejemplo, una grasa muy dura no sería adecuada para la lubricac0ión de un rodamiento que gire a elevadas velocidades, porque al ofrecer mayor resistencia, se calentaría demasiado, con los inconvenientes que esto apareja. El aparato para realizar este ensayo consiste en un bastidor con una base donde está ubicada la muestra de grasa. Por encima de la muestra esta el cono penetrador (de peso, forma y material normalizados), conectado a un reloj comparador que mide en décimas de mm. Una vez posicionada la muestra en la base, se deja por gravedad caer el cono sobre la superficie rasada de la muestra de la grasa, y el reloj medirá la profundidad que penetró el cono en la grasa. De esta manera, se determina la "dureza" o grado de penetración de las grasas. Depende la profundidad de penetración se clasifican las grasas en fluidas, blandas y semiduras, sólidas y duras. Un aspecto a tener en cuenta antes de hacer este ensayo, es trabajar la grasa para homogeneizar su masa y además darle una cierta temperatura, similar a la de trabajo.

NLGI PENETRACIO ESTRUCTURA

000 445/475 Fluida

00 400/430 Casi fluida

0 355/385 Extremadamente blan

1 318/340 Muy blanda

2 265/295 Blanda

3 220/250 Media

4 175/205 Sólida

5 130/160 Muy sólida

6 85/115 Extremadamente sólid

*Determinación Del Punto De Goteo

El aparato para realizar este ensayo consta de un envase cilíndrico de vidrio pyrex que contiene un aceite siliconado. Dentro de este envase se sumerge un tubo de vidrio especial, similar a un tubo de ensayo, dentro del cual se coloca un dispositivo que contiene una pequeña muestra de grasa y tiene un pequeño orificio en la parte inferior. En contacto con la muestra se coloca un termómetro (para medir la temperatura de la grasa), y otro en el baño de aceite para determinar la temperatura de este. Una resistencia eléctrica calienta el aceite siliconado hasta que del dispositivo que contiene a la grasa cae la primer gota de aceite que se separa de la grasa por efecto de la temperatura. En ese momento se registra la temperatura de la grasa con el termómetro y esta se denomina temperatura del punto de goteo, propiedad particular de cada grasa. Este punto es la temperatura máxima a la que puede operar una grasa antes de que el aceite se separe del jabón.

*Viscosidad

La viscosidad es una de las propiedades mas importantes de un líquido y mas rápidamente observada. Es una medida de rozamiento que acontece entre las diferentes capas cuando un líquido se pone en movimiento. En la vida diaria este fenómeno no es de interés real, pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable. Es un dato principal en el proceso de fabricación y en la inspección del proceso acabado; en el empleo de la lubricación por aceite, la viscosidad es muy importante al seleccionar el lubricante adecuado. La viscosidad se especifica en mm²/s, aunque también se indica algunas veces en cSt (centistoke). Normalmente se indica para 40 y 100ºC, aunque en ciertos casos se pueden usar temperaturas de 37.8 (100º F), 50 y 98.9ºC (210º F).

*Estabilidad mecánica

Ciertas grasas, particularmente las líticas de los tipos antiguos, tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecánico, pudiendo dar lugar a pérdidas. En instalaciones con vibración, el trabajo es particularmente severo, ya que la grasa está continuamente vibrando en los elementos lubricados.

*Miscibilidad

En los reengrases, hay que tener el máximo cuidado de no usar grasas diferentes a las originales. De hecho hay tipos de grasas que no son compatibles; si dos de estas grasas se mezclan, la mezcla resultante tiene normalmente una consistencia más blanda que puede causar la pérdida de grasa y fallo en la película lubricante.

E- TIPOS DE GRASAS

-Grasas cálcicas (Ca): (Jabón de Calcio)

-Las grasas cálcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena estabilidad mecánica.

-No se disuelven en agua y son normalmente estables con 1-3% de agua.

-No debe utilizarse en mecanismos cuya temperatura sea mayor a 60ºC.

-Con aditivos de jabón de plomo se recomiendan en instalaciones expuestas al agua a temperaturas de hasta 60ºC.

-Algunas grasas de jabón calcio-plomo también ofrecen buena protección contra el agua salada, y por ello se utilizan en ambientes marinos.

-Grasas Cálcicas compuestas se pueden emplear a temperaturas de hasta 120ºC

-Grasas sódicas (Na): (Jabón de Sodio)

-Se emplean en una mayor gama de temperaturas que las cálcicas.

-Tienen buenas propiedades de adherencia y obturación.

-Las grasas sódicas proporcionan buena protección contra la oxidación, ya que absorben el agua, aunque su poder lubricante decrece considerablemente por ello.

Se utilizan grasas sintéticas para alta temperatura del tipo sodio, capaces de soportar temperaturas de hasta 120ºC.

-Grasas líticas (Li): (Jabón de Litio)

-Tienen una estructura suaves y mantecosa.

-Tienen también las propiedades positivas de las cálcicas y sódicas, pero no las negativas.

-Su capacidad de adherencia a las superficies metálicas es buena.

-Su estabilidad a alta temperatura es excelente, y la mayoría de las grasas líticas se pueden utilizar en una gama de temperaturas más amplia que las sódicas.

Las grasas líticas son muy poco solubles en agua; las que contienen adición de jabón de plomo, lubrican relativamente, aunque estén mezcladas con mucho agua. No obstante, cuando esto sucede, están de alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones sólo se deberían utilizar si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabón de calcio-plomo, esto es, 60ºC.

-Grasas de jabón compuesto

Este término se emplea para grasas que contienen una sal, así como un jabón metálico, usualmente del mismo metal.

Las grasas de jabón de calcio compuesto son las más comunes de este tipo, y el principal ingrediente es el acetato cálcico. Otros ejemplos son compuestos de Li, Na, Ba (Bario), y Al (Aluminio).

-Las grasas de jabón compuesto permiten mayores temperaturas que las correspondientes grasas convencionales.

-Grasas espesadas con sustancias inorgánicas

En lugar de jabón metálico se emplean otras sustancias inorgánicas (bentonita y gel de sílice).

-Las grasas de este grupo son estables a altas temperaturas y son adecuadas para aplicaciones de alta temperatura.

-Son también resistentes al agua. No obstante, sus propiedades lubricantes decrecen a temperaturas normales.

-Grasas sintéticas

Son grasas basadas en aceites sintéticos, tales como aceites ésteres y siliconas, que no se oxidan tan rápidamente como los aceites minerales.

-Las grasas sintéticas tienen por ello un mayor campo de aplicación.

-Se emplean distintos espesantes, tales como jabón de litio, bentonita y PTFE (teflón). La mayoría de las calidades están de acuerdo a determinadas normas de pruebas militares, normalmente las normas American MIL para aplicaciones y equipos avanzados, tales como dispositivos de control e instrumentación en aeronaves, robots y satélites.

-A menudo, estas grasas sintéticas tienen poca resistencia al rozamiento a bajas temperaturas, en ciertos casos por bajo de -70º C.

-Grasas para bajas temperaturas (LT)

-Tiene una composición tal que ofrecen poca resistencia, especialmente en el arranque, incluso a temperaturas tan bajas como -50º C.

-La viscosidad de estas grasas es pequeña, de unos 15mm²/s a 40º C.

-Su consistencia puede variar de NLGI 0 a NLGI 2; estas consistencias precisan unas obturaciones efectivas para evitar la salida de grasa.

-Grasas para temperaturas medias (MT)

Las llamadas grasas ¨multi-uso¨ están en este grupo.

-Se recomiendan para equipos con temperaturas de -30 a +110º C; por esto, se puede utilizar en la gran mayoría de los casos.

-La viscosidad del aceite base debe estar entre 75 y 220mm²/s a 40º C. la consistencia es normalmente 2 ó 3 según la escala NLGI.

-Grasas para altas temperaturas (HT)

Estas grasas permiten temperaturas de hasta +150ºC. Contienen aditivos que mejoran la estabilidad a la oxidación.

-La viscosidad del aceite base es normalmente de unos 110mm²/s a 40º C, no debiéndose exceder mucho ese valor, ya que la grasas se puede volver relativamente rígida a temperatura de ambiente y provocar aumento del par de rozamiento. Su consistencia es NLGI 3.

-Grasas extrema presión (EP)

Normalmente una grasa EP contiene compuestos de azufre, cloro ó fósforo y en algunos casos ciertos jabones de plomo.

-Se obtiene una mayor resistencia de película, esto es, aumenta la capacidad de carga de la película lubricante.

-Tales aditivos son necesarios en las grasas para velocidades muy lentas y para elementos medianos y grandes sometidos a grandes tensiones. Funcionan de manera que cuando se alcanzan temperaturas suficientemente altas en el exterior de las superficies metálicas, se produce una reacción química en esos puntos que evita la soldadura.

La viscosidad del aceite base es de unos 175mm²/s (máx. 200mm²/s) a 40º C. la consistencia suele corresponder a NLGI 2.

-En general, las grasas EP no se deben emplear a temperaturas menores de -30º C y mayores de +110º C.

-Grasas antiengrane (EM)

Las grasas con designación EM contienen bisulfuro de molibdeno (MoS2), y proporcionan una película más resistente que los aditivos EP. Son conocidas como las ¨antiengrane¨. También se emplean otros lubricantes sólidos, tales como el grafito.

-Ceras y glicerina

Las ceras son compuestos animales, vegetales, minerales y sintéticas según la fuente de donde provengan. Las ceras animales se secretan como recubiertas protectoras por ciertos insectos. Las ceras vegetales se encuentran como recubrimiento de hojas, flores, tallos y semillas. Las ceras minerales son las ceras parafínicas obtenidas del petróleo, y algunas ceras se producen a partir de carbón, turba y lignito. Las ceras minerales del petróleo no son ceras verdaderas (ésteres), pero se clasifican de esta forma por sus características físicas.

Biodegradabilidad

En vista de la atención que se le ha dado a la disminución y control de la contaminación del agua, los químicos e ingenieros químicos encargados del desarrollo de productos han percibido que los surfactantes que se desarrollen para uso doméstico y los detergentes industriales que pasan a través de coladeras o alcantarillas hacia el sistema de albañales, deben descomponerse fácilmente en compuestos inorgánicos por medio de la acción microbiana del tratamiento de aguas y en corrientes superficiales. La facilidad con la que un surfactante se descompone por acción microbiana define su biodegradabilidad.