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FUNDAMENTOS DE LUBRICACION

OBJETIVOS CONTENIDOS Definir las actividades principales que debe Funciones de un lubricador en la planta realizar un lubricador en la planta. Fundamentos y principios de la lubricación. Principios de lubricación, rozamiento y tipos de roces, Funciones del lubricante y requisitos requisitos que se se les exige a los lubricantes Aceites y grasas Propiedades físicas y químicas de los lubricantes Viscosidad e índice de viscosidad v iscosidad Clasificar los lubricantes según su Clasificación de los lubricantes según normas ISO, viscosidad, de acuerdo a normas ISO, SAE, AGMA, SAE Grasas y su clasificación. clasificación. AGMA

Explicar las funciones del lubricante Definiendo las propiedades propiedades físicas y químicas de los lubricantes industriales

Seleccionar y aplicar lubricantes según los Aplicación de la lubricación. Programa de lubricación de una máquina, frecuencia de requerimientos de los equipos la lubricación. Interpretación de los catálogos de lubricantes. Vida útil de un lubricante Explicar procedimiento para tomar muestra de aceite

Toma de muestra de aceites para su anàlisis

Analisis y ensayos de lubricantes

1. FUNCIONES DE UN LUBRICADOR EN LA PLANTA Objetivo: Objetivo: Definir las actividades principales que debe realizar un lubricador en la planta.

1.1 LUBRICACIÓN La lubricación es una actividad vital que requieren las máquinas y equipos mecánicos para cumplir con su su propósito en forma eficiente eficiente durante toda la vida útil prevista La lubricación lubricación requiere de actividades actividades específicas que deben ser desarrolladas por el lubricador, estas son a la vez las funciones principales del lubricador: lubricador: Las funciones principales de un lubricador en la planta Revisar niveles de depósitos de lubricantes en las maquinas y equipos. Rellenar los depósitos con lubricante cuando estos lo requieran Realizar recambios de lubricantes según programa de lubricación Enviar muestras de aceite para su análisis de los depósitos que corresponda según programa Engrasar todos los puntos establecidos en pautas de engrase y de acuerdo a programa Cambiar filtros de lubricantes, según programa Mantener operativos todos los sistemas de lubricación de las máquinas y equipos de la planta 1

Mantener un stock adecuado adecuado de lubricantes y almacenados en condiciones Conveniente. Esta actividad debe ser ejecutada sobre la base de un programa periódico de lubricación elaborado por el jefe del departamento de mantención, de acuerdo con las recomendaciones de los catálogos y manuales de servicio de las máquinas o equipos y a la experiencia que se tenga en la faena sobre este aspecto de la mantención. Para una correcta lubricación, se debe comprender: La función básica que cumple el lubricante, Los requisitos y propiedades del lubricante específico seleccionado y El principio de funcionamiento y lubricación del equipo especifico, Lo cual es un requisito básico del personal responsable de la lubricación de los equipo de la planta

2. FUNDAMENTOS Y PRINCIPIOS DE LA LUBRICACIÓN. Objetivos:

Explicar las funciones del lubricante lubricante Definiendo las propiedades físicas y químicas de los lubricantes industriales

2.1 FUNDAMENTOS Y PRINCIPIOS Introducción En las máquinas antiguas, el lubricante tenía sólo el propósito de reducir la fricción y mantener bajo el desgaste entre entre las piezas móviles, la selección del lubricante no era un problema, pues se debía elegir entre unos pocos que lograran dejar una película eficaz entre las superficies funcionales de las piezas sujetas a rozamiento. Sin embargo las máquinas modernas han modificado este panorama, las actuales máquinas se diseñan para trabajar bajo condiciones de carga, temperatura, velocidades y ajustes tales que para cada cada situación se se debe analiza con con bastante rigor el tipo de lubricante a utilizar. Debido a las mayores exigencia a que son sometidas las piezas de las máquinas modernas, los lubricantes y los sistemas de lubricación están cambiando constantemente, adecuándose a las nuevas exigencias, incorporando nuevos términos como "aditivos", "multiviscosidad", "aceites sintéticos", “lubricación centralizada”, “Lubricacion automática” etc.

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Lo anterior debería considerarse a la hora de decidir quien o quienes serán los encargados de lubricar o mantener las condiciones de lubricación y los lubricantes en las plantas actuales. En la lubricación de máquinas antiguas, los errores de utilización incorrecta de lubricantes no influían tanto en en la mantención del equipo, sin embargo en las máquinas modernas estos mismos errores pueden generar grandes daños al equipo o a sus componentes. En la actualidad NO se deben mezclar lubricantes porque los elementos que lo constituyen y los aditivos de un tipo y/o marca comercial pueden generar elementos dañinos para la maquina al combinarse accidentalmente por el descuido en el manejo de ellos.

2.2 OBJETIVOS DE LA L A LUBRICACIÓN INDUSTRIAL Disminuir el rozamiento entre dos superficies, manteniendo manteniendo una película película de aceite entre ellas Disminuir los efectos del roce Disipar calor generado por el roce Proteger las superficies contra la oxidación Arrastra las inevitables partículas desprendidas por desgaste

2.3 Roce. ¿Qué es es el roce? ¿Cómo se manifiesta el roce? roce? ¿De que depende la magnitud magnitud del roce? ROCE o FRICCIÓN. Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, fricción, entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies ( fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento ( fuerza de fricción fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza normal entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a éstas, sino qu e forma un ángulo φ con la perpendicular (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto. (fuente: Wikipedia) Se ha calculado que un tercio a la mitad de la energía producida en el mundo se pierde por efecto de la fricción 

La magnitud de la fuerza de roce depende del tipo de roce existente entre las superficies, de las magnitudes de las cargas que actúan sobre los cuerpos que se desplazan y de la calidad de las superficies que están rozando.

2.3.1 Tipos de roce. 3

Roce estático Es el que se produce cuando los cuerpos están en reposo, antes de iniciarse el movimiento relativo entre las superficies de deslizamiento. Roce cinemático Es el que se produce una vez vez que las superficies están en movimiento relativo.

No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento dinámico y el estático, pero se tiende a pensar que el estático es algo mayor que el dinámico, porque al permanecer en reposo ambas superficies pueden aparecer enlaces iónicos, o incluso microsoldaduras entre las superficies, factores que desaparecen en estado de movimiento. Éste fenómeno es tanto mayor cuanto más perfectas son las superficies. Un caso más o menos común es el del gripaje de un motor por estar mucho tiempo parado (no sólo se arruina por una temperatura muy elevada), ya que al permanecer las superficies, del pistón y la camisa, durante largo tiempo en contacto y en reposo, pueden llegar a soldarse entre sí. El coeficiente de rozamiento estático µe es igual a la tangente del ángulo del plano inclinado, en el que el cuerpo se mantiene en equilibrio sin deslizar. Ello permite calcular los distintos coeficientes de rozamiento, simplemente colocando un cuerpo de un material concreto sobre un plano inclinado del material con el que se pretende calcular su coeficiente de rozamiento, inclinando el plano progresivamente se observa el momento en el que el cuerpo comienza a deslizarse, la tangente de este ángulo es el valor del coeficiente de rozamiento. Del mismo modo conocido el coeficiente de rozamiento entre dos materiales podemos saber el ángulo máximo de inclinación que puede soportar sin deslizar. OBSERVACIÓN

El roce estático es mayor que el roce cinemático

Tipos de roce según el tipo de movimiento relativo entre las l as superficies Roce deslizante Roce de rodadura Roce fluido Roce deslizante Es el el producido producido entre las superficies de dos piezas que se encuentran con un movimiento relativo entre ellas, deslizando deslizando una en contacto contacto con la otra.

Figura 1. 1 Representación “Gráfica” del roce deslizante 4

Roce rodante Es el producido entre dos piezas con con movimiento relativo una de otra, donde una de las dos gira sin resbalar sobre la otra.

Figura 1.2 Representación “Gráfica” del roce rodante. Roce fluido Es el producido producido entre las superficies de dos piezas en movimiento relativo entre ellas, cuando se interponen entre las superficies un fluido, de modo que las capas del fluido deslizan con respecto a la superficies de las piezas.

Figura 1. 3 Representación “Gráfica” del roce fluido. OBSERVACIÓN GENERALES RESPECTO DEL ROCE 1) El roce roce deslizante es mayor mayor que el roce rodante 2) El roce roce rodante rodante es mayor mayor que el roce fluido CONCLUSIÓN En piezas mecánicas sometidas a movimiento movimiento relativo se debe procurar un roce fluido. Las piezas antes de iniciar el movimiento movimiento están sometidas a un roce estático, y Una vez que inicia el movimiento, el roce estático se transforma en roce cinemático 2.3.2 EFECTOS DEL ROCE Independiente del tipo de roce, todos producen los mismos efectos, sólo cambia la magnitud de ellos, estos efectos son: Generación de calor entre las superficies de las piezas en contacto durante el movimiento relativo entre ellas, con con el consiguiente aumento de temperatura de las piezas en contacto. Desgaste de de las superficies superficies en contacto, generando generando mayor desgaste sobre sobre la pieza más blandas Oposición al movimiento (fuerza de roce) que hay que vencer, gastando energía (potencia). 5

2.3.4. Desgaste Las superficies metálicas de dos piezas en movimiento relativo, son de naturaleza naturaleza rugosa, el contacto entre ellas se localiza en los puntos más sobresalientes, distribuyéndose la fuerza de contacto en un área pequeña, generando altas presiones en esas zonas.

Figura 1.4 Representación gráfica del desgaste y de la l a acción de los aditivos en el aceite Si el movimiento se inicia en estas condiciones se producirán altas temperaturas localizadas con posibilidad de generar microsoldaduras que que tienden a frenar el movimiento., este efecto disminuye si el aceite tiene alguno de los aditivos señalados en la figura 1.4. Al iniciar el movimiento en estas condiciones, las microsoldaduras son arrancadas de las superficies generándose generándose el desgaste desgaste metálico. Se define el desgaste como la perdida de material en las superficies que están rozando en el movimiento relativo de dos piezas o componentes mecánicos. Tipos de desgaste: Por adherencia Por abrasión Por corrosión Por fatiga de las superficies. Desgaste por adherencia. adherencia. Este tipo de desgaste se da entre materiales iguales o parecidos, ya que al tener mayor afinidad, se transfieren moléculas entre ellos, que se pegan, y al continuar el movimiento relativo entre las dos superficies, se arrancan y desprenden. Se produce por las condiciones de Velocidad, Carga y Temperatura, Temperatura, la película lubricante se vuelve tan delgada que permite el contacto de metal con metal, provocándose el arrancamiento y la fatiga de las superficies.

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Figura1.5 Pistón con desgaste adhesivo. adhesivo. Las consecuencias de este desgaste son que los altos esfuerzos de contacto provocan la soldadura de los contactos de las asperezas, el deslizamiento continuo degrada la superficie, se puede controlar por la adecuada selección de aditivos del lubricante, materiales, diseño y operación. Este desgaste se localiza en la superficie de material más blando de un par de superficies sujetas a movimiento, presenta el inconveniente que las partículas sueltas del material que se desgasta queden libres y contribuyan al desgaste por abrasión, esto es especialmente perjudicial si la partícula que se suelta es del material más duro. El desgaste es máximo entre las l as superficies de dos materiales de igual dureza y mínimo para una combinación de materiales donde uno de ellos es duro y el otro es blando. Un ejemplo de lo anterior lo constituyen el conjunto eje cigüeñal en la zona del muñón (acero endurecido) y su cojinete que es del tipo de cojinete de fricción fabricado en metal babbit (aleación de plomo, estaño, antimonio entre otros elementos químicos).

Figura 1.5 conjunto cigüeñal - cojinete en la zona del descanso También aumenta el desgaste por adherencia en el vació y con el aumento de la temperatura El desgaste por adherencia disminuye notablemente con la película lubricante interpuesta entre las dos superficies sujeta a rozamiento Desgaste por abrasión El desgaste por abrasión se asemeja al desgaste realizado por una lima o por una muela abrasiva (esmeril) y es realizado por las partículas del material mas duro que se han desprendido o bien por el efecto de las rugosidades que puede tener la superficie mas dura. De lo anterior anterior se desprende desprende la importancia importancia de que la calidad calidad superficial superficial del componente componente mas duro en la superficie funcional sea mas fina (N6, N5, N4, etc.). La diferencia entre desgaste abrasivo y desgaste por deslizamiento es el grado de desgaste. Entre los cuerpos involucrados (mayores en el desgaste abrasivo), ya sea por la naturaleza, tipo de material, composición química, o por la configuración geométrica. Existen básicamente dos tipos de desgaste abrasivo, estos son: desgaste abrasivo (a) dos cuerpos o (b) a tres cuerpos. (ver figura1.6) En abrasión de dos cuerpos, el desgaste es causado por rugosidades rugosidades duras pertenecientes a una de las superficies en contacto, mientras que la abrasión a tres cuerpos, el desgaste 7

es provocado por partículas duras sueltas entre las superficies que se encuentran en movimiento relativo. También generan desgaste por abrasión las partículas duras ingresadas desde el exterior del conjunto en movimiento relativo las cuales pueden ser arrastradas por el mismo fluido lubricante o por el aire en un ambiente polvoriento (para evitar ello se utilizan los filtros en los depósitos de lubricantes y los sello sell o o retenes en los ejes y descansos)

Figura 1.6 Desgaste por abrasión de un cojinete de fricciòn

Desgaste por corrosión Se refiere a la corrosión por ataque químico que se produce por agentes externos como el agua, el oxigeno del aire y fluidos considerados como corrosivos y que de algún modo entran en contacto con las superficies en movimiento., ellos pueden generar desgaste directamente o crear las condiciones en una o ambas superficies para que se incremente el nivel de desgaste por adhesión o abrasión. El l deterioro es lento y progresivo de las superficies metálicas al estar presente sustancias ácidas que afectan la metalurgia de los mecanismos. Este tipo de desgaste también se puede presentar por vibraciones en el sistema, que interrumpen la película lubricante y hacen que la humedad del ambiente corroa las superficies. El desgaste corrosivo ocurre en una combinación de desgaste (abrasiva o adhesiva) y de un ambiente corrosivo. El índice de la pérdida material puede ser muy alto debido a que los productos sueltos o flojos flojos de la corrosión se desprenden fácilmente por el desgaste y se revela continuamente el metal fresco y que alternadamente alternadamente puede volverse a corroer corroer rápidamente

Figura 1.7 desgaste de buje corroído por la presencia presencia de ácido en el aceite. aceite. Desgaste por fatiga Este tipo de desgaste es más natural y corresponde a la fatiga del material en las zonas de contacto sometidas a grandes esfuerzos puntuales o concentrados en pequeñas áreas lo que genera deformaciones frecuentes, este tipo de desgaste por fatiga se incrementa significativamente por la mayor frecuencia del fenómeno que lo produce. El desgaste por fatiga se manifiesta por el desconchado o picado de la superficie funcional generado por los micros micros grietas como puede observarse observarse en el camino de de rodadura de los rodamientos, en los dientes de ruedas dentadas, etc.

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La fatiga en la superficie y subsuperficie se observa durante deslizamiento y apisonamiento repetido. Los repetidos ciclos de carga y descarga a los cuales los materiales son expuestos pueden inducir la formación de grietas superficiales y subsuperficiales, que eventualmente, después de un número crítico de ciclos resultarán en la rotura de la superficie con la formación de grandes fragmentos, dejando grandes hoyos en la superficie. Antes de este punto crítico el desgaste del material es despreciable, lo que no sucede con el desgaste causado por un mecanismo adhesivo o abrasivo, donde el desgaste causa un deterioro gradual del material desde el inicio del proceso. Por tanto, la cantidad de material removido debido a la fatiga no es un parámetro útil. Mucho más relevante es la vida útil en términos del número de revoluciones o ciclos de trabajo antes de que ocurra la falla por fatiga.

Figura 1.7 Desgaste por fatiga generado por los elementos rodantes de un rodamiento

2.4 LUBRICACIÓN Lubricar es interponer entre dos superficies que están en movimiento relativo, partículas lubricantes capaces capaces de mantener mantener separadas separadas completa o parcialmente parcialmente las dos superficies de modo de transformar el roce roce de deslizamiento ( o de rodadura ) en roce fluido., disminuyendo disminuyendo los efectos del rozamiento entre las superficies metálicas.

Figura 1.8 Tipos de lubricación Lubricación límite: Se presenta cuando la cantidad de lubricante entre las superficies funcionales deslizantes en mínima, en tal caso la película lubricante no es capaz de separar las superficies generándose roce deslizante y desgaste por abrasión y adherencia. Esto sucede cuando se ha descuidado descuidado la lubricación o cuando la máquina se encuentra en reposo y el peso propio de los componentes desplaza la película de aceite.

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El mayor desgaste de los componentes mecanicos con los cojinetes de fricción f ricción ocurren durante la puesta en marcha en estas condiciones, para evitar ello en las máquinas modernas existen bombas de lubricación a presión que permiten levantar presión y con ello incorporar una película película de aceite que levanta los ejes antes de que comiencen comiencen a girar, transformado la lubricación lubricación límite en lubricación lubricación hidrodinámica o de capa completa completa Lubricaciòn mixta. Se presenta cuando la lubricación no es eficiente, ello puede ser generado por utilizar aceite de viscosidad inadecuada o porque los descansos presentan holguras exesivas producto de un desgaste. Tambien se puede generar esta condición por el exceso de carga sobre los descansos. La viscosidad inadecuada puede ser producto de una aplicación incorrecta del lubricante o debido a un aumento de temperatura que hace disminuir sensiblemente la viscosidad Se soluciona el problema mediante el cambio preventivo de los cojinetes gastados y la utilización del lubricante con la l a viscosidad recomendada para las condiciones de carga y holgura de los cojinetes. Tambien en el caso de sobrecalentamientos mediante la eliminaciòn de la causa que lo provoca. Lubricaciòn hidrodinámica (de capa completa) Es la lubricación óptima y se presenta cuando se utiliza el lubricante con la viscosidad vi scosidad adecuada, respetando las condiciones de carga y holgura de las superficies funcionales deslizantes bajo las condicones de velocidad óptima.

Figura 1.9 Lubricación hidrodinámica de un cojinete de fricción Es el tipo de lubricación ideal que suele presentarse en cojinetes de fricción cuando giran a una velocidad tal que el arrastre del aceite crea una cuña de aceite que permite levantar el arbol, manteniendo una lubricación hidrodinámica según figura 1.9 Lubricación hidrostática (de capa completa) Consiste en bombear aceite entre dos superficies estacionarias (normalmente un eje y un cojinete liso) altamente cargadas con el fin de separarlas, evitando así que se presente el desgaste en el momento en que una de ellas (o las dos) se ponga en movimiento En el caso de los motores de combustión interna antes de que se genere la lubricación hidrodinámica es necesario generar una fuerza que separe los elementos móviles. Esta fuerza se genera al inyectar el lubricante a presión por medio de una bomba la cual normalmente es movida por el motor. Este tipo de lubricación permite suministrar el lubricante a todas las partes que lo requieran y no depende de la velocidad de rotación de los elementos. La cantidad de lubricante inyectado depende de la presión de la bomba de aceite, de la temperatura y de la viscosidad del lubricante. l ubricante. Este tipo de lubricación requiere que el sistema de lubricación, cuente con una bomba auxiliar, ya que si la bomba que está trabajando sale de servicio, y no se cuenta con bomba auxiliar, el cojinete hidrostático fallaría catastróficamente. Adicionalmente, la mayoría de estos sistemas, tienen un depósito de aceite elevado, a una determinada altura, y con un 10

gas (por lo regular nitrogeno), a una determinada presión, para que en caso de que falle la bomba auxiliar, garantice el suministro de aceite durante el tiempo de detención del eje.

2.4.1 FUNCIONES DEL LUBRICANTE Disminuir el rozamiento entre entre las superficies funcionales deslizantes, deslizantes, manteniendo una película de lubricante entre ellas. Disminuir los efectos del roce Disipar calor generado por el roce Proteger las superficies contra la oxidación Arrastrar las inevitables partículas desprendidas por desgaste 2.4.2 IMPORTANCIA ECONOMICA DE LA LUBRICACIÓN L UBRICACIÓN La lubricación tiene un costo que no se limita solo al valor del lubricante, sino que lo constituyen los siguientes costos: Costos de una buena buena lubricación: lubricación: 1. Costo del lubricante y de la l a lubricación (lubricantes, filtros, mano de obra lubricador)

Costos por una lubricación deficiente 2. Costo de las piezas de recambio gastadas en forma prematura por una lubricación deficiente 3. Costo por las perdidas de energía generadas por el roce mayor cuando falta la lubricación 4. Costo de la mano de obra para el recambio de piezas gastadas en forma prematura 5. Costo de las l as pérdidas de producción por detenciones no programadas imputables a una lubricación deficiente. Los valores relativos de estos costos se pueden estimar en forma aproximada en la siguiente tabla comparativa, para valores más exactos, se debe llevar los registros de información específica de acuerdo a la realidad de cada planta . TABLA N° 1.1 Costos comparativos de lubricación Costo por concepto de: 1. 2. 3. 4. 5.

Lubricación y lubricante Piezas de recambio (vida desperdiciada ) Perdida de energía (adicional al roce normal) Mano de obra para el recambio no previsto Perdida de producción por detenciones imprevistas por lubricación deficiente

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% relativo al costo tota 10 20 35 35 Ver nota

NOTA Respecto al costo por pérdida de producción, por el momento se puede señalar que este es muy variable y depende de muchos factores, solo se puede mencionar que en algunos equipos, puede ser bajo, sin embargo en otros puede ser muy alto. Como referencia para un equipo específico, este costo equivale al costo de la hora maquina multiplicado por el tiempo en que el equipo se ha detenido por causa de una lubricación deficiente. 2.4.3 LUBRICANTES UTILIZADOS ACTUALMENTE Cualquier tipo de fluido puede actuar como lubricante, aun cuando no todos tienen los requisitos y características que deben cumplir cumplir para lubricar, estos requisitos dependen de las condiciones de funcionamiento, siendo la más relevantes las siguientes: siguientes: Presiones o cargas de trabajo Temperaturas de trabajo Velocidades de trabajo Ambiente de trabajo. Holgura u juego de funcionamiento Rugosidad de las superficies funcionales Dureza de las superficies funcionales Material de las superficies a lubricar. Sistema de lubricación utilizado Los lubricantes comerciales utilizados son son los siguientes: Aceites y grasas minerales (derivados del petróleo) Aceites y grasas animales o vegetales Lubricantes sólidos minerales Lubricantes sintéticos Aceites y grasas minerales Estos lubricantes son obtenidos por procesos de destilación o refinado del petróleo y Posterior clasificación y formulación según las l as necesidades del mercado.

Figura 1.10 Proceso de obtención de lubricantes minerales

Proceso de refinado del petróleo crudo El petróleo crudo consiste en una gran variedad de moléculas de hidrocarburos cada una de las cuales pueden cambiar de estado líquido a gaseoso (y viceversa) por l a acción del calor.

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La separación de cada una de estas moléculas se lleva a cabo en la torre de fraccionamiento que dispone de alrededor de 30 niveles, nivel es, en cada uno de los cuales se destilan los diferentes tipos de moléculas, desde el asfalto hasta gas butano pasando por petróleo, gasolina, kerosene, aceites, etc. Por la zona de fraccionamiento de los aceites, se obtienen una mezcla de aceites que son nuevamente destilados obteniendo obteniendo de dos a seis fracciones de aceites, los cuales son sometidos a procesos de purificación que consisten en un desparafinado, desasfaltación, refinado de disolventes y filtración logrando un producto denominado aceite base o aceite básico. La mezcla adecuada de dos o más aceites básicos en proporciones definidas más el agregado de aditivos específicos da origen al aceite mineral utilizado para la lubricación industrial.

Procesos de purificación: Desparafinado Desasfaltaciòn Refinado de disolventes Filtraciòn Redeestilaciòn

Figura 1.10 Proceso de destilación del petróleo crudo y obtención de aceites básicos Cualidades del aceite de lubricación lubricación obtenido a partir del petroleo Gran abundancia, al ser un subproducto de una proceso de obtención de combustibles líquidos y gaseoso a partir del crudo Bajos costos, en comparación con otras alternativas Características y propiedades propiedades favorables, (en especial el alto alto rango de viscosidades).

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Aceites y grasas animales o vegetales Estos lubricantes son elaborados con grasas animales o aceites vegetales, poseen buenas propiedades lubricantes con gran capacidad de carga, pero presenten la desventajas de su fácil descomposición descomposición y de la variación variación en su calidad. (Calidad no Uniforme ni constante). constante). Lubricantes sólidos minerales Estos lubricantes son presentados en forma de pastas, polvos, revestimientos ligados, grasas y dispersiones a partir del talco, grafito, disulfuro de molibdeno (MoS 2), mica, oxido de zinc, arcilla de batán o betonotas. Talco Mineral, silicato de magnesio hidratado Mg llama del soplete.

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Si

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O10 (OH)

2

Infusible a la

Grafito Una de las dos formas alotropicas del carbono (la otra es el diamante), cristaliza en red hexagonal. Convertido en polvo (plombagina) se utiliza entre otras aplicaciones como lubricante seco o en suspención en el aceite o grasa (grasa grafitada). Resiste sobre 800°C, funde a 3816°C Molibdenita Mineral, conocido como molikote, disulfuro o bisulfuro de molibdeno MoS 2 cristaliza en red hexagonal. En polvo fino, se utiliza solo o mezclado especialmente en grasas. Mica Mineral, silicato de aluminio y de potasio a veces con fierro y magnesio, Mica blanca 2Si O 2 Al 2 O3 Incombustible, temperatura de trabajo hasta los 600°C Utilización de los lubricantes sólidos Su empleo se debe a que permiten lubricar zonas donde es difícil llegar ll egar en forma periódica con lubricantes líquidos, permitiendo mantener la lubricación por mucho tiempo incluso en ambientes hostiles con presencia de polvo, agua y altas temperaturas (sobre los 200°C el aceite se gasifica y deja de realizar su función) Lubricantes sintéticos Son lubricantes obtenidos obtenidos por sintetizado de compuestos químico generando generando fluidos lubricantes con la incorporación de aditivos convencionales de lubricantes. Se destacan por sus capacidades específicas logradas a propósito y que no se pueden conseguir con los lubricantes convencionales. Concebidos a la medida, para satisfacer requerimientos bien específicos que un lubricante mineral no puede alcanzar aunque contenga aditivos. Productos sintéticos utilizados: Hidrocarburos (poli - alfa - oleofinas) Esteres orgánicos ( diésteres, ésteres polioles ) Glicoles ( polialquilen glicol, polieteres) Esteres fosfatados Siliconas 14

Tabla 1.2 Ventajas y desventajas de los lubricantes sintéticos Ventajas Buena características viscosidad / temperatura Buena estabilidad a elevadas temperaturas Baja volatilidad a altas temperaturas Larga vida útil Altos puntos de ignición Altos índices de viscosidad No inflamables Fluidez a baja temperatura

Desventajas Comportamiento toxicologico Compatibilidad y miscibilidad con componentes y lubricantes minerales Disponibilidad y precio (alto costo)

Las condiciones de aplicación y de operación de los lubricantes sintéticos vienen señaladas en los catálogos de los proveedores, donde se destacan siempre las temperaturas de trabajo, la viscosidad, y las contraindicaciones entre otras características, propiedades, cualidades y limitaciones del lubricante y su campo de aplicación. Compuestos sintéticos de uso común Aceites sintéticos Diésteres Tienen poca viscosidad, se usan para lubricar piezas en sistemas de precisión (rodamientos de instrumentos) instrumentos) su rango rango de temperatura de trabajo es desde los - 90°C hasta los 120°C. Con aditivos adecuados ofrecen una buena protección contra la corrosión. Silicona Los aceites de silicona se utilizan también para la lubricación de instrumentos y piezas sometidas a poca carga. Su rango de temperatura de trabajo es desde - 70°C hasta 200°C La protección contra la corrosión es limitada. Las mejores propiedades se consiguen con los aceites de flúor silicona Fluorados Estos aceites contienen éter alkilico polifluorado. Son estables estables a la oxidación y poseen excelentes propiedades frente a la extrema presión (E.P.). Son de alto precio. Poliglicol Nombre genérico para líquidos o sólidos obtenidos a partir del óxido de etileno y de un glicol (dialcohol CH2OH-CH2OH) lubrican bien a temperaturas por sobre los 90°C. Ejemplo de aplicación en los rodamientos de la sección seca de maquinas de fabricación de papel y para calandras de plástico (laminadores de plástico) Estable a la oxidación, pueden durar hasta 10 veces más que los aceites minerales No se espesan, ni forman depósitos fangosos Aceites SHC Son hidrocarbonos sintéticos de viscosidad casi constante con la variación de temperatura. Su rango de temperatura de trabajo es desde -70°C hasta los 200°C 15

CONCLUSIONES Independiente del tipo de lubricante lubricante según su origen, ellos pueden ser adquiridos en estado líquido, sólido semi líquido o gaseoso Tabla 1.3 Tipos de lubricantes LIQUIDOS

SOLIDOS MoS2 (disulfuro de molibdeno)

SEMI FLUIDO Grasas de aceite mineral y sintético

Aceites minerales

Grafito (Carbono compactado)

Grasas de animal

Aceites semi sintéticos

Grasa en barra (tipo  jabón)

Aceites sintéticos

GASES Aire comprimido Aceites pulverizados (spray)

Aceites vegetales CRITERIOS DE SELECCIÓN Costo razonable Abundancia y disponibilidad en el mercado No atacar químicamente al material que lubrica Eficiencia de la lubricación PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE LOS LUBRICANTES Tabla 1.4 PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS LUBRICANTES Química Numero de neutralización (TAN  – TBN) Estabilidad a la oxidación Antiherrumbre Rigidez dieléctrica Punto de anilina Cenizas Compatibilidad Anticorrosiva Compatibilidad

Físicas Viscosidad Índice de viscosidad Adhesividad Punto de inflamación Punto de combustión Estabilidad al esfuerzo de corte Punto de congelación o de escurrimiento Antidesgaste Estabilidad al esfuerzo de corte Resistencia contra la extrema presión Liberación de aire, Demulsibildad Antiespumante

2.4.3.1 PROPIEDADES QUÍMICA DE LOS LUBRICANTES Estas propiedades se refieren principalmente a la necesidad de evitar la tendencia a oxidarse que tiene el aceite en presencia del oxigeno, sobre todo a altas temperaturas, como también a la formación de ácidos en su estructura, a la absorción de partículas de agua y aire, formación de gomas y lacas, y formación de lodos y cenizas en suspención en el aceite o adheridas a las superficies metálicas que se pretenden lubricar. Estabilidad a la oxidación La oxidación tiende a degradar o descomponer descomponer la molecula de de aceite, generando generando las condiciones para para la formación de de ácidos que quedan contenidos en el aceite, aceite, si esta 16

cantidad de acido generada generada no puede ser detenida o controlada, genera un daño en piezas que pueden ser atacadas por estos ácidos. En un aceite la tendencia a la oxidación oxidación debe ser mínima, para para lo cual cual se utilizan aditivos antioxidantes, antioxidantes, que retardan el efecto de oxidación del del aceite por parte parte del oxigeno. Acidez y basicidad La acidez o alcalinidad de un lubricante es una propiedad definitoria del mismo. En los aceites nuevos da información sobre el grado de refino refino y la cantidad y tipos de aditivos aditivos del aceite. En los aceites usado usado aporta datos sobre su nivel de degradación (oxidación, contaminación, estado de sus aditivos, etc.) y puede alertar sobre posibles problemas en el sistema de lubricación. En un aceite se puede tener simultáneamente datos de acidez y alcalinidad. Esto es debido al carácter ácido y básico de sus componentes, tales como productos de la oxidación (ácidos) o aditivos detergentes (básicos). Estas sustancias están en proporción lo bastante baja como para no neutralizarse mutuamente. Acidez En química se llama ácido a cualquier sustancia (orgánica o inorgánica) que contiene hidrógeno junto con un no-metal o un radical no metálico y que produce iones hidrogenión al diluirse en agua. El carácter ácido de un lubricante viene determinado por la presencia de sustancias ácidas en el aceite. Se distinguen dos tipos de de acidez en el aceite: aceite: Acidez mineral, originada por ácidos residuales del refino. Acidez orgánica, originada por productos de la oxidación y los aditivos. Durante su uso, el aceite es sometido a temperaturas elevadas y a esfuerzos mecánicos. Esto tiene como resultado la degradación progresiva del aceite, produciéndose p roduciéndose cambios en la composición del aceite. Se originan sustancias como resultado de la oxidación y se reduce la capacidad protectora protectora de los aditivos. Este proceso se acelera al acercarse el final de la vida operativa del aceite, lo que puede dar lugar a la formación de lodos, barnices y depósitos carbonosos en el sistema, disminución de la viscosidad del aceite y hasta corrosión en piezas metálicas. Por ello, la variación de la acidez del aceite es un buen indicador de su nivel de degradación. El grado de acidez tolerable depende del tipo ti po de aceite y de sus condiciones de utilización, si bien no deben sobrepasarse los límites establecidos para el aceite para evitar daños en los equipos o problemas de funcionamiento. Un incremento brusco en la acidez es un indicativo de problemas tales como contaminación, pérdidas en sellos, incremento de la fatiga térmica o mecánica o pérdida de la capacidad de los aditivos. El grado de acidez en un aceite (ph) indica el nivel de descomposición del aceite 17

La pureza química, expresa la necesidad que el lubricante no contenga materias extrañas a él y que por lo tanto no cumplan funciones propias de la lubricación, sino que al contrario empeoran las condiciones de lubricación. En los lubricantes obtenidos a partir del petróleo, existe algunas materias que son difíciles de eliminar y que por lo tanto constituyen impurezas para el aceite, sobretodo por formar compuestos que perjudican perjudican la acción lubricante lubricante o atacan químicamente químicamente los materiales de las piezas a lubricar, estos estos elementos son principalmente principalmente el azufre, azufre, que tiende a generar ácidos y cenizas que forman cieno o lodos. Número de neutralización (TAN - TBN) Es la medida de la acidez o de la alcalinidad (compuesto ácido o básico) del lubricante, la que se obtiene agregando a una muestra del aceite una solución de hidróxido de potasio gota a gota, hasta neutralizar los ácidos presentes en el aceite, el número de neutralización se expresa en miligramos de hidróxido de potasio necesarios para neutralizar un gramo del aceite (mg KOH / g aceite). Si este valor es muy alto quiere decir que el aceite se ha oxidado mucho por lo cual genera ácidos que pueden corroer las partes de la maquina que se pretenden lubricar con dicho aceite. Este análisis del aceite es válido para los aceites minerales puros y en el, caso de aceites con aditivos, su interpretación resulta discutible porque algunos aditivos cuando se agregan al aceite, hacen que este número cambie aún cuando el aceite no ha sufrido oxidación. En el caso de la acidez se define como número ácido total (TAN) a aquel que se refiere a la neutralización de los componentes ácidos presentes en el lubricante. En el caso de la alcalinidad se define como número básico (TBN), a aquel que se refiere a la neutralización de los componentes alcalinos del lubricante, esta caracteristica también se denomina capacidad alcalina. Los cambios en esta caracteristica dan una indicación del deterioro del lubricante en servicio. Un aumento del TAN o disminución del TBN pueden señalar la oxidación o disminución de los aditivos básicos (detergentes dispersantes) del lubricante. Los aceites con inhibidores por lo general tienen ti enen un número inicial de neutralización de 0.05 a 0.10 medido de acuerdo con los métodos de la ASTM. Algunos aceites con aditivos pueden tener un número inicial de neutralización tan alta como 0.8, Como recomendación inicial, el número de neutralización final no debe exceder de 4.0 (Valores definitivos deben estar asociados a cada tipo de aceite, aplicación aplicación y piezas comprometidas con la corrosión). El número real de neutralización medido no es tan importante como la variación o aumento de este número a partir de un valor inicial, puesto que es esta variación la que indica que un aceite esta en proceso de degradación. Estabilidad a la oxidación Es la resistencia de un lubricante a la oxidación, esta característica esta relacionada con la vida útil en servicio o almacenamiento del lubricante. Los lubricantes en contacto con el aire reaccionan con el oxigeno, la velocidad de reacción depende de la cantidad de oxigeno presente, de la temperatura y de los efectos catalicos de los metales presentes. 18

Factores que favorecen la oxidación El calor es un factor determinante en el proceso de oxidación. La tasa de oxidación es relativamente baja por debajo de 85ºC, duplicándose por cada incremento de 10º C en la temperatura. Por encima de los 215ºC el aceite se descompone descompone térmicamente: comienzan a formarse sustancias insolubles y se degradan los aditivos. La primera reacción produce peróxido, las que reaccionan con más lubricantes para producir ácidos orgánicos y una gran variedad de otros productos de oxidación, hasta llegar a la formación de polímeros insolubles de gran peso molecular, los que se depositan como lodos lacas y barnices. Consecuencias La oxidación del aceite provoca: Aumento de la viscosidad, pudiendo llegar a ser doble incluso triple que la del aceite nuevo. Oscurecimiento del aceite, pasando del tono traslucido original a ser totalmente opaco. Formación de depósitos carbonosos, aunque esto ocurre en fases avanzadas de la oxidación. Aumento de la acidez del aceite, debido a los productos ácidos que se forman. La oxidación es un fenómeno que reduce la vida el aceite. Por desgracia, dada la naturaleza química de los productos de la oxidación, la mayor parte de estos no pueden ser eliminados mediante el filtrado simple del aceite. Sólo con métodos avanzados pueden eliminarse estas sustancias: los ácidos y otras sustancias polares insolubles (como el barniz) pueden eliminarse mediante separadores electrostáticos, resinas de intercambio de iones y alúmina activada; los absorbentes de alta densidad, tales como la celulosa comprimida, son efectivos para eliminar lodos y otras sustancias insolubles. Al ser algunas de estas sustancias catalizadores, su eliminación contribuye a prologar la vida del aceite. Desde el punto de vista comercial, la resistencia a la oxidación del aceite es una característica importante. La resistencia a la oxidación puede mejorarse mediante aditivos Compatibilidad Un lubricante debe ser compatible con otros materiales presentes en el sistema si stema de lubricación, sin presentar ningún efecto adverso o indeseable entre ambos. Se llama compatibilidad a la capacidad de un lubricante para mezclarse con otros, así  como con los elementos del sistema sin reaccionar con ellos y provocar problemas, tales como precipitados o pérdida de prestaciones del lubricante. Si el uso de lubricantes incompatibles no se evita, surgirán estos problemas y pueden causarse daños irreparables en el sistema. Pueden presentarse problemas entre lubricantes y las gomas empleadas en los sellos y mangueras, como asimismo con plásticos, adhesivos (gaskets) y pinturas (revestimientos). Algunos lubricantes sintéticos pueden incluso atacar los metales. La mayor parte de los casos de incompatibilidad son causados causados por los aditivos, aunque au nque algunos son debidos al aceite base. Durante la fase de desarrollo los fabricantes realizan pruebas de compatibilidad con los productos de otros fabricantes, ya que no resulta comercialmente atractivo un producto que no pueda mezclarse con otros. La incompatibilidad puede surgir al mezclarse 19

productos de distinto tipo (para diferentes aplicaciones) o productos del mismo tipo pero de distinto fabricante. No existe un método preestablecido para determinar esta caracteristica, solo se recomienda que cuando se estime que una pobre compatibilidad puede ocasionar problemas, se efectúen las pruebas correspondientes que simulen las condiciones de servicio. El lubricante y los materiales en contacto deben ser inspeccionados periódicamente para detectar cualquier cambio o anormalidad en las propiedades de estos Como regla general, no deben rellenarse los sistemas con más de un 10% de aceite distinto al que tiene ti ene (aunque supuestamente sean compatibles), ni mezclar distintos tipos de aceites sintéticos, ya que no todos son compatibles entre sí. Tabla 1.5 Compatibilidad de aceites sinteticos con aceites minerales Tipo de aceite base sintético

Compatibilidad con aceite mineral

Alcalibencenos

Muy buena

Polialfaolefinos

Muy buena

Diesteres

Buena

Poliglicoles

Mala

Ester de fosfato

Aceptable

Poliesteres

Aceptable

Mezcla de aceites minerales puros de diferentes características Cuando se mezclan dos aceites de diferentes características, pero del mismo tipo, tipo , se producirá una mezcla de características. Si mezclamos un aceite con viscosidad alta y otro de viscosidad baja, por ejemplo, el resultado será un aceite de viscosidad intermedia a los dos. Lo mismo ocurrirá con otras características. Esto no significa incompatibilidad, sino reajuste de características, y por lo demás, el aceite trabaja perfectamente. Incompatibilidad de pH Una de las principales causas de incompatibilidad es la neutralización de los aditivos ácidos de un aceite por los aditivos alcalinos de otro. Cuando esto ocurre se forma un jabón grasiento que se precipita, pr ecipita, pudiendo obstruir líneas y filtros e interfiriendo en el flujo del aceite, hasta el punto de causar daños por falta de lubricación. Esta reacción no es inmediata y requiere la presencia de agua; además la reacción se ve favorecida por la presión y la alta temperatura. Se ha dado el caso de aceites que han coexistido mezclados en el sistema sin reaccionar durante periodos de tiempo indefinidos, sin que la reacción se iniciase hasta que apareció el agua. Esta reacción no es reversible y drenar el sistema no elimina el jabón. La única manera de eliminarlo es limpiar el sistema con aceite mineral puro. Esto puede ocurrir al cambiar el aceite alcalino de un sistema por otro ácido, sin haber limpiado el sistema. Al cambiar un aceite alcalino por otro ácido esto no suele ocurrir, ya que la cantidad de material ácido remanente es muy pequeña y el volumen de precipitado no es importante. Además, los compuestos alcalinos suelen ser detergentes y son capaces de mantener los productos de la reacción en suspensión. En cualquier caso, siempre es recomendable efectuar una limpieza del sistema, efectuando un drenaje del 100 % del volumen del sistema. Se necesita un solo drenaje si el volumen remanente en el sistema es inferior al 3% del total 20

Compatibilidad con los elementos del sistema El aceite de un sistema debe ser compatible con los elementos del mismo, tales como las aleaciones metálicas, sellos del sistema, conductos de materiales sintéticos, etc. El carácter químicamente activo de algunos aditivos hace que estos sean agresivos con los metales. Los aditivos que contienen azufre, cloro o fosfatos son agresivos con el cromo, el cobre y el latón. La incompatibilidad con los sellos y otros elementos de composición orgánica son debidos tanto a los aditivos como al aceite base. Este problema suele ocurrir con los aceites sintéticos. Anti herrumbre La herrumbre es un óxido férrico hidratado que se forma sobre el hierro (o acero) expuesto a la humedad, el fierro como todos los metales no nobles tienen la propiedad de descomponer el agua, de modo que el hidrogeno desprendido del agua se combina con el hierro formando hidróxido ferroso, el cual por fijación con el oxigeno del agua da oxido férrico hidratado, que es porosa, por lo cual la humedad continua penetrando constantemente por los intersticios de la herrumbre continuando con la destrucción del metal. La propiedad anti herrumbre, es la capacidad que tiene el aceite para evitar que partículas de agua y la humedad del medio actúen sobre las superficies metálicas que se deben proteger, esta propiedad es limitada en los aceites puros, para mejorar esta capacidad de los aceites es que se les adicionan aditivos anti herrumbre. 2.4.3.2 PROPIEDADES FÍSICAS Viscosidad La viscosidad es una de las características físicas más relevantes de los aceites lubricantes, se utiliza entre otras cosas para clasificar a los aceites y para determinar las condiciones de juego u holgura entre entre las piezas móviles al momento de diseñarlas y la respectiva clase de lubricante a utilizar en la lubricación. Viscosidad del aceite y Ley de Newton

Figura 1.11 Situación de una placa móvil al inicio de un movimiento sobre una película de lubricante Observaciones La placa móvil se desplaza a una velocidad "V" sobre una película de aceite de espesor "h", bajo la acción de una fuerza "F" Cuando la placa móvil se mueve, no desliza sobre la capa superior de la película de aceite, puesto que esta capa se adhiere a la placa móvil debido a la propiedad de adherencia que posee el lubricante. 21

Según lo anterior, el movimiento relativo de la placa móvil respecto a la placa fija genera también un movimiento relativo entre las diversas capas del lubricante. Así, la capa superior se desplaza y genera una ación cortante sobre la capa inmediatamente inferior. Lo mismo sucede entre las demás capas..

Figura 1.12 Desplazamiento de placa móvil sobre una película de aceite viscosa Según se observa en la figura 1.12, Si la placa se mueve desde A hasta A', la capa de lubricante adherida a la placa móvil se mueve con una velocidad "V" en tanto que las capas inferiores a velocidades inferiores a "V". Según Newton, La tensión cortante Tc en la película de aceite varía en forma directamente proporcional proporcional a la velocidad "V", e inversamente proporcional al espesor de la película de aceite "h".

Luego se tiene:

por lo tanto

Donde.: μ es el coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad del aceite en poise (p)

F es la fuerza que genera el esfuerzo de corte entre las capas del lubricante (dina) A es el área de contacto entre la placa móvil y la placa fija (cm 2) V es la velocidad de la placa móvil (cm/s) h es el espesor de la película de aceite(cm) OBSERVACIONES SOBRE LA VISCOSIDAD La viscosidad es la medida de la capacidad del lubricante para resistir la tensión cortante La viscosidad es una propiedad que tiene que ver con las moléculas del aceite, en cuanto a tipo y tamaño La viscosidad expresa el roce interno (fuerza de roce interno) entre las moléculas de aceite La fuerza F si produce desplazamiento de la placa, realizara un trabajo mecánico que se transformara en calor que eleva la temperatura del aceite y las piezas que están en contacto con él. 22

En términos simples se puede decir que la viscosidad viscosidad es una medida medida a la resistencia total al escurrimiento del aceite, y se puede medir asi La viscosidad puede ser estática o cinemática Medida de la viscosidad La unidad de medida de la viscosidad estática en el sistema métrico es el poise (p), La unidad de medida de la viscosidad cinemática o dinámica es según ISO el mm 2 / s y según Saybolt. SSU (segundo Saybolt Universal) La viscosidad viscosidad estática en la mayoría de los lubricantes es menor menor que la unidad (1 Poise), por lo tanto, se utiliza utiliza frecuentemente como como unidad de medida para la Viscosidad al centipoise (cp) = 0.01 p

A modo de ejemplo se puede decir que la viscosidad viscosidad del agua a 20ºC es de 0,202 Poise o 20.2 cp La viscosidad de todos los fluidos es afectada significativamente por los cambios de temperatura, por lo tanto, no basta con con especificar la viscosidad viscosidad sino que que se debe señalar la temperatura de referencia a que se ha medido la viscosidad. La viscosidad estática, es difícil de medir, en cambio la viscosidad cinemática o dinámica es más fácil de determinar, utilizando para ello los viscosímetros. La viscosidad cinemática ( μc) se puede determinar por la l a medición del tiempo que tarda en escurrir una cantidad determinada de lubricante por un orificio calibrado, estando el lubricante a una temperatura determinada. La unidad de medida de esta viscosidad (μc ) es conocida como Stoke, (st) utilizándose

también el centistoke (cst), modernamente modernamente según ISO, se utiliza el mm2 /s, según se señalo, a continuación se determina el porque de esta unidad y como se determina analíticamente la viscosidad viscosidad cinemática. cinemática. Viscosidad cinemática o dinámica μc = μ / ρ Con ρ como la densidad

ρ=m/v

cuestión Unidades de medida de la viscosidad cinemática

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m; masa y v, volumen del aceite en

Viscosímetro Saybolt Uno de los viscosímetros más utilizados para medir la viscosidad es el diseñado por Saybolt, que se muestra esquemáticamente a continuación

Figura 1.13 Viscosímetro Saybolt Universal Estos viscosímetros miden el tiempo en segundos que se demoran demoran en escurrir 60 ml. o cc. de aceite a determinada temperatura. El valor de la viscosidad viscosidad así obtenido, se expresa en Segundos Saybolt Universal SUS o SSU, a la respectiva temperatura de medición. La temperatura normalizada normalizada de medición es de 40° 40° C y 100° C según ISO, utilizándose utilizándose También 100°F y 210°F 210°F según las normas ASTM. Procedimiento para medir la viscosidad. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Colocar la muestra en el vaso del Viscosímetro ( mas de 60 ml) Determinar la temperatura del ensayo (según norma 40°C o 100 °C) Elevar la temperatura del aceite hasta que alcance la temperatura del ensayo Disponer de un cronómetro ajustado a cero Sacar el tapón del orificio calibrado dejando escurrir el aceite Poner en marcha el cronómetro inmediatamente después que el chorro de aceite se ponga en contacto con el frasco 7. Detener el cronómetro cuando el nivel del aceite alcance la marca que señala un contenido de 60 ml 8. El tiempo obtenido en el cronómetro representa el valor de la viscosidad

NOTA. Este procedimiento es referencial, puesto que el procedimiento procedimiento completo del del ensayo esta normalizado según ASTM e ISO. Además del Viscosímetro Saybolt, Saybolt, también se utiliza el Viscosímetro Viscosímetro de Engler en Alemania y el Redwoord en Inglaterra

24

Expresión de resultados. Unidad de viscosidad seguida de la temperatura a la cual se hizo o se debe hacer la medición. Ejemplo. 1. Viscosidad de 120 SSU a 40 °C 2. Viscosidad de 50 mm 2 /s a 100°C ÍNDICE DE VISCOSIDAD I.V. El índice índice de de viscosidad es una medida de la variación de la viscosidad de un fluido en función de la Variación de la temperatura que experimente y a las cuales cuales se realice la medición. Dado que la viscosidad de un aceite varia con la variación de la temperatura que este experimente, esto es una realidad poco deseable en la mayoría de los aceite. Además esta variación de la viscosidad no es la l a misma en los diferentes tipos de aceite, así por ejemplo, dos aceites pueden tener la misma viscosidad a 40 °C y sin embargo pueden tener viscosidades significativamente diferentes a 100°C. Por otra parte, la variación de la viscosidad con la temperatura es indeseable, indeseable, y como es una realidad, se trata de seleccionar un aceite que tenga como caracteristica caracteristica importante que su viscosidad varié lo menos posible con los cambios de temperatura a los que queda sometido el aceite dentro de la maquina. Existe un método para evaluar la variación de la viscosidad y se mide a través del índice de viscosidad y se ideó para valorar esta realidad en aceite producidos producidos a partir partir de tipos extremos de crudos. A Los aceites con los menores cambios cambios de viscosidad con la variación de la temperatura temperatura se les asigno un índice de viscosidad I.V. = 100 A los aceites con los mayores cambios de viscosidad viscosidad con la temperatura se les asigno un I.V. = 0. Se supone que un aceite cualquiera tendrá un índice de viscosidad comprendido entre I.V. = 0 e I.V. = 100.

Figura 1. 13 a Representacion índice de viscosidad

25

Naturalmente que esto era así cuando se ideó el método, sin embargo posteriormente se ha mejorado esta característica de los aceites principalmente mediante aditivos, de modo que en la actualidad existen aceites con I.V. mayores que 100, como por ejemplo I.V 160, IV 120, etc. A modo de ejemplo para para comprender comprender mejor mejor esta característica importante de los lubricantes fluidos, analizar la viscosidad del agua y de la miel, dentro de un rango factible de temperatura, por ejemplo entre 20°C y 80°C El agua a temperatura ambiente (20°C) es poco viscosa, es decir escurre con bastante facilidad, en cambio la miel es muy viscosa, es decir, escurre con mucha dificultad. Si ambos líquidos son calentados a una misma temperatura, por ejemplo 80ºC se observa que la viscosidad viscosidad del agua prácticamente se mantiene mantiene constante, en cambio la viscosidad de la miel disminuye considerablemente, considerablemente, es decir, fluye fluye con más facilidad. De lo anterior se puede CONCLUIR lo siguiente:    

La variación de la viscosidad del agua es muy pequeña para la variación de temperatura dada. La variación de la viscosidad de la miel es considerable mayor para la variación de temperatura dada. El índice de viscosidad del agua I.V. es muy alto ( válido hasta 100º C) El índice de viscosidad de la miel I.V. es muy bajo

EN RESUMEN, RESUMEN, La viscosidad viscosidad y el índice de viscosidad son dos características importantes a considerar en los lubricantes, siendo el I.V. de vital trascendencia para el lubricante que este sometido a condiciones de de trabajo que hagan variar mucho la temperatura en una  jornada de trabajo, trabajo, como ocurre por ejemplo ejemplo en un motor de combustión combustión interna. ADHESIVIDAD La adhesividad es una cualidad del lubricante que expresa la tendencia del lubricante a adherirse a las piezas que esta lubricando, también se conoce como untuosidad. PUNTOS DE CONGELACIÓN, DE INFLAMACIÓN Y DE COMBUSTIÓN Los puntos de congelación, de inflamación y de combustión se refiere a las temperaturas a la que ocurren estos fenómenos físicos a que queda sometido el lubricante al variar su temperatura. De este modo, estos puntos determinan los límites máximos de temperatura a que puede ser sometido el lubricante, pasado los cuales deja de ser un lubricante, congelándose al pasar el punto de congelación y comenzando su evaporación al pasar el punto de inflamación. ADITIVOS PARA MEJORAR LAS PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES En la actualidad todos los lubricantes contienen pequeñas cantidades de sustancias químicas agregadas con el propósito de mejorar sus características y propiedades, entre ellos se pueden señalar los aditivos: Dispersantes - detergentes Anti - oxidantes Anti - herrumbre 26

Anti - espumante Extrema presión (E. P.) Anti - desgaste Anti - corrosivo Aumentadores del índice de viscosidad Depresores del punto de escurrimiento Etc. Aditivo Dispersantes  – detergentes Ayuda a mantener las superficies metálicas limpias, evitando la formación de depósitos, dejando en suspención en el aceite las partículas que se forman, siendo tan pequeñas que pasan a tra vés de los filtros y solo son eliminadas en el próximo cambio de aceite. (Se caracteriza caracteriza por ennegrecer al aceite, lo que indica que el aditivo esta haciendo su trabajo) Aditivo Anti  – oxidantes Son compuestos que ayudan a evitar que el aceite se oxide aún a altas temperaturas, evitando por tanto las consecuencias de esta oxidación (formación de ácidos, barnices o lacas y sedimentos). Lo que hacen estos compuestos es que impiden que las moléculas de aceite se combinen con el oxigeno (por que primero lo hacen con estas moléculas que tienen mas afinidad con el oxigeno que el aceite) Esta función sólo se realiza en tanto el aditivo no este saturado, por lo cual la acción de él es sólo de retardar la acción del oxigeno. Aditivo Anti  – herrumbre Estos aditivos impiden la herrumbre (oxidación de las piezas metálicas por la acción de la humedad), durante los periodos de almacenamiento del aceite, de detención del equipo o durante la noche o los fines de semana, generando una capa o cubierta protectora que repele las gotas de agua y la humedad, neutralizando además además la acción de los ácidos de modo que no sean nocivos Aditivo Anti  – espumante Todos los líquidos tienen tendencia a la formación de espuma o burbujas cuando son agitados, esto no escapa al aceite, con el peligro que cuando cuando forma burbujas, estas burbujas burbujas están llenas de aire y al momento de ser exigidas para que lubriquen, se reventaran dejando sin protección la parte de la pieza que requiere aceite. Para evitar este problema se le agrega al aceite un aditivo antiespumante que no tiene otro propósito propósito que el de impedir la formación de burbujas o bien que si se forman estas se auto destruyan rápidamente. Aditivo Extrema presión (E. P.) Son compuestos que tiene por función evitar que piezas o partes metálicas que están sometidas a grandes presiones se toquen (metal con metal), para lo cual se agregan al a ceite, y se adhieren a las superficies metalizas protegiéndolas contra las ralladuras, desgaste y agarrotamiento. Aditivos anti corrosivos Son compuestos que se agregan al aceite para impedir que los cojinetes de aleación sean corroídos por la acción de los ácidos que se generan en el aceite, protegiendo las superficies metálicas en general, viene a complementar el trabajo de los aditivos anti oxidantes

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Tabla 1.6 INFLUENCIA DE LOS DISTINTOS TIPOS DE ADITIVOS PARA LOS ACEITES ADITIVO

TIPO DE COMPUESTO

Ditiofosfato de zinc fenoles retardados aminas aromáticos fenoles sulfurados Succinimidas alquilicas de alto peso molecular Dispersantes Alquilotiofosfonatos detergentes Compuestos de boro orgánico Ditiofosfato de zinc Desactivadores Sulfuros orgánicos metálicos Compuestos de nitrógeno orgánico Polímeros de metacrilato Polímeros de etileno, Mejoradores Olefinas o isoolefinas del índice polimerizadas de viscosidad Polímero de estireno alquilizado Distintos copolímeros seleccionados Ditiofosfato de zinc Fosfatos orgánicos Fosfatos ácidos Compuestos de cloro y azufre Agentes anti desgaste orgánico Grasas sulfuradas Ciertas aminas Anti oxidante

Inhibidores de herrumbre

Anti corrosivos

Sulfonatos metálicos Acidos grasos aminas

Ditiofosfato de zinc Fenolatos metálicos Sulfonatos metálicos básicos Polímeros de siliconas

Inhibidores de espuma Modificadores de fricción

Acidos grasos y amidas orgánicas Aceite de manteca Aceite de esperma Ésteres y ácidos fosforosas orgánicos de alto peso molecular

RAZON PARA SU USO

ACCION PROBABLE

Retardan la acción oxidante Impiden la formación de barnices, sedimentos y corrosión. Mantener la limpieza dejando el material insoluble del aceite en suspensión.

Descomponer peróxidos, inhibir la formación radical libre y neutralizar las superficies metálicas El dispersante es atraído por las partículas de sedimento, por fuerzas polares. La solubilidad del aceite en el dispersante mantiene el sedimento en suspensión Formar una capa protectora inactiva en la superficie metálica Formar complejo catalíticamente inactivo con los iones metálicos Los compuestos se afectan menos en su viscosidad con los cambios de temperatura del aceite Aumentan mas la viscosidad a 100°C que a 40°c debido a los cambios de solubilidad

Neutralizar las superficies metálicas catalíticas para inhibir la oxidación Disminuir la velocidad del cambio de viscosidad con la temperatura

Reducir la fricción Impedir las rayaduras y agripamiento Reducir el desgaste

Formar una película por la reacción química entre las superficies metálicas y los compuestos en suspensión que contiene el aceite. Este compuesto que se forma tiene una menor resistencia al corte que el material base de la pieza. Impedir la herrumbre de las Absorber el material activo tipo piezas ferrosas durante el polar en las superficies metálicas, almacenamiento formando una película que Impedir la acción de la repele el ataque del agua y humedad ácida acumulada neutraliza los asidos corrosivos. durante la operación en frió. Este es un tipo específico de corrosión Impedir el ataque de los Neutralizar el material ácido y contaminantes corrosivos formar una película química en las en los cojinetes y otras superficies metálicas piezas. Impedir la formación de Reduce la tensión superficial que burbujas permite destruir rápidamente la burbuja que se va formando Reducir el coeficiente Absorber preferentemente de los estático de roce materiales superficie activos

Resumiendo Se puede mencionar que actualmente actualmente los aditivos son parte constituyente constituyente de los aceites y que se agregan en la formulación del aceite en la l a proporción correcta según el tipo de aceite y su futura aplicación. Lo anterior indica que no es conveniente agregar algún tipo de aditivo a un aceite moderno, por que se estaría sólo consiguie ndo “mejorar” una de las propiedades y no todas, desbalanceando desbalanceando la proporción en el aceite.

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Efecto de los aditivos activos y solidos

ACEITES INDUSTRIALES, PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS SEGUN PROVEEDORES Los aceites comerciales son proporcionados por una gran variedad de proveedores o fabricantes de lubricantes El mercado de los lubricantes en nuestro país se ha abierto de tal forma que es posible encontrar más de 20 proveedores de lubricantes en el mercado mercado y cada día se incorporan nuevos. Cada fabricante o proveedor presenta a los lubricantes en catálogos de lubricantes, donde normalmente aparecen en primer lugar la marca del lubricante (marca registrada y nombre comercial genérico del lubricante), esta marca o nombre comercial tiene normalmente un campo de aplicación el cual es señalado en el catalogo, destacando las cualidades generales de este lubricante. Además cada marca registrada esta disponible en distintos grados de viscosidad Los proveedores de aceites para la lubricación industrial agrupan sus productos por campo de aplicación, recomendando normalmente para ello una variedad de tipos, marcas y grados de viscosidad, destacando sus propiedades y entregando toda la información de interés para los mantenedores de equipo. Esta agrupación es como se indica a continuación: continuación: 1. Aceites para la industria automotriz 2. Aceites industriales 3. Grasas para la industria automotriz 4. Grasas industriales 5. Lubricantes para engranajes, cajas de velocidad y reductores 6. Lubricantes para cojinetes antifricción y rodamientos de bola y rodillos 7. Lubricantes para compresores 8. Lubricantes para turbinas 9. Lubricantes para maquinas herramientas 10. Lubricantes para sistemas oleohidráulicos 11. Lubricantes para transformadores 12. Lubricantes para trenes de laminación l aminación 13. Lubricantes para sistemas de refrigeración Cada empresa fabricante de lubricantes tiene una marca de aceite que permite satisfacer una necesidad de lubricación en un equipo y ofrece los grados de viscosidad requeridos, esto podría traer consigo la idea que los lubricantes son equivalentes y que se puede reemplazar el tipo y 29

marca de un aceite por otro de otro fabricante, lo cual NO es así y al respecto es conveniente tener presente lo siguiente: 1. Un lubricante específico de un fabricante “A” nunca es igual a o tro lubricante de un fabricante “B”, sin embargo pueden ser utilizados en la misma aplicación si es que

corresponde a lo descrito por cada catálogo del lubricante. ¿Cuál es entonces la diferencia? La diferencia esta en primer lugar en los aditivos, que no son los mismos (y en la mayoría de los casos en que son incompatibles los de un fabricante con otro), y por lo tanto no se debe rellenar un deposito de aceite en el cual esta un aceite del fabricante “A” con otro aceite del fabricante “B” aún cuando sirven para lo mismo o sean de viscosidad equivalente

La diferencia esta en segundo lugar dada por el comportamiento del lubricante en el equipo, de modo que el lubrica nte del fabricante “A” no dura lo mismo ni da la misma protección qu e el lubricante del fabricante “B”, esta diferencia podría ser denominada como la calidad del lubricante y se manifesta en el costo del mismo. 2°

Es posible posible por lo tanto tanto reemplazar reemplazar un aceite de un fabricante fabricante “A” por otro de una fabricante “B”, pero se debe tener presente que dicho cambio se debe realizar bajo ciertas

condiciones, las cuales se señalaran a continuación:

3°



El cambio de fabricante y/o marca debe hacerse al momento en que corresponda realizar el cambio de l aceite ya gastado o “viejo”, para lo cual se recomienda drenar el aceite gastado, realizar un lavado del deposito o cárter del aceite y luego llenar el deposito con el nuevo aceite



El nuevo aceite que se utiliza tendrá un comportamiento distinto al anterior en cuanto a duración y protección, el cual debe ser evaluado mediante análisis del aceite una vez utilizado. En este caso, la evaluación debe pasar porque el nuevo aceite presente mejor comportamiento al mismo costo o bien igual comportamiento a menor costo.

Se debe tener presente que en los casos en que el fabricante del equipo o maquina recomiende un aceite especifico en cuanto a marca y fabricante, dicha recomendación viene avalada por el hecho de que este lubricante ya ha sido probado por el fabricante del equipo y de varios lubricantes probados, el que recomienda es el que ha dado los mejores resultados. Sin embargo esto indicación indicación no es absoluta, porque las condiciones especificas de de funcionamiento de de las maquinas y las altas cantidades de de lubricantes utilizados (y por lo tanto también sus costos) pueden hacer recomendable someter a varios lubricante a prueba en terreno para determinar en forma experimental cual de todos los lubricantes ofrecidos por el mercado presentan los mejores resultados en cuanto a protección protección de la maquina y costos de lubricación. FICHA TECNICA DE UN LUBRICANTE Cada fabricante de lubricantes entrega entrega en sus catálogos una hoja o ficha técnica del lubricante con el nombre o marca registrada del lubricante, debajo del cual se destacan las aplicaciones para las cuales se recomienda utilizar el lubricante. A continuación entrega las propiedades físicas típicas del lubricante para cada grado grado en que se fabrica, entre estas propiedades se destacan las siguientes:  Grado ISO  Viscosidad a 40°C en cSt o mm

2

/s 2  Viscosidad a 100°C en cSt. o mm /s 30

 Indice de viscosidad I.V.  Punto de inflamación en °C  Punto de escurrimiento en °C  Densidad a 15 °C en

Kp/m3

 Grado SAE  Color  Etc.

Ficha técnica técnica Aceite OMALA OILS Aceites industriales para engranajes de calidad superior Shell Omala Oils son aceites de calidad superior, de extrema presión, libres de plomo, diseñados principalmente para la lubricación de engranajes industriales de trabajo pesado. Su alta capacidad soportante de carga y características anti-fricción se combinan para ofrecer un performance superior en engranajes y otras aplicaciones industriales. Omala Oils son formulados usando aceites bases de alto índice de viscosidad, refinados con solventes e incorporando un aditivo especial en base a azufre-fósforo para proporcionar un performance de extrema presión mejor que el proporcionado por los aceites de engranaje que contienen plomo.  APLICACIONES Toda clase de engranajes, grandes y pequeños, de tipos rectos, cónicos, cónico helicoidales, helicoidales, helicoidales doble, sin fin y corona e hipoidales industriales, bajo cualquier severidad de servicio. Sistemas industriales de transmisiones de engranajes y descansos sometidos a condiciones de choque y alta ca rga que requieren de un aceite “full EP”. Motores e impulsores de engranajes. Engranajes y descansos lubricados por sistema circulatorio, por salpique o por neblina de aceite. Aplicaciones industriales especiales, y muchas veces rigurosas, en fábricas de acero y de papel, plantas de goma y de vidrio, minas y canteras, y en transmisiones de embarcaciones marinas. Nota: Nota: Omala Oils no deben ser usados para engranajes engranajes automotrices automotrices hipoidales, aplicación aplicación para la cual deben usarse los Spirax Oils. Oil s. VENTAJAS Y PROPIEDADES Excelente capacidad soportante de carga Permite reducir el desgaste de los dientes de los engranajes y descansos tanto de componentes de acero como de bronce, aún cuando estén sometidos a condiciones muy exigentes de carga y operación. La capacidad soportante de carga de los Omala Oils, basada en efectivos aditivos de azufre fósforo, es significativamente mejor que la de los aceites para engranajes con plomo, tal como se determina en los ensayos de laboratorio correspondientes (Timken y FZG entre otros). Esto significa una mejor protección a las partes mecánicas, previniendo los resultados destructivos del contacto directo de metal con metal, con lo cual el desgaste de los dientes del engranaje se reduce, particularmente cuando existen condiciones de alta carga.

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Sobresaliente estabilidad estabilidad térmica y a la oxidación Soporta altas cargas térmicas y resiste la formación de lodos y otros productos dañinos resultantes de la oxidación, lo que permite mantenerlo en servicio por extendidos períodos aún con temperaturas de la masa del aceite hasta 100°C en algunas aplicaciones. Efectiva inhibición de la corrosión Protege tanto a los componentes de acero como los de bronce, aún en la presencia de contaminación con agua y sólidos. Libre de plomo Aceptabilidad del operador. Reduce riesgos para la salud. Extenso rango de viscosidades Complace las más variadas y difíciles aplicaciones industriales. Resistente al micro-picado Su capacidad para mantener bajo control el efecto de micro-picado (pitting) permite reducir el riesgo de falla prematura debido al agotamiento de la superficie. Propiedades de separación de agua Los Omala Oils tienen excelente propiedades de separación de agua . El exceso de agua puede ser drenada fácilmente de los sistemas de lubricación. (El agua puede acelerar grandemente la fatiga de la superficie de engranajes y descansos y además promover la corrosión ferrosa de superficies internas. La contaminación con agua debe ser evitada o eliminada tan rápido como sea posible después que ocurra) Capacidad calentadores La capacidad de los calentadores, usados para elevar las temperaturas de la masa de aceite, no deben exceder de 11.5 KJ/m2 (7.5 W/pulg.2). Procedimientos para cambio de aceites Los siguientes procedimientos y precauciones se recomiendan cuando se procede al cambio de aceites, incluyendo aquellos grados con plomo: Como una regla general, los aceites que han sido usados por algún tiempo deben ser renovados completamente. Para completo beneficio, los Omala Oils no deben ser mezclados con otros aceites. Cajas de engranajes Drenar las cajas de engranajes completamente e inspeccionarlas internamente . Remover cualquier depósito de sedimentos manualmente. Enjuagar la caja de engranaje con aceite nuevo. Drenar y rellenar con el Omala Oil de la apropiada viscosidad. Sistemas de Engranajes Drenar el aceite viejo. Una mínima cantidad de Omala Oil, necesaria para mantener la circulación, debe ser bombeada a través del sistema, por tanto tiempo como sea practicable, para enjuagar todas las líneas y puntos inaccesibles . Usar aceite caliente, si es posible. Deseche la carga de enjuague y proceda a una cuidadosa inspección del sistema de lubricación, incluyendo filtros, drenajes y sumideros, para verificar que esté libre de contaminación antes de rellenar con el Omala Oil de la viscosidad apropiada. Si el examen ex amen no es satisfactorio, repetir el procedimiento. Si recientemente se ha efectuado una carga recién hechas de aceites de engranajes con plomo, se debe llevar a cabo una inspección como se detalla a continuación. Si el sistema se encuentra que está razonablemente limpio, el relleno del aceite existente con Omala Oils puede ser llevada a cabo observando las siguientes medidas de salvaguardia: 1. Rellenar agregando cantidades cantidades pequeñas frecuentes, más que grandes cargas cargas ocasionales.

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2. Inspeccionar el sistema regularmente por un período inicial de tres meses, particularmente con miras a la limpieza de filtros. La frecuencia de inspección puede ser extendida gradualmente a los períodos normales recomendados por los fabricantes a medida que las condiciones sean favorables. BENEFICIOS La gran versatilidad de los Omala Oils permite una mejor racionalización de los lubricantes usados y con ello un mejor control del inventario y menores riesgos de aplicación incorrecta. Prolongados períodos de recambio de aceite. Soporta altas temperaturas (hasta 100 ºC). Mayor protección contra el desgaste de engranajes y mecanismos, aún bajo condiciones de muy alta exigencia. Reduce los riesgos que afectan la salud de los trabajadores. Mayor vida útil de la maquinaria y sus componentes. Menores costos de mantenimiento debido a reducción de fallas imprevistas y menor reemplazo de partes y piezas. ESPECIFICACIONES Cumple las principales especificaciones aceptadas internacionalmente para aceites de engranajes EP : US Steel 224, AGMA 250.04, David Brown ET33, DIN 51517 PART 3, Browne & Sharpe 72, Farrel F-8C y F-8EPT, Continental P45 CARACTERÍSTICAS TÍPICAS

3. NORMALIZACION DE LOS ACEITES INDUSTRIALES Las normas que se aplican para los lubricantes surgen en principio de los usuarios, luego de los productores, para llegar a la aplicación de la norma ISO en lo referente a propiedades y características de los aceites. Las normas que se utilizan son : AGMA, SAE, ISO VG, y todos consideran para la clasificación clasificación de un aceite la viscosidad cinemática a 40 y 100°C, considerando también también la equivalencia con la viscosidad en SSU. 33

GRÁFICO 1.1 DE EQUIVALENCIA DE ACEITES CLASIFICADOS CLASIFICADOS SEGÚN DIVERSAS NORMAS NORMAS

GRAFICO 1. 2 COMPARACIÓN ENTRE DIVERSOS METODOS PARA CLASIFICAR UN ACEITE

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TABLA 1.7 DE VISCOSIDADES VISCOSIDADES ISO PARA ACEITES LUBRICANTES LUBRICANTES INDUSTRIALES

Grados ISO Norma ISO 3448 Norma ASTM D 2422 ISO VG 2 ISO VG 3 ISO VG 5 ISO VG 7 ISO VG 10 ISO VG 15 ISO VG 22 ISO VG 32 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 100 ISO VG 150 ISO VG 220 ISO VG 320 ISO VG 460 ISO VG 680 ISO VG 1000 ISO VG 1500

Todas las viscosidades son a 40°C Viscosidad media Límite de viscosidad viscosidad cSt o mm2 / s cSt o mm 2 / s Mínimo Máximo 2.2 3.2 4.6 6.8 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 1500

1.98 2.88 4.14 6.12 9.00 13.5 19.8 28.8 41.4 61.2 90.0 135 198 288 414 612 900 1350

2.42 3.52 5.06 7.48 11.0 16.5 24.2 35.2 50.6 74.8 110 165 242 352 506 748 1100 1650

TABLA 1.8 DESIGNACION SEGUN LA AGMA PARA ACEITES LUBRICANTES DE ENGRANAJES INDUSTRIALES Y SU EQUIVALENCIA CON ISO Numero AGMA del lubricante Con Inhibidores contra la herrumbre Tipo extrema presión (E.P.) y la oxidación (R y O) 1 ----2 2EP 3 3EP 4 4EP 5 5EP 6 6EP 7 7EP 8 8EP 8A -----

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Grado ISO equivalente 46 68 100 150 220 320 460 680 1000

TABLA 1.9 REQUERIMIENTOS FISICOS PARA ACEITES DE CARTER SEGÚN SAE

GRADO SAE 0w 5w 10 w 15 w 20 w 25 w 20 30 40 50

GRADO SAE según SAE J 300 septiembre 1980 Temperatura de Rango de viscosidad bombeo límite En cp máximo a °C En cSt a 100°C según ASTM D 445 máximo °C Según ASTM D 2602 mínimo máximo Según ASTM D 3829 - 35 3250 a - 30°C 3.8 --- 30 3500 a - 25°C 3.8 --- 25 3500 a - 20°C 4.1 --- 20 3500 a - 15°C 5.6 --- 15 4500 a - 10°C 5.6 ---0 6000 A - 5°C 9.3 ------5.6 < 9.3 ----9.3 < 12.5 ----12.5 < 16.3 ----16.3 < 21.9

1 cp = 1 centipoise = 1mPa x s = cSt x densidad (kg/dm 3)

1 cSt= 1 centistoke = 1 mm 2 /s

TABLA 1.10 REQUERIMIENTOS FISICOS FISICOS PARA ACEITES DE ENGRANAJES AUTOMOTRICES (GRADOS S.A.E. ) Temperatura de Rango de viscosidad bombeo límite máximo Punto de Punto de En cSt a 100°C GRADO SAE en °C congelación inflamación según ASTM D 445 Para viscosidad de En °C En °C mínimo máximo 150.000 cp 70 w - 55 SR SR 4.1 SR 75 w - 40 SR SR 4.1 SR 80 w - 26 SR SR 7.0 SR 85 w - 12 SR SR 11.0 SR 90 SR SR SR 13.5 < 24.0 140 SR SR SR 24.0 < 41.0 250 SR SR SR 41.0 SR 75 w * (**) - 40 - 45 150 4.1 --80 w / 90 * - 26 - 35 165 13.5 < 24.0 85 w / 140 * - 12 - 20 180 24.0 < 41.0 3 1 cp = 1 centipoise = 1mPa x s = cSt x densidad (kg/dm ) 1 cSt = 1 centistoke = 1 mm2 /s * Según especificaciones de las normas militares MIL - L - 2105 C ** La clasificación clasificación 75 w en especificación de las normas militares militares MIL - L - 10324 A su su articulo S R Sin requerimiento requerimiento especifico. especifico.

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GRAFICO 1.3 QUE RELACIONA LA VISCOSIDAD VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA TEMPERATURA DEL ACEITE, PARA DISTINTOS GRADOS ISO DEL ACEITE LUBRICANTE

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3.1 GRASAS, CONDICIONES CONDICIONES FISICAS FISICAS Y COMERCIALES COMERCIALES OBJETIVOS: •

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Explicar la composición composici ón de una grasa Explicar qué es y cómo funciona un espesante Definir las propiedades más importantes de una grasa Seleccionar una grasa Reconocer los ensayos más comunes para grasas

Las grasas y sus propiedades propiedades La grasa es un producto de consistencia pastosa utilizado en la lubricación de elementos de máquinas y equipos industriales en los cuales no es posible ni conveniente la lubricación por aceite.

Existen maquinas y partes de máquinas que requieren necesariamente de lubricación a perdida, en las cuales la lubricación por aceite se pierde rápidamente por escurrimiento del lubricante, también existe la necesidad de evitar la contaminación contaminación de ejes y descansos en ambientes muy polvorientos, en estos casos es recomendable la lubricación con grasa, que es capaz de proporcionar lubricante lubricante (el aceite de la grasa) y a la vez sellar las holguras entre eje y descanso, impidiendo que ingrese polvo abrasivo. ¿Qué es la grasa? •

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Es un compuesto sólido o semisólido producto de la dispersión de un agente espesante en un lubricante líquido. Se pueden agregar algunos otros ingredientes que le entregan propiedades especiales. Es una matriz tridimensional de espesante poroso. Las partículas del espesante se adhieren entre ellas debido a fuerzas de atracción químicas y/o físicas. Los poros se encuentran llenos de aceite. El aceite drena del espesante por efecto del calor, movimiento, fuerzas mecánicas y otras fuerzas. Cuando desaparecen estas fuerzas, el aceite se reabsorbe en el espesante .

Los elementos principales que componen una grasa son: Un aceite lubricante mineral o sintético ( 80 a 95 % de la masa total) La viscosidad del Aceite Base es la propiedad más importante de una grasa Un agente espesante ( jabón metálico, hidróxido metálico) 2 a 20% Aditivos ( anti oxidantes, anti corrosión, anti herrumbre, extrema presión, estabilizadores, etc.) 0 a 15 % Los agentes espesantes utilizados pueden ser jabones de metales alcalinos, o agentes gelificantes naturales u orgánicos 38

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El Aceite Base debe sangrar sangrar desde la grasa para para lubricar. Una grasa no será será mejor que su aceite base (el espesante aporta poco o nada a la lubricación). El Aceite Base es típicamente mineral o sintético. El Aceite Base es el responsable de la Lubricación Los Aceites Base tienen un rango de viscosidad típico de 10 a 1500 cSt a 40 °C. Minerales: Parafínicos, Nafténicos Sintéticos: Polialfaolefinas (PAO), Esteres, Poliglicoles Naturales: Aceites Vegetales Exóticos: Siliconas y Fluidos Fluorinados •

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IMPORTANCIA DE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE EN LA GRASA La Viscosidad es el factor más importante para: •

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Prevenir el desgaste Obtener los máximos beneficios EHL Seleccionar la grasa más adecuada basado en las condiciones de velocidad, carga, temperatura y otros factores ambientales. La viscosidad baja es lo mejor para: Velocidades altas, bajas cargas y bajas temperaturas. La viscosidad alta es lo mejor para: Velocidades bajas, altas cargas y altas temperaturas. •

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Propiedades de un buen espesante de grasas: Red tridimensional de fibras o partículas llenas con aceite, sin aire. Uniformemente disperso. Gran área superficial. Levemente soluble en el aceite

¿De que depende la conistencia de la grasa? La consistencia de la grasa depende del contenido de espesante El Aceite Base y los Aditivos tienen un efecto menor sobre la consistencia de la grasa.

39

2.6.1 Clasificación de de las grasas a ) Según el agente espesante, se clasifican como: Grasas de calcio Grasas de sodio Grasas de litio Grasas de aluminio Grasas de bario o estroncio Grasas de zinc Grasas de bentonita Grasas de sílice coloidal (gel) Demanda de los diversos tipos de grasas (según agente espesante)

Demanda de la Industria (2004) 10%

Litio

14%

Complejo de Litio Poliurea Arcillas

3%

Calcio

53%

5%

Otros

15%

Propiedades de la grasa afectadas por el tipo de espesante: •

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Punto de Goteo  – Complejos de litio, poliureas y arcillas tienen t ienen altos puntos de goteo. Estabilidad al Corte  – Complejos y jabones de litio presentan excelentes estabilidades mecánicas. Resistencia al Agua  – Sulfonatos de calcio, complejos y jabones de litio y poliureas pueden presentar una buena resistencia al agua. Bombeabilidad – Jabones y complejos de litio y poliureas. Factores de aplicación afectarán la selección del espesante: Frecuencia de Relubricación  – Poliurea excelente para llenado de por vida. Requerimiento de OEM’s – OEM’s – Especificado por fabricante. Compatibilidades – Debe ser revisado caso a caso. COMPATIBILIDAD DE ESPESANTES

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b) Los aditivos pueden ser: Antioxidantes De extrema presión (E.P.) Disulfuro de molibdeno Grafito Compuestos de tungsteno Titanio Las características y propiedades de las grasas quedan definidas en gran medida por la viscosidad del aceite, el tipo de agente espesante, destacándose las siguientes propiedades: Consistencia o dureza Capacidad para soportar carga Capacidad de resistir la acción del agua ( no disolverse) Temperatura de gota Rango de temperaturas de operación Estabilidad a altas temperaturas Viscosidad del aceite base Miscibilidad Consistencia y dureza de las grasas La dureza de las grasas se llama ll ama consistencia y viene determinada por la penetración que tiene en una masa de grasa un cono de medidas y peso normalizado, obtenida en un ensayo de laboratorio, esta propiedad depende de la viscosidad del aceite y la cantidad de agente espesante utilizado en su elaboración. La consistencia se especifica normalmente a través de la tabla de consistencia elaborada por la NLGI (National Lubricating Grease Institute).

41

TABLA 1.11 CONSISTENCIA O GRADO GRADO DE DUREZA DE GRASAS GRASAS SEGÚN N.L.G.I. CONSISTENCIA SEGÚN N.L.G.I. (N° N.L.G.I.) PENETRACION ASTM D-217 en dmm (0,1mm) (0,1mm) 000 445 - 475 00 400 - 430 0 355  – 385 1 310  – 340 2 265  – 295 3 220  – 250 4 175  – 205 5 130  – 160 6 85 - 115 Capacidad para soportar carga Esta capacidad la otorgan principalmente los aditivos denominados de extrema presión (EP) donde se destacan los jabones de plomo y compuestos de azufre, cloro o fósforo, que se adicionan para aumentar la capacidad de carga de la película lubricante. Capacidad de resistir la acción del agua ( no disolverse) Depende del jabón espesante, existiendo algunos que tienen tendencia a disolverse en presencia de agua, a modo de ejemplo, las grasas cálcicas no se disuelven con agua y son estables hasta con un 3% de agua, las grasas sódicas absorben el agua decreciendo su poder lubricante, sin embargo evitan por ello la acción del oxigeno del agua (herrumbre) y las grasas liticas son poco solubles en agua y si la aplicación tiene presencia de agua, esta se emulsiona, lo que no impedirá su acción lubricante TABLA 1.12 DIVERSOS TIPOS DE GRASA G RASA CON SUS CARACTERISTICAS MAS IMPORTANTES

DENOMINACION

Consistente Consistente

BASE Calcio Calcio mas carga inertes

PENETRACION 200 – 350 150 – 300

PUNTO DE GOTA USOS O APLICACIONES °C >80°C Rodamientos hasta 60 °C de >80°C temperatura

Consistente

Calcio mas Fluida 300 – 385 aditivos Semi dura 200 – 300 anti corrosivos Dura 85 - 200

>85°C >90°C >95°C

Grafitada

Calcio mas grafito

>85°C

Base mixta

Litio calcio Sodio calcio Sodio potasio

Fibrosa

Sodio

Grasa en bloques Sodio Calcio litio mas aditivos de Extrema presión extrema presión

250 – 280

Chasis vehículos de transporte Con temperaturas de operación de hasta 70°C y reengrase poco frecuente Resistente al lavado con agua Bancadas, descansos planos, guias de maquinas pesadas, poleas y cables de acero.

>140°C

180 – 350 Semi fluida 260 – 310 Fluida 170 – 260 Extra fluida 130 – 170

50 – 1000

200 – 300

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>140°C Especial para rodamientos en ruedas >150°C de camiones mineros y de alto tonelaj t onelaj >160°C sometidos a elevadas temperaturas (hasta 120°C) Reductores tipo tipo Vis Descansos de trituradoras, molinos, >165°C calandras industria del papel (27°c a 117°C Descansos planos y rodamientos sometidos a cargas de impacto o >150°C vibraciones extremas Industria del papel, equipos de

De litio

Litio mas aditivos R and O

Fluida 300 – 385 Semi dura 200 – 300 Dura 130 – 200

Jabón complej Fluida 300 – 385 de Semi dura 200 – 300 Litio mas Dura 130 – 200 aditivos EP

De litio

De aluminio

Aluminio

De bario Grasa al molibdeno

Bario Litio calcio mas disulfuro de molibdeno Grasa negra Semi Calcio líquida Grasa negra consistente Calcio superior

Fluida 300 – 385 Semi dura 260 – 310 Dura 200 - 260 180 – 220

perforación, excavadores, trituradoras. >190°C Vehículos de transporte y agrícolas >200°C chasis, rodamientos de ruedas, >210°C cajas de dirección, (incompatible con l grasa de los rodamientos sellados) rodamientos de motores eléctricos Grasa multi propósito, condiciones de trabajo pesado. Cojinetes antifricción, >260° chasis, rodamientos, sector industrial, minero, marino, construcción. >75°°C >85°C >95°C <130°C Chasis vehículos de transporte >190°C Suspensión, embrague, rodamientos, articulaciones de la dirección 65 a 70°C

250 – 300

175 – 300

>80°C

225 - 300

>50°C

Grasa parafinosa Parafina o petrolatum

Cojinetes a baja velocidad en industria minera, del acero, químicas, Correderas, levas, guias excéntricas, embragues

Rango de temperaturas de operación A alta temperatura las grasas se ablandan con el riesgo que se ocurra el aceite que la compone, a baja temperatura las grasas normales normales se endurecen y lubrican poco Los rangos rangos aproximados son son desde - 30°C hasta 150°C, variando en mas menos según el tipo de grasa y sus aditivos (ver Tabla siguiente) Estabilidad a altas temperaturas La estabilidad se refiere a que la grasa mantenga mantenga sus propiedades propiedades mecánicas y químicas cuando esta operando a temperaturas próximas al valor superior del rango, esto se consigue con aditivos, la mayoría de las grasas comunes pierden sus propiedades mecánicas, dureza y capacidad de carga a altas temperaturas. Miscibilidad Se refiere a la propiedad de ciertas substancia de mezclarse en forma homogénea, en el caso de las grasas se refiere a la capacidad de aceptar un reengrase con otro tipo de grasa. En general la mayoría de las grasas no son miscible, es decir no se mezcla, incluso algunas son incompatibles con otras y para cambiar de marca o tipo se debe limpiar totalmente la grasa vieja .

4. SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE LOS LUBRICANTES La selección del lubricante adecuado depende de los siguientes aspectos:  

Del tipo de equipo o máquina De las condiciones de operación Temperatura Carga Velocidades de trabajo de las partes del equipo a lubricar Juegos u holguras de los componentes 43

   

Presencia de polvo Humedad Jornada de trabajo del equipo Del método de aplicación Del costo de la lubricación (costo total integral) De las políticas o criterios sobre los proveedores de lubricantes que considere la planta De las ofertas de lubricantes del mercado

4.1 Selección y aplicación según recomendaciones del fabricante f abricante del equipo El momento de diseñar la máquina se establecen las condiciones de carga, velocidades, juegos u holguras (tolerancias)y posibles condiciones condiciones operativas., es en este momento en que los diseñadores consideran las alternativas de lubricantes y sistemas de lubricación que más se adecuen a las necesidades específicas del equipo. Por lo tanto, un primer paso para la selección del lubricante a utilizar se encuentra en él manual de operación y mantenimiento del equipo. equipo. En el manual de mantenimiento aparece especificado lo siguiente con respecto re specto a la lubricación. Tipo de lubricante a utilizar según normas ISO, SAE, etc. o la viscosidad del lubricante en algunos casos se especifica el nombre comercial del lubricante o de varios alternativas. Cantidad de lubricante en litro o ml. Frecuencia de relleno Frecuencia de cambio Componentes a lubricar (planos o esquemas de la maquina con los puntos de lubricación) Cambio de filtros Condiciones y precauciones a considerar durante las actividades de lubricación Programa de lubricación de la maquina o equipo 4.1.1 Selección y aplicación aplicación cuando no se cuenta con información del manual manual Al no contar con información de lubricación para el equipo, se puede recurrir a seleccionar un tipo de lubricante de acuerdo a las condiciones de trabajo del equipo y de la parte específica que requiere lubricación, al respecto se entregarán recomendaciones generales para distintos componentes a lubricar:

Lubricación de cojinetes de fricción( Bujes ) Descansos para ejes de transmisión Cigüeñales de motores y de compresores Descansos de alta velocidad con rodamientos, cajas cerradas de transmisiones de engranajes, cadenas, correderas o guías. guías. Reductores de velocidad tipo sin fin y de engranajes Cables de acero Lubricación de rodamientos.

Para velocidades menores o iguales a 2 m/s utilizar util izar grasa Nº NLGI 1 o 2 aplicadas con con grasera de presión o graseras de copa Para velocidades mayores que 2 m/s utilizar aceites según el tipo de aplicación Aceite con viscosidad de 200 a 400 SUS ( ISO VG 46 a 68 ) con con aceitera de anillos , de collarín o mecha. Aceites con viscosidad de 300 a 550 SUS ( ISO VG 68 a 100) con sistema por salpicadura Aceites con viscosidad de 75 a 1000 SUS ( ISO VG 15 a 220 ) con sistema de lubricación por niebla o pulverización de aceite. Aceites SAE 80 a SAE 250 con aditivos EP Grasas o aceites de viscosidad de 600 SUS ( ISO VG 150 ) con pequeños porcentajes de alquitrán vegetal Utilizar recomendaciones dadas por catálogo o manual de mantenimiento de rodamientos 44

Las recomendaciones que dan los proveedores en las fichas técnicas de lubricantes sólo son de orientativas en cuanto a las marcas registradas de lubricantes que podrían satisfacer las necesidades de lubricación de un equipo, sin embargo en la mayoría de los casos no hacen una recomendación especifica del tipo de aceite indicando su grado ISO o viscosidad, puesto que esto último es de responsabilidad del jefe de mantención. 4.2 Sistemas y dispositivos de lubricación Los sistemas de lubricación se clasifican como sigue: Sistemas abiertos con perdida completa Sistemas cerrados con recirculación Los sistemas abiertos de lubricación con perdida completa del lubricante una vez que pasa o escurre por la zona de lubricación tiene aplicación sólo en maquinas antiguas, de poca importancia y en zonas de las maquinas que trabajan a baja velocidad.

El dispositivo utilizado para lubricar en este caso puede ser Lubricación manual con aceitera o grasera Lubricación con mecha Lubricación con gotero Lubricación con botella dosificadora Como el lubricante se pierde, la calidad requerida del lubricante utilizado en estas aplicaciones abiertas debe ser correspondiente al lubricante de mas bajo costo de adquisición en el mercado.

Sistemas cerrados con recirculación Estos sistemas de lubricación vienen incorporados en todas las maquinas modernas, consisten básicamente en:

Un sistema de bombeo del lubricante, Un circuito de distribución y retorno del lubricante mediante cañerías de cobre o aluminio, un deposito de aceite, Un sistema de filtración del lubricante. El lubricante en este caso debe ser el recomendado por el manual de mantenimiento mantenimiento del equipo o el seleccionado por el jefe de mantención y señalado en el plan de lubricación, en este caso es conveniente que el lubricante sea de la calidad indicada en el plan. Los dispositivos utilizados para la lubricación pueden ser: Lubricación manual con aceitera o grasera Lubricación con mecha Lubricación con gotero Lubricación con botella dosificadora Lubricación con anillo

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Lubricación con cadena Lubricación con salpicadura Lubricación con baño Lubricación centralizada automática

DIVERSOS DISPOSITIVO DE LUBRICACIÓN

DIVERSOS SISTEMAS DE LUBRICACIÓN

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DISPOSITIVOS Y HERRAMIENTAS DE LUBRICACIÓN

DISPOSITIVO LUBRICADOR (GRASA) AUTOMATICO

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4.4 CONTROL SISTEMÁTICO DE LA LUBRICACIÓN El control sistemático de la lubricación es uno de los aspectos más importantes y de mayor significación económica para el departamento de mantención en cualquier empresa, toda inversión que se realice al respecto sé vera recompensada con creces (aunque normalmente no se vea) es por esta razón que la mantención periódica debe contener rutas preestablecidas con la lubricación de todas las máquinas y equipos de la planta . Una herramienta muy útil para llevar este control de la lubricación lo constituye la ficha de lubricación por máquina y el plan y programa de lubricación de la planta. 4.4.1 Ficha de lubricación por equipo Una ficha de lubricación por equipo debe contener los siguientes elementos básicos: Identificación de la Máquina o equipo Partes a lubricar (con un esquema de ubicación si es necesario) Tipos de lubricante a aplicar en cada punto Periodos o frecuencia de la lubricación Cantidad de lubricante a aplicar Persona responsable de la lubricación

El plan de lubricación deberá contener información complementaria que permita responder las dudas que se presenten al lubricador., entre las que se destacan las siguientes: Procedimiento de lubricación Herramientas y utensilios necesarios para la aplicación del lubricante Condiciones en que se debe realizar la lubricación (equipo detenido o en funcionamiento) Ruta de lubricación Manejo del lubricante nuevo y usado.

4.5 Almacenamiento de los lubricantes Los aceites lubricantes deben almacenarse almacenarse bajo techo, en armarios o cuartos limpios cerrados. Se deben mantener las tapas o tapones del recipiente bien apretados Se deben enjuagar todos los recipientes y embudos de aceites en combustible después que 48

sean utilizados con lo cual se evita contaminación contaminación entre distintos tipos y también con polvo. De no ser posible un almacenaje bajo techo, observe cuidadosamente las recomendaciones señaladas en las figuras siguientes.

En esta figura, se representa la acción acción de la lluvia sobre la parte superior superior de un tambor que que enfría el aceite contrayéndolo, de modo que el espacio de aire 2 aumenta generando una necesaria succión del agua alojada sobre la parte superior del tambor, estos se produce por los intersticios de la tapa roscada y del tapón de aire para el trasvase del aceite Esta acción se ve aumentada cuando el sol calienta el tambor, dilatando el aceite y expulsando parte de el. VIDA ÚTIL DE LOS LUBRICANTES

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Lubricaciòn de: Rodamientos Reductores Pasadores Motrores de combustión Guias Acoplamientos

Bujes (descansos) Cables Engranajes Cadenas Ganchos

Ver Cd. Lubricantes de proveedor de aceites lubricantes. 4.6 TOMADE MUESTRA DE ACEITES PARA SU ANÀLISIS Objetivos: Explicar procedimiento para tomar muestra de aceite aceite 4.6.1 ANÁLISIS DE ACEITES. Los análisis de aceites aceites son una de las herramientas herramientas más importantes para el mantenimiento. mantenimiento. Junto a los Análisis de Vibraciones y a la Termografía, los análisis de aceites permiten efectuar análisis especiales, tales como: Ferrografía Conteo de Partículas Contaminación, etc., Los que dan una una orientación del estado del equipo. Estos análisis son adicionales a los análisis tradicionales (viscosidad, ph, etc.), mediante los cuales se controla el estado del aceite. La gran ventaja que tienen los modernos laboratorios de análisis de aceites usados, es que entregan una mayor variedad de información y se accede a bases de datos más completas facilitando el diagnóstico del estado del equipo. Los análisis de aceites se han transformado en un medio por el cual se obtiene información de los equipos, que posteriormente es analizada por expertos en diagnóstico de equipos antes de ser informada al jefe de mantención. Para desarrollar los análisis de aceites eficientemente, las empresas y/o laboratorios deben cumplir con ciertas condiciones. Entrenamiento para la obtención de muestras. Eficiente sistema de despacho de muestras. Moderno equipo de laboratorio. Personal capacitado de analistas y expertos en diagnóstico. d iagnóstico. Eficiente software para la captura de datos y registros históricos. (base de datos). Rapidez en la obtención de resultados y su posterior envío al Jefe de Mantención. Los Jefes de Mantención serán los responsables por el cumplimiento oportuno de los programas de muestreos de aceites usados y del pronto despacho de las muestras al laboratorio. Los factores tiempo, periodicidad y acción correctiva, establecerán la diferencia entre un sistema de mantenimiento predictivo y proactivo. A medida que los aceites circulan a través de los equipos, actúan como mensajeros al capturar partículas de metal (producto del desgaste) y otros contaminantes, ya sea internos o externos. Esta característica de los aceites de capturar información, se suma a las funciones típicas de un lubricante. La información contenida en los aceites usados es extraída en los laboratorios, mediante modernos y sofisticados equipos y personal técnicamente preparado. Los resultados obtenidos, junto con la 50

información almacenada en las bases de datos y las tendencias observadas, permiten al diagnosticador establecer las condiciones actuales del equipo y predecir las condiciones de comportamiento futuro. La información entregada exige acciones correctivas dirigidas a la causa raíz de la falla. Análisis de los residuos de desgaste (Ferrografía). La precipitación magnética y el análisis de las rebabas de desgaste de una muestra de aceite, corresponden al análisis de vlos residuos de desgaste. Este procedimiento involucra el pasar una cantidad de aceite sobre una placa de microscopio, químicamente tratada a la que se le aplica un campo magnético. Los magnetos son arreglados para crear un campo magnético a lo largo de la placa. La fuerza variante ocasiona que las rebabas se precipiten en una distribución con respecto a su masa y tamaño en el ferrograma. Una vez que se han fijado en la placa, estos depósitos sirven como un medio excelente para el análisis de las partículas del desgaste. Observando periódicamente las cantidades y tamaño de las partículas de desgaste se puede controlar el deterioro del equipo, el análisis de los residuos de desgaste es una técnica física la cual cuantifica y caracteriza la cantidad de desgaste en el sistema. Como existe un limitado número de desgaste en un sistema y cada uno de estos genera partículas de desgaste con una forma distintiva, al analizarlas, se puede puede cuantificar y observar estas partículas. La interpretación de estos resultados da la información sobre el el tipo de daño y la extensión extensión de estos. Otra característica ventajosa de este tipo de análisis, es que no tiene problemas respecto al tamaño de estas partículas de desgaste. El examen visual y microscópico de la muestra es una de las fuentes de información importantes como también la cuantificación de la cantidad de desgaste. La presencia de agua puede ser detectada en el filtro de papel, el cual se ve en forma de áreas circulares de color claro. Otros medidores de residuos de desgaste no detectan los materiales no magnéticos como; Cromo, Carbón, Estaño, Cobre, Bronce, Antimonio, Aluminio, Latón, Bronce Fosforoso, Bronce Aluminoso, Bisulfato de Molibdeno, etc. Estos solo son visibles bajo un microscopio y deben buscarse cuidadosamente. Cuenta partículas. Este ensayo clasifica las partículas por tamaños dentro de un rango de 5 a 40 micrometros (µm), pero no define el tipo de partículas que esta detectando (metálicas de desgaste, no metálicas de desgaste, contaminantes, etc.) CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN. Normas internacionales de limpieza ISO/NAS ( ISO 4406 ).

Para una máquina con funcionamiento funcionamiento oleo hidráulica hidráulica o para un sistema de lubricación, lubricación, la búsqueda de un nivel de limpieza como meta es indispensable y la forma de lograrlo parte tanto del diseño del sistema como de la selección de sus componentes componentes (bombas, válvulas, actuadotes, rodamientos, etc.). Algunos diseñadores seleccionan el filtro del sistema, el cual es el principal protector que lleva la máquina, del catálogo de algún fabricante, sin tomar en cuenta las exigencias requeridas por la máquina. m áquina. El mecanismo estándar para cuantificar la limpieza de los fluidos oleo hidráulicos y lubricantes, es dictada hoy, por la Norma de limpieza ISO 4406. Se debe entender que “limpieza” no es un término general sino un valor cuantitativo especifico. Utilizando un procedimiento de laboratorio o a través de los contadores de partículas se determina; cantidad y tamaño de partículas sólidas en 100 ml de fluido. 51

Las Normas Internacionales de limpieza son indispensables de implementar para garantizar el correcto funcionamiento de los componentes de sus máquinas (bombas, válvulas, rodamientos, descansos, etc.) y también para prevenir fallas. 4.6.1.1 Función de las Normas de Limpieza Limpieza ISO 4406. Cuando una máquina presenta una avería en progreso, se produce una generación precipitada de partículas resultado del desgaste, dando por consiguiente una presencia anormal de partículas de desgaste en los fluidos (aceites). Esta reacción en cadena de unas pocas partículas de desgaste que generan más partículas particulas de desgaste en un corto tiempo, es el primer indicador de una falla inminente. Esta generación de partículas en el sistema, producto del desgaste mas la contaminación externa que ingrese a la máquina, son dos de los factores determinantes determinantes considerados en la Norma de Limpieza, que fija la cantidad y el tamaño con la cual la máquina debe debe trabajar. Al conocer la norma de limpieza con la que debe trabajar cada máquina y con un monitoreo permanente, al detectarse valores inaceptables se sabe que se esta exponiendo a situaciones de crisis impredecibles, por lo cual, es necesario recurrir a una mantención permanente del aceite mediante filtración completa, parcial o mixta. La forma de presentación de esta Norma ISO 4406, 4406, es por medio de códigos ISO (tabla siguiente), de la forma X/Y/Z, X/Y/Z, donde: X son las partículas mayores que 2 micrometros (µm), Y las mayores que 5 micrometros (µm), Z las mayores que 15 micrometros (µm), Tabla “NORMAS INTERNACIONALES DE LIMPIEZA ISO(4406)” Numero de partículas por 100 ml Mas de Hasta e incluyendo 130000000 64000000 32000000 16000000 8000000 4000000 2000000 1000000 500000 250000 130000 64000 32000 16000 8000 4000 2000 1000 500 250 130 64 32 16 8 4 2 1

250000000 130000000 64000000 32000000 16000000 8000000 4000000 2000000 1000000 500000 250000 130000 64000 32000 16000 8000 4000 2000 1000 500 250 130 64 32 16 8 4 2

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Números de rango 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Ejemplo: el código de limpieza :15/13/11 : 15/13/11 indica que hay entre 16000 y 32000 partículas mayores de 2 micrometros (µm),, entre 4000 y 8000 partículas mayores de 5 micrometros (µm), y entre1000 y 2000 partículas partículas de 15 micrometros (µm), en 100 ml de fluido. Tabla Códigos de limpieza recomendados (Valores máximos admisibles) CÓDIGOS DE LIMPIEZA RECOMENDADOS BOMBAS Presión de trabajo PSI 1000 2000 3000+ Engranaje fijo 20/18/15 19/17/15 Paleta fija 20/18/15 19/17/14 18/16/13 Pistón fijo 19/17/15 18/16/14 17/15/13 Paleta variable 18/16/14 17/15/13 Pistón variable 18/16/14 17/15/13 16/14/12 VÁLVULAS Direccionales (solenoide) 20/18/15 19/17/14 Moduladoras de presión 19/17/14 19/17/14 Control de flujo (standard) 19/17/14 19/17/14 de estrangulación 17/15/12 15/13/11 de retención 20/18/15 20/18/15 Servoválvulas 16/14/11* 15/13/10* de cartucho 18/16/13 17/15/12 H.R.C 18/16/13 17/15/12 Proporcionales de control de presión 16/14/12* 15/13/11* Control de flujo(compensador flujo(compensador de presión) 17/15/13 17/15/13 Válvulas proporcionales de cartidges 17/15/12 16/14/11* ACTUADORES Cilindro 20/18/15 20/18/15 20/18/15 Motor de paleta 20/18/15 19/17/14 18/16/13 Motor de pistón axial 19/17/14 18/16/13 17/15/12 Motor de engranaje 21/19/17 20/18/15 19/17/14 Motor de pistón radial 20/18/14 19/17/13 18/16/13 Motor de leva y onda 18/16/14 17/15/13 16/14/12* RODAMIENTOS de bolas 15/13/11* de cilindros 16/14/12* de alta veloc. 17/15/13 de baja veloc. 18/16/14 de engranaje industrial 17/15/13 * Requiere de formas de muestreo muy precisas para verificar niveles de limpieza. Ejemplo: Para una servoválvula que trabaje con presiones sobre los 3000 PSI, la norma a cumplir es 13/10, esto significa que para garantizar su optimo funcionamiento, éste componente acepta como nivel máximo entre 4000 y 8000 partículas de 5 micrometros (µm), y entre 500 y 1000 partículas de 15 micrometros (µm), en 100 ml de fluido. Tabla Técnicas de análisis de aceite y su relación relación con los parámetros detectados. detectados.

TÉCNICA DE ANÁLISIS. Análisis Espectométrico Conteo de Partículas* Ferrografía directa* Micropatch Ferrografía analítica

PARÁMETROS DETECTADOS Degradación Contaminación del del aceite aceite X X X X X 53

Desgaste de maquinarias X X X X X

Viscosidad* Espectrometría infrarroja T.A.N T.B.N Contaminación con combustible* Contaminación con agua* Análisis dieléctrico/Oilview*

X X X X

X

X

X X X

X

*Análisis que se pueden implementar fácilmente en una planta, no requieren gran experiencia de los operadores, y una inversión moderada en equipamiento. TÉCNICAS PARA LA TOMA DE MUESTRAS DE ACEITE. Una muestra de aceite extraída de tan solo 35 ml puede representar hasta 1000 veces el contenido del depósito y entregar información del estado de los componentes y del aceite. Para asegurar la obtención de los máximos beneficios en un sistema de análisis de aceite se debe realizar un muestreo en forma periódica y correcta. Punto de muestreo. Es importante que el lugar elegido para las muestras de aceite sea de fácil acceso, preferentemente sin tener que remover protecciones o parte de la maquina, siendo siempre el mismo lugar determinado para la toma de muestras. Ejemplos de puntos de muestreo. Motores diesel/Gasolineros: A través de la vaina de la varilla de nivel o mediante la instalación de acople rápido en la línea de lubricación. Cajas reductoras: A través de la varilla de nivel. Por el tapón de nivel de aceite. Sistemas hidráulicos: hidráulicos: Mediante acoples rápidos en las líneas de lubricación de retorno y presión. Compresor: A través de la varilla de nivel. Mediante acoples rápidos en las líneas de presión. En la mayoría de las industrias, los equipos críticos están equipados con puntos especiales de toma de muestras de aceite, donde solamente se requieren un frasco limpio, seco y una bomba extractora. Métodos de muestreo. Existen dos métodos para obtener muestras representativas de aceite: Drenado del aceite. Extracción del aceite. Drenado del aceite. (Por válvula de drenado) Este es el sistema más simple, sencillo y limpio para obtener una muestra de aceite. Debe cerciorarse de que la válvula de drenaje no se encuentre en un área ciega, donde pueda  juntarse suciedad o haya aceite aceite estancado. 54

Procedimiento de válvula. Abrir la válvula y dejar que salga una pequeña cantidad de aceite. Poner el frasco en el flujo de aceite. Cuando el frasco este por llenarse, cerrar la válvula, tapar el frasco de inmediato para evitar posible ingreso de contaminantes. Identificar debidamente la muestra de aceite. Procedimiento por purga o drenado. (Por tapón de drenado) El tapón de drenaje puede ser usado en caso de que no existan alternativas. Las muestras de aceite obtenidas por el drenaje pueden dar altas lecturas de suciedad, polvo ambiental, desgaste, etc. Por lo tanto se deben tener las siguientes precauciones. Antes de esta operación, asegurarse de que la temperatura del aceite sea soportada por la mano, de lo contrario podrá sufrir quemaduras y no podrá volver a colocar el tapón. Limpiar profusamente el área de drenaje. Retire el tapón de drenaje y deje escurrir unos 200 a 300 cc. Ponga el frasco en el flujo de aceite. Cierre e identifique el frasco en forma inmediata. Limpie el área de manchas de aceite. Extracción del aceite. Este método puede ser usado en el caso que existan puntos disponibles para el muestreo. Las mangueras deben ser utilizadas solamente una vez. Procedimiento para muestreo por jeringas. Asegurese que la muestra de aceite obtenida no proviene del fondo del depósito, para ello corte la manguera del del largo adecuado y con ángulo. Tome la precaución de que el punto de toma de muestra se encuentre limpio, libre de polvo ambiental, suciedad barro, óxidos, etc. El aceite debe estar caliente, si es posible, el equipo recién detenido. Tire el pistón de la jeringa hacia atrás y llene el embolo, una vez lleno vacíe el aceite en el frasco. Repita hasta llenar el frasco. Cierre el frasco e identifique con los datos de; Equipo, fecha, hora, etc Procedimiento de muestreo por bombas. bombas. Este método es más recomendable que el método de la jeringa, debido a que el aceite no entra en contacto con el cuerpo de la bomba. Esta elimina toda posibilidad de contaminación entre muestras de aceite. Inserte alrededor 2,5 cm de la manguera a travès del cabezal de la bomba, atornille la rosca para dejar fija la manguera. Atornille el frasco de la muestra en la parte inferior del cabezal de la bomba hasta formar un buen sellado. Verifique que la muestra de la manguera quede metida a lo menos 2 cm en el frasco, para que el aceite no contamine el cabezal de la bomba. Verifique que el aceite de la unidad este caliente o si es posible, esta haya sido recién detenida. Retirar la varilla de nivel y limpiarla. Insertar la manguera en la vaina de la varilla de nivel. Bombee hasta formar el vacío y el aceite comience a escurrir a través de la manguera hasta el frasco. Cuando el nivel del aceite en el frasco llegue a tocar la manguera, detenga el bombeo para que cese el flujo de aceite. Retire el frasco del cabezal, tape el frasco e identifique la muestra de aceite. 55

Retire la manguera del cabezal y botarla al deposito de la basura, se recomienda no reutilizar. Es recomendable mantener el frasco y la bomba, mientras se extrae la muestra en forma horizontal, para prevenir la entrada de aceite a la bomba. El tiempo óptimo para tomar una muestra de aceite es cuando el lubricante y la unidad han logrado su temperatura normal de operación. Esta modalidad de trabajo asegura que el contaminante se encuentra homogenizado y en suspensión en el deposito. Es importante que el método seleccionado para tomar las muestras de aceite sea uniforme y se mantenga en el tiempo. Las variaciones var iaciones pueden conducir conducir a resultados inconsistentes. Frecuencias de las tomas de muestra de aceite. aceite. Establecer una correcta frecuencia de las tomas de muestras de aceite es esencial. Esto depende de los siguientes aspectos, entre las cuales los más importantes son: Establecimiento de cambios de tendencias de los contaminantes y partículas de desgaste. Importancia de la unidad. Condiciones de seguridad. Costos de las tomas de aceites Tiempo transcurrido desde la última reparación general. Información de la muestra de aceite. Es muy importante que la mayor cantidad de información posible se adjunte con la muestra de aceite para análisis, se recomienda que: Especifique el área. Identifique el punto. Identifique el componente del que se obtuvo la muestra de aceite. Identifique claramente el tipo y grado (SAE/ISO) del aceite usado. Especifique las horas de trabajo y del componente que se obtuvo de la muestra de aceite. Informe la cantidad de rellenos de aceite, durante el periodo de uso de aceite. Toda esta información es necesaria para que el analizador pueda entregar un buen diagnostico del estado de esta unidad y del aceite usado.

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