Apuntes de Lubricantes

7/24/2019 Apuntes de Lubricantes

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Introduccin

Los lubricantes son sustancias aplicadas a las superficies de rodadura,

deslizamiento o contacto de las mquinas para reducir el rozamiento entre laspartes mviles. Los primeros lubricantes fueron los aceites vegetales y las grasasanimales. Sin embargo, desde finales del siglo XIX ms del 90% de todos loslubricantes se derivan del petrleo o del aceite de esquistos, productosabundantes que pueden destilarse y condensarse sin descomponerse.

Un buen lubricante tiene que tener cuerpo, o densidad, ser resistente alos cidos corrosivos, tener un grado de fluidez adecuado, presentar unaresistencia mnima al rozamiento y la tensin, as como unas elevadastemperaturas de combustin e inflamacin, y estar libre de oxidacin oespesamiento. Hay pruebas qumicas para determinar todas estas propiedades

en un lubricante.Los lubricantes permiten un buen funcionamiento mecnico al evitar la

abrasin o agarrotamiento de las piezas metlicas a consecuencia de ladilatacin causada por el calor. Algunos tambin actan como refrigerantes,por lo que evitan las deformaciones trmicas del material. En la actualidad loslubricantes se aplican muchas veces mecnicamente para un mejor control,por lo general mediante vlvulas, anillos o cadenas giratorias, dispositivos deinmersin o salpicado o depsitos centrales y bombas. La grasa y otroslubricantes similares se aplican mediante prensado, presin o bombeo. Para unlubricado eficaz hay que elegir el mtodo de aplicacin ms adecuado

adems de seleccionar un lubricante.

CL SIFIC CIN DE CUERDO SU EST DO FSICO

SLIDOS

Los lubricantes slidos se emplean cuando laspiezas han de funcionar a temperaturas muy extremadas y cuandointervienen elevadas presiones unitarias.

TALCO Tiene una dureza entre 1 y 1,5, densidad relativa entre 2,7 y2,8, y muestra exfoliacin basal perfecta. Su color puede variar desde elverde manzana, el gris o el blanco hasta el plateado. Brilla con un lustreentre perlado y graso

GRAFITO El grafito es negro y opaco y tiene un lustre metlico y unadensidad de entre 2,09 y 2,2 g/cm3. Al ser muy blando (dureza entre 1 y 2)mancha cualquier cosa que toque y tiene tacto graso o escurridizo. Es elnico material no metlico que conduce bien la electricidad; sin embargo,a diferencia de los otros conductores elctricos, transmite mal el calor

ALEACIONES


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PULVERIZADOS

SEMISLIDOS

GRASAS Las grasas son dispersiones de aceite en jabn. Se emplean para lubricarzonas imposibles de engrasar con aceite, bien por falta de condiciones para su retencin,

bien porque la atmsfera de polvo y suciedad en que se encuentra la ma-quina aconseja lautilizacin de un lubricante pastoso. Una de las caractersticas mas importantes de lasgrasas es el punto de goteo, es decir, la temperatura mnima a la cual la grasa contenida enun aparato especial empieza a gotear por un orificio situado en la parte inferior. Es muyimportante, ya que permite conocer la temperatura mximade empleo. Segn el jabn quelas forma, las grasas pueden ser calcicas, sodicas, al aluminio, al litio, al bario, etc. Y suscaractersticas y aplicaciones son lassiguientes:

Grasas calcicas. Tienen un aspecto mantecoso, son insolubles en agua, resisten80 C y sonmuy econmicas. Se emplean para lubricar rodamientos situados enlos chasis de los automviles y rodamientos de maquinas que trabajen a poca

velocidad y a menos de 70 C.

Grasas sodicas. Tienen un aspecto fibroso, son emulsionables en agua, resisten120 C y sonpoco fusibles. Se emplean para rodamientos enque no haya peligrode contacto con el agua.

Grasas al aluminio. Son de aspecto fibroso ytransparente, insolubles en el agua,muy adhesi-vas y muy estables. Resisten hasta 100 C. Se emplean en juntas decardan, cadenas, engranajes y cables, y en sistemas de engrase centralizado.

Grasas al litio. Son fibrosas, resisten bastante bien el agua y pueden utilizarse

desde20 hasta 120C. Se emplean para aplicaciones generales (rodamientos,pivotes de mangueta en automviles), conteniendo, si es necesario, bisulfuro demolibdeno.

Grasas al bario. Son fibrosas y mas resistentes al agua que las de litio, y sumxima temperatura de empleo es de 180C. Se emplean parausos generales.

LQUIDOS

Llamados en general aceites lubricantes, se dividen en cuatro subgrupos.

Aceites minerales. Obtenidos de la destilacin fraccionada del petrleo, y tambin de

ciertos carbones y pizarras.

Aceites de origen vegetal y animal. Son denominados tambin aceites grasos y entre ellosse encuentran: aceite de lino, de algodn, de colza, de oliva, de tocino, de pezuria debuey, glicerina, etc.

Aceites compuestos. Formados por mezclas de los dos primeros, con la adicin deciertas sustancias para mejorar sus propiedades.

Aceites sintticos. Constituidos por sustancias liquidas lubricantes obtenidas porprocedimientos qumicos. Tienen la ventaja sobre los dems de que su formacin decarbonillas es prcticamente nula; su inconveniente consisteen ser mas caros.

Entre los subgrupos mencionados, merecen especial atencin los aceites minerales, por ser los

lubricantes lquidos mas empleados. Se obtienen por la destinacin del petrleo bruto, de la cual se


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originan tambin otros productos (eter, gasolina, petrleo, gas oil, fuel-oil, etc.). Una vez destilados,son convenientemente tratados para purificarlos y mejorar sus propiedades bsicas con aditivos

G SEOSOS

AIRE

GASES A PRESIN

CL SIFIC CIN DE CUERDO SU naturaleza

PARAFNICOS

Alto ndice de viscosidad Baja volatilidad Bajo poder disolvente: sedimentos Altos punto de congelacinNAFTNICOS

Bajo ndice de viscosidad Densidad ms alta Mayor volatilidad Bajo punto de congelacinAROMTICOS

ndice de viscosidad muy bajo Alta volatilidad Fcil oxidacin Tendencia a formar resinas

Se emulsionan con agua fcilmente

FUNCIONES

Reducir el rozamiento mejorando el rendimiento del motor ydisminuyendo el consumo de carburante

Proteger los rganos mecnicos contra el desgaste y la corrosin paragarantizar la longevidad y la eficacia del motor

Mantener el conjunto de las piezas en un perfecto estado de limpieza,evacuando las impurezas con el cambio de aceite

Reforzar la impermeabilidad, indispensable para asegurar el buenfuncionamiento del motor

Evacuar de manera eficaz el calor, enfriando el motor para evitar ladeformacin de las piezas

PARTES DE UNA MAQUINA QUE REQUIERENLUBRICACIN:

RODAMIENTOS

DE BOLAS DE RODILLOS CILINDRICOS


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DE RODILLOS CONICOS, DE AGUJAS.

COJINETES

SLIDOS (BUJES) PARTIDOS MEDIOS MULTIPLES DE GUIA AXIALES.

ENGRANES

RECTOS HELICOIDALES HERRINGBONE CONICOS RECTOS CONICOS HELICOIDALES PIN Y CREMALLERA CORONA Y SINFN HIPOIDALES

EMBOLOS

C R CTERSTIC S DE UN LUBRIC NTE

El GradoSe define por la clasificacin SAE:

SAE es la sigla de Society of Automotive Engineers, una asociacinque ha establecido los criterios de clasificacin de los aceitesbasndose en su viscosidad. Los nmeros 20, 30, 40, 50 y 60 clasifican alos lubricantes de crter segn su viscosidad a 100C.

Para los aceites multigrados el grado es dado por dos nmerosseparados por la letra W:

-El primer nmero seguido por "W" (Winter) representa la viscosidad abaja temperatura, 5W, 10W, 15W... ms pequeo el nmero, ms fluidose mantiene el lubricante a baja temperatura y facilita el arranque

-El segundo nmero representa la viscosidad a alta temperatura, 20, 30,40, 50. Ms alto este nmero, ms viscoso se mantiene el aceite a altatemperatura.

La viscosidad SAE

Es la caracterstica ms importante para la eleccin de los aceites y sedefine como la resistenciade un liquido a fluir. Es la inversa de la fluidez y


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se debe a la friccin de las partculas del liquido. La viscosidad se valorasegn los mtodos usados para su determinacin, y las unidades, enorden decreciente a su exactitud, son:

o Viscosidad dinmica o absoluta. La unidadde viscosidad absoluta es

el poise, que se definecomo la viscosidad de un fluido que oponedeterminada fuerza al deslizamiento de una superficie sobre otra avelocidad y distancia determinadas. Corrientemente se emplea elcentipoise, que es la centsima parte del poise y equivale a la viscosi-dad absoluta del agua.

o Viscosidad cinemtica. Es la relacin entre la viscosidad dinmica y ladensidad del liquido. La unidad es el stoque (St), aunqueprcticamente se emplea el centistoke, que equivale a la centsimaparte de aquel y es aproximadamente la viscosidad cinemtica del

agua a 20 C.

o Viscosidad relativa. En la prctica, la medicin de la viscosidad sehace en aparatos denominados viscosmetros, en los cuales sedetermina el tiempo quetarda en vaciarse unvolumen fijo de aceite adeterminada temperatura y por un tubo de dimetro conocido. Losmas empleados son los Engler, Redwood y Saybolt. Los grados deviscosidad as determinados deben acompaarse siempre de la inicialdel viscosmetro y de la temperatura de ensayo; por ejemplo: 5 E a 50

C, 25 S.S.U. a 210 F, etc.

La viscosidad mide la resistencia a fluir de un lquido. El lubricante es msfluido en caliente y ms viscoso en fro.

Existen dos pruebas para medir la viscosidad: la viscosidad Sayboltuniversal y la viscosidad Saybolt Furol1

La utilizacin de lubricantes fluidos en fro permite reducir los desgastes alarrancar gracias a una lubricacin rpida de todas las piezas del motor.

1 EL VISCOSMETRO SAYBOLT: CONSISTE ESENCIALMENTE DE UN TUBO CILINDRICO DEBRONCE EN CUYO FONDO ESTA UN ORIFICIO DE DIMENSIONES ESPECIFICAS.EL TUBO DE BRONCE ES RODEADO POR UN BAO A TEMPARATURA CONSTANTE. CUANDO LAMUESTRA EN EL TUBO ALCANZA LA TEMPERATURA DE LA PRUEBA, SE MIDE EL TIEMPOREQUERIDO PARA QUE 60ml DEL LIQUIDO PASEN A TRAVES DEL ORIFICIO.LA MUESTRA SE RECOJE EN UN FRASCO ESTANDARD CALIBRADO. LA UNIDAD DE MEDIDA ESEL TIEMPO EN SEGUNDOS REQUERIDOS PARA QUE 60 ml DE UN FLUIDO FLUYAN A TRAVES DELORIFICIO A UNA TEMPERATURA DADA. ESTO ES REPORTADO COMO SEGUNDOS SAYBOLTUNIVERSAL (SUS).POR EJEMPLO: 350 SUS A 100F.

EL VISCOSMETRO SAYBOLT FUROL:UTILIZA EL MISMO PRINCIPIO QUE EL UNIVERSAL, EXCEPTO QUE ES DISEADO CON UNORIFICIO MS GRANDE PARA ADAPTARSE A FLUIDOS MS VISCOSOS.


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FLUIDEZEN FRO

0W5W10W

15W20W25W

VISCOSIDADEN CALIENTE

SAE 60SAE 50SAE 40

SAE 30SAE 20

Nivel de prestaciones tcnicasSe obtienen a partir de las especificaciones internacionales y por lasaprobaciones de los constructores. Las siguientes especificacionesinternacionales garantizan un nivel de prestaciones mnimas de unlubricante.

ACEA (Asociacin de Constructores Europeos de Automviles)

API (American Petroleum Institute): Con el fin de facilitar una correctaeleccin del lubricante que mejor responda a las exigencias especficasde los diversos tipos de motores y servicios, el Instituto Americano delPetrleo, API, estableci una clasificacin de los aceites en dos tipos:aceites para motores nafteros y aceites para motores Diesel.

-La letra S identifica a aceites para motores nafteros y la letraC a los destinados a motores gasoleros.

-Las segundas letras indican las exigencias en servicio o elgrado de desempeo. Comienza por la A para el menosexigido continuando en orden alfabtico a medida queaumenta la exigencia.

Se trata de una clasificacin abierta, pues se vandefiniendo nuevos niveles de desempeo para nuevosdiseos de motores (hoy, clasificaciones ms altas API SJ y APICH-4).

CEITES LUBRIC NTES

Los aceites lubricantes se distinguen entre si segn sus propiedades osegn su comportamiento en las mquinas. Debemos de conocer laspropiedades de los aceites lubricantes, para poder determinar cualutilizaremos segn la misin que deba desempear. Un buen aceitelubricante, a lo largo del tiempo de su utilizacin, no debe formar excesivosdepsitos de carbn ni tener tendencia a la formacin de lodos ni cidos;tampoco debe congelarse a bajas temperaturas.

Las propiedades ms importantes que deben tener los aceites lubricantesson:


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COLOR y FLUORESCENCIA: Cuando observamos un aceite lubricantea travs de un recipiente transparente el color nos puede dar idea delgrado de pureza o de refino y la fluorescencia del origen del crudo.

DENSIDAD

: La densidad de un aceite lubricante se mide por

comparacin entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite yel peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acordque sera igual a 1, a igual temperatura. Para los aceites lubricantesnormalmente se indica la densidad a 15C.

VISCOSIDAD: Es la resistencia que un fluido opone a cualquiermovimiento interno de sus molculas, dependiendo por tanto, del mayor omenos grado de cohesin existente entre estas.

NDICE DE VISCOSIDAD: Se entiende como ndice de viscosidad, elvalor que indica la variacin de viscosidad del aceite con la temperatura.

Siempre que se calienta un aceite, ste se vuelve ms fluido, su viscosidaddisminuye; por el contrario, cuando el aceite se somete a temperaturascada vez ms bajas, ste se vuelve ms espeso o sea su viscosidadaumenta.

UNTUOSIDAD: La untuosidad es la propiedad que representa mayor omenor adherencia de los aceites a las superficies metlicas a lubricar y semanifiesta cuando el espesor de la pelcula de aceite se reduce almnimo, sin llegar a la lubricacin lmite.

PUNTO DE INFLAMACIN: El punto de inflamacin de un aceite lodetermina la temperatura mnima a la cual los vapores desprendidos seinflaman en presencia de una llama.

PUNTO DE COMBUSTIN: Si prolongamos el ensayo de calentamientodel punto de inflamacin, notaremos que el aceite se incendia de unmodo ms o menos permanente, ardiendo durante unos segundos,entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustin.

PUNTO DE CONGELACIN: Es la temperatura a partir de la cual elaceite pierde sus caractersticas de fluido para comportarse como una

sustancia slida.ACIDEZ: Los diferentes productos terminados, obtenidos del petrleo

bruto pueden presentar una reaccin cida o alcalina. En un aceitelubricante, una reaccin cida excesiva puede ser motivo de un refinadoen malas condiciones. A esta acidez se le llama acidez mineral.

NDICE DE BASICIDAD T B N: Es la propiedad que tiene el aceite deneutralizar los cidos formados por la combustin en los motores. El T.B.N.(total base number) indica la capacidad bsica que tiene el aceite. Sianalizamos un aceite usado el T.B.N residual nos puede indicar el tiempo

(en horas) que podemos prolongar los cambios de aceite en ese motor.


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DEMULSIBILIDAD: Es la mayor o menor facilidad con que el aceite sesepara del agua, esto es, lo contrario de emulsibilidad.

OBTENCIN DE LOS ACEITES LUBRICANTES

Fundamentalmente, los aditivos persiguen los siguientes objetivos:

limitar el deterioro del lubricante a causa de fenmenos qumicos

ocasionados por razn de su entorno

proteger a la superficie lubricada de la agresin de ciertoscontaminantes

mejorar las propiedades fsico-qumicas del lubricante o proporcionarle denuevas

FABRICACIN DE LOS ACEITES LUBRICANTES

Los procesos a seguir para la obtencin de las distintas gamas de

aceites lubricantes, tanto los tipos destinados a la industria como los de

automocin, son los siguientes:

1) Las bases con los distintos tratamientos de refino descritos en el captulo

anterior pasan a la planta de mezclas

2) Se efectan las mezclas de estas bases (dos mximo)para obtener las

viscosidades y calidades requeridas

3) Se complementan sus caractersticas incorporando a aquellos que lorequieran, distintos tipos de aditivos de acuerdo con su aplicacin y

posterior servicio.

MEZCLA DE BASES + ADITIVOS(SEGN GAMAS Y AUTOMOCIN)


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