NORMALIACION DE LUBRICANTES Los aceites lubricantes lubricantes suelen definirse comercialmente comercialmente por una serie de características físicas, físicas, cuyo objeti objetivo vo es facili facilitar tar su elecció elección n para para una aplicaci aplicación ón determin determinada ada o el control de compras CLASIFICACION SAE MOTORES (Sociedad de Ingenieros Automotrices) Ha definido definido la clasificación clasificación de viscosidades viscosidades para aceite lubricantes lubricantes para motores motores de combustión interna. Se ha tomado como temperatura de referencia 100oC porque es un temperatura temperatura promedio de operación operación de los componentes componentes mecánicos mecánicos del automotor que requieren ser aceite lubricante (Ver tabla clasificación SAE) La ¨W ¨W¨c ¨com omo o sufi sufijo jo en algu alguno noss grad grados os indi indica ca que que dich dicho o acei aceite te es útil útil a baja bajass temperaturas, como en invierno (winter en ingles) El funcionamiento adecuado y su vida útil de un equipo dependen principalmente de la viscosidad viscosidad correcta correcta del lubricante, lubricante, luego la SAE regula que todos todos los fabricantes fabricantes de aceite automotrices manejen los mismos parámetros de viscosidad. La viscosidad correcta a utilizarse depende de: Recomendaciones del fabricante del equipo • Condición ambiental del medio ambiente del lugar donde opera el equipo • La norma SAE determina el grado de viscosidad para cada lubricante teniendo en cuenta la temperatura del medio ambiente donde opera el equipo. Para medio ambiente caliente la viscosidad del aceite debe mantenerse mantenerse cuanto mas elevado para proteger las piezas del motor En medio ambiente frígido el aceite tiende a espesarse, es muy importante la mayor fluidez del aceite a baja temperatura en el momento de arranque del motor Los aceites monogrado son utilizado cuando la temperatura del medio ambiente y del equipo varia poco. Los aceites multigrado responde a la vez a una graduación de invierno y también de verano Ejemplo SAE 10W40, en temperatura frió se comporta como como aceite monogra monogrado do SAE 10W y a temperatu temperatura ra alta alta se comport comportaa como como aceite aceite monogrado SAE 40 (Ver cuadro de clasificación SAE para Aceite de motores) motores) CLASIFICACION SAE TRASMISIONMANUALES Y DIFERECIALES Igual que para el caso de motores la SAE ha definido una clasificación arbitraria para las visco viscosid sidad ades es de aceit aceitee lubr lubric ican ante tess apli aplica cado doss en tran transm smis isio ione ness manu manual ales es y dife diferen renci ciale ales. s. La tempe temperat ratur uraa de refer referen enci ciaa sigu siguee sien siendo do 100o 100oC C (Ver (Ver cuad cuadro ro de clasificación)
CLASIFICACION API (American Petroleum Institute) API ha desarrollado un sistema para seleccionar y recomendar aceites para motor basado en las condiciones de servicio El nivel de calidad A.P.I. viene representado por un código generalmente formado por dos letras: La primera designa el tipo de motor (S= gasolina y C= Diesel). La segunda designa el nivel de calidad • •
En ambos casos la segunda letra indica la exigencia en servicio, comenzando por la “A” para el menos exigido, y continuando en orden alfabético a medida que aumenta la exigencia. (Ensayos de perfomance han sido diseñados para simular áreas y condiciones críticas de lubricación en el motor). La clasificación API es una clasificación abierta. Esto significa que se van definiendo nuevos niveles de desempeño a medida que se requieren mejores lubricantes para los nuevos diseños de motores. En general, cuando se define un nuevo nivel el API designa como obsoletos algunos de los anteriores. Para obtener esta norma, los lubricantes deben superar cuatro pruebas de motor en las que se tiene en cuenta: El aumento de la temperatura de los aceites con los motores en funcionamiento, La prolongación de los intervalos del cambio de aceite preconizado por el constructor, Las prestaciones del motor, Las normas de protección del medio ambiente. Existe 3 tipos de clasificación : • •
• •
• • •
Clasificación API Transmisión Clasificación API Motor Gasolina Clasificación API Motor Diesel
Los niveles definidos por la clasificación API se muestran en las tablas NORMAS ISO (International Standard Organization) Establece Normas con la finalidad estandarizar las medidas para facilitar la información a nivel internacional En lo que respecta a lubricación se tiene: Normas ISO del Código de limpieza de aceites lubricantes • Normas ISO del código de viscosidad de aceite lubricante • Normas ISO del Código de Limpieza El código de contaminación ISO 4406-99 es un sistema universal para representar concentraciones de partículas en el aceite. Proporcionan una serie de valores correspondientes al resultado de la cantidad de partículas presentes en cada rango de tamaño de partículas. Esto es; miden y cuentan la cantidad de partículas sólidas por mililitro de muestra y las clasifican en rangos preestablecidos correspondientes al tamaño de las partículas.
El código ISO 4406, facilita la interpretación de estos números al convertirlos mediante una tabla especial en valores de rango. El nuevo código ISO 4406-99 utiliza un sistema de tres rangos, los cuales se escriben separados por una línea diagonal (R4/R6/R14). El primer número corresponde al valor del rango en el cual se encuentra el resultado del conteo para partículas mayores a 4 micras. El segundo rango corresponde a la cantidad de partículas mayores a 6 micras y el tercero corresponderá al conteo de partículas mayores a 14 micras. Por ejemplo 18/16/14. Con este sistema, podemos identificar el nivel de limpieza de un lubricante al compararlo con otro o con un objetivo. Por ejemplo un fluido con código de limpieza 16/14/11 será mucho mas limpio que uno con
20/18/16, ya que un rango 20 puede tener entre 5,000 y 10,000 partículas mayores a 4 micras mientras que un código 16 solo podrá tener entre 320 y 640. Para efectos de una alta confiabilidad de la maquinaria, se espera que la maquinaria tenga un fluido sin contaminación sólida y generalmente se establece la norma "Mientras mas limpio, Mejor"(Ver Limpieza código ISO, Normas ISO de Codita de Limpieza)
Normas ISO 3448 del código de viscosidad de aceite lubricante Este sistema se origino para brindar un adecuado grado de viscosidad a los lubricantes Industriales de modo que los proveedores de lubricantes, usuarios y fabricantes de equipos tuvieran una base común y uniforme para la designación de tales lubricantes. Cada grado es designado por su viscosidad nominal en centistokes a 40oC. El rango de viscosidad. Este sistema se aplica solamente a la viscosidad a la viscosidad y no tiene ninguna relación con la calidad del lubricante. TABLAS SOBRE LUBRICANTES
Grados ISO de viscosidad. International Organization Standardization
Grado ISO VG(I)
Viscosidad cinemática cSt. (mm/seg.) a 40°C Mínima Máxima
Equivalencia aproximada en SSU a 100°F
2
1,98
2,42
32
3
2,88
3,52
36
5
4,14
5,06
40
7
6,12
7,48
50
1O
9,00
11,00
60
15
13,5
16,5
75
22
19,8
24,2
105
32
28,8
35,2
150
46
41,4
50,6
215
68
61,2
74,8
315
100
90,0
110,0
465
150
135
165
700
220
198
242
1000
320
288
352
1500
460
414
506
2150
680
612
748
3150
1000
900
1100
4650
1500
1350
1650
7000
Observaciones: (I) Valores tomados de la normaXISO 3448 y ASTM D 2422-75. Los grados ISO VG corresponden al Mejorador de promedio de los extremos del rango de viscosidades medidas a 40º y expresadas en cSt. sellado
ASTM (sociedad Americana para pruebas y materiales Es una organización científica y técnica que desarrolla y publica Normas voluntarias sobre características de los materiales y productos, sistemas y servicios ASTM D 155 Determinación del color ASTM D97-57 Determinación de punto de congelación y punto de niebla ASTM D92-97 Determinación de inflamación y combustión ASTM D189-61 Determinación del residuo carbono ASTM D1745-60T Determinación de viscosidad absoluta ASTM D445-61 Determinación de viscosidad cinemática ASTM D88-’56 Determinación de viscosidad saybolt ASTM D87459T Determinación de residuo sulfatado ASTM D130 Determinación de corrosión a la lamina de cobre ASTM D665-54 Determinación del poder anta-herrumbre ASTM D1401-56T Determinación de emulsionabilidad ASTM D892-46T Determinación de la tendencia o formación de espuma ASTM D611-55T Determinación del punto de anilina ASTM D1481-57T Determinación de la densidad ASTM D2270 Determinación de índice de viscosidad ASTM D97 Determinación de punto de fluidez ASTM D665 Determinación oxidación ASTM D942 Determinación resistencia o la oxidación
Esta dado por los valores tomados de la norma ISO 3448 Los grados ISO VG corresponden al promedio de los extremos del rango de viscosidades medios a 40oC y expresados en centistokes. El sistema se origino para brindar un adecuado grado de viscosidad a los lubricantes industriales de modo que los proveedores de lubricantes, usuarios y fabricantes de equipos tuvieran una base común y uniforme para la designación de lubricantes, el sistema se aplica solamente a la viscosidad y no tiene ninguna relación con la calidad del aceite lubricante
CLASIFICACION DE ADITIVOS Básicamente se busca que cumpla los siguientes objetivos •
Proteger las superficies lubricadas
•
Mejorar el desempeño del lubricante
•
Proteger el lubricante
Proteger las superficies lubricadas Aditivo antidesgaste Su función principal es reducir el desgaste bajo la acción de cargas moderadas. Por lo general son materias polares, tales como aceites grasos y esteres. Están constituidas por una larga de materiales que forma n una película que se absorbe en la superficie metálica Aditivo de extrema presión A cierta temperatura los compuestos que pueden ser de azufre, cloro y fósforo u otros compuestos reaccionan químicamente con la superficie metálica formando una película de lubricante resistente que reduce el coeficiente de fricción y por ende el desgaste Tipos clásicos Sulfuro, ditrofosfato de zinc, jabones de plomo, azufre, sulfuro de plomo Aditivos antioxidante La función de un inhibidor de oxidación es prevenir el deterioro del lubricante, asociado con el ataque del oxígeno. Estos inhibidores destruyen los radicales libres (rompedores de cadena) o interactúan con los peróxidos involucrados en el mecanismo de oxidación. Entre los antioxidantes más ampliamente usados están los de tipo fenólico y los ditiofosfatos de zinc. A los primeros se los considera como rompedores de cadena, mientras que los últimos se piensa que son destructores de peróxidos
La oxidación es una reacción química que se manifiesta por la descomposición del aceite gravitando por •
La elevada temperatura que alcanza las piezas por su operación. A partir de 140 oC la velocidad de oxidación se duplica por cada 10 oC de incremento de temperatura
•
Acción catalítica de los metales hierro, cobre, plomo
•
Volumen de oxigeno absorbido.
•
Contaminación del A.L por los gases soplados y residuos de la combustión
Consecuencias de la oxidación de A, L, •
Aumento de la viscosidad
•
Formación de resinas y barnices
•
Producción de ácidos susceptibles a producir corrosión
Tipos d aditivos antioxidantes y anticorrosivo Compuestos sulfurados, fosforados, nitrogenados ditiofosfato de zinc, etc. Aditivos detergentes Como aditivos detergentes se entienden aquellos productos capaces de evitar o reducir la formación de depósitos carbonosos en las ranuras de los motores de combustión interna cuando operan a altas temperaturas, así como la acumulación de depósitos en faldas de pistón, guías y vástagos de válvulas Como aditivos antiácidos, alcalinos o súper básicos (que de todas estas formas se denominan), se entienden aquellos productos generalmente del tipo detergente, que poseen una reserva alcalina capaz de neutralizar los ácidos fue se originan de la combustión del azufre presente en el combustible. Los aceites de motor se ven expuestos a operar bajo la acción de elevadas temperaturas, que tienden a originar cambios en la naturaleza
química del aceite, dando lugar a productos de oxidación. Estos productos, insolubles en el aceite, aparecen como diminutas partículas y llegan a aglomerarse o a depositarse en las partes internas del motor .Entre los aditivos detergente se tiene tales como el ditiofosfato de zinc y las olefinas fosfosulfuradas. Aditivos dispersantes El término dispersante se reserva para designar aquellos aditivos capaces de dispersar los «lodos húmedos» originados en el funcionamiento frío del motor. Suelen estar constituidos por una mezcla compleja de productos no quedados de la combustión, carbón, óxidos de plomo y agua.
Los aditivos dispersante están constituidos por moléculas fuertemente polarizadas capaces de rodear a los productos de combustión, y alteraciones de aceite y mantenerlos en un estado de suspensión coloidal
Los dispersantes recubren a cada partícula de una película por medio de fuerzas polares, que repelen eléctricamente a las otras partículas, evitando se aglomeren, o sea, que actúan como acción complementaria de los detergentes que ejercen cierta acción dispersante sobre los lodos del cárter, pero solamente operan cuando las temperaturas del motor son las normales. Para bajas temperaturas del motor, la investigación se orientó hacia el desarrollo de compuestos orgánicos Los aditivos de los grupos 1, 3 y 4 que han tenido aceptación comercial son: Copolímeros de alquil metacrilato y vinilpirolidona. — Copolímeros, polímetros hidrocarbonatos, sales aminicos . Aditivos de extrema presión (E.P.) Como aditivos de extrema presión o E.P. se denominan aquellos productos Químicos capaces de evitar el contacto destructivo metal-metal, una vez que Ha desaparecido la película clásica de lubricante de una lubricación hidrodinámica. Cuando esto ocurre, se dice que llegamos a una «lubricación límite». Esencialmente, todos los aditivos EP. Deberán contener uno o más elementos o funciones, tales como azufre, cloro, fósforo o sales carboxílicas capaces de reaccionar químicamente con la superficie del metal bajo condiciones de lubricación límite. La facilidad o «actividad» con que un aditivo E.P. puede reaccionar químicamente con la superficie del metal, determina en gran medida la aplicación del mismo: Aceites de corte - engranajes normales - engranajes hipoidales - aceites de turbinas, etc. Estos productos parece ser que actúan localmente en los puntos de máxima Fricción para dar lugar a sulfuros, cloruros, etc., con una tensión de corte baja que les hace comportarse como un lubricante b) Anticorrosivos El término de «inhibidor de corrosión» se aplica a los productos que protegen los metales no ferrosos, susceptibles a la corrosión, presentes en un motor o Mecanismo susceptible a los ataques de contaminantes ácidos presentes en el Lubricante. Por lo general, los metales no ferrosos en un motor se encuentran en los cojinetes.
Estos aditivos son compuestos sulfurados, fosforados, y nitrogenados, fenoles bloqueados, aminas... Antiherrumbre El término antiherrumbre se usa para designar a los productos que protegen las superficies ferrosas contra la formación de óxido. Tales como los utilizados en turbinas, trenes de laminación, circuitos hidráulicos, calandras, etc., el aceite utilizado debe soportar la presencia de agua, libre y/o disuelta en el mismo. Dicha agua proceder. en la mayoría de los casos de condensación, conduce a la formación de herrumbre en las superficies de hierro o acero de los Sistemas que contienen el aceite. Lo mismo sucede en el interior de cárters o alojamientos para el aceite de engranajes, cojinetes, compresores, motores de explosión, etc. Aditivo Modificador de fricción Su propósito es alterar el coeficiente de fricción. Los modificadores de fricción se menciona con frecuencia cuando se esta hablando de baja fricción en aceite de motor y engranajes automotrices con economía de potencial de combustible. Entre los más usados se encuentran: Grafito • Bisulfuro de molibdeno • Fosfatos de alcoholes de alto peso molecular • Esteres grasos. •
Aditivos para desempeño del lubricante Aditivos mejoradores de índice de viscosidad
Los modificadores de viscosidad son generalmente polímeros orgánicos solubles en aceite con pesos moleculares en el rango de 10.000 a 1.000.000. La molécula del polímero en solución es "hinchada" por el lubricante, y el volumen de la molécula así "hinchada" determina el grado al cual el polímero incrementa la viscosidad. Cuanto más alta la temperatura, más grande es el volumen y más grande el efecto "espesante" del polímero.a mayor temperatura, mayor volumen y mayor el efecto de espesamiento del polimero y por tanto, menor la tendencia a adelgasarse Los mas importantes pertenecen a cuatro familias: Polkibutenos, alquilisterenos polimenrizados, polimetrcrilatos, y poliacrilicos. Los nombres comerciales son: Sandotex, Acriloid, Plexol
Aditivos Depresores del punto de fluidez
Los depresores del punto de fluencia previenen la congelación del aceite a bajas temperaturas. Este fenómeno se asocia con la cristalización de las ceras de parafina que están presentes en las fracciones de aceite mineral. Para ello evita el crecimiento en
tamaño de los cristales de ceras y parafinas, absorviendolas y evitando oclusion de aceite en dichos cristales a baja temperaturas. Los pequeños cristales de ceras y parafinas, absorven el inhibidor, recubriendose de una película fina y resinosa que impide que aquellos crezcan y se reagrupe en racimos,
f) Antiespumantes a)La formación de espuma en los A.L. se debe a: La viscosidad no es lo suficientemente espesa para impedir la formación de espuma, ni lo suficientemente fluida para que la misma se elimine La presencia de pequeños trozos de producto sulfatado aumenta la tendencia a la formación de espuma La oxidación tiende a aumentar la tendencia a espumar como consecuencia de la formación de compuestos coloidales La dilucion con combustilble tiende a aumentar la tendencia a la formación de espuma Por vaporizacion del agua existente en suspensión o disuelto en el A.L. una pequeña cantidad de agua puede dar lugar a un gran v9lumen de espuma b) Una tendencia execiva a la formación de espuma puede disminuir seriamente el efecto lubricante, porque introduce la posibilidad de que la película de aceite pierde la continuidad y se vea sustituida por una serie de burbujas de aire c) La presencia de espuma de aire en circuitos hidraulicos pue cusar recalentaminto del sistema hidráulico por el proceso termodinamico que todo volumen de aire sufre al comprimirse debido a la alta presion Los aditivos antiespumante son las siliconas en concentrado de 2 a 15 PPM •
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