Propiedades físicas y químicas de los lubricantes INTRODUCCIÓN La lubricación es la separación de partes en movimiento por una película de aceite, mientras más cercanas están estas partes unas de otras, más importante se vuelve la lubricación. El aceit aceite e circu circula la a trav través és del del sistem sistema a con con el refri refriger geran ante. te. Los Los aceit aceites es para para refrig refrigera eració ción n deben deben tener tener ciert ciertas as propie propieda dade des, s, porqu porque e se mezcla mezclan n con con los refrigerantes. El aceite entra en contacto directo con los devanados calientes del motor, en unidades herméticas y semiherméticas por lo que debe ser capaz de sopor soportar tar tempe tempera ratur turas as e!trem e!tremas, as, y no ser da"ino da"ino al refrig refrigera erant nte e y al equip equipo. o. #demás, debe mantener mantener viscosidad viscosidad suficiente, suficiente, para permitir una lubricación lubricación adecuada. #simismo, el aceite se enfría a la más ba$a temperatura del sistema, y debe permanecer fluido en todas las partes. La fluidez de la mezcla aceite % refrigerante, es determinada por el refrigerante utilizado, las temperaturas, las propiedades del aceite y su miscibilidad con el refrigerante. &e llama lubricante a toda sustancia sólida, semisólida o líquida, de origen animal, minera minerall o sint sintéti ético co que, que, puesto puesto entre entre dos dos piez piezas as con con movimiento entre entre ellas, ellas, reduce el rozamiento y facilita el movimiento. #demás, los lubricantes, lubricantes, seg'n sus características, características, pueden cumplir otras misiones( &ellar el espacio entre piezas( )ado que las superficies metálicas son irregulares a nivel microscópico, el lubricante llena los huecos. En los motores motores de de e!plosión e!plosión este sellado evita fugas de combustible combustible y gases gases de de escape y permite un me$or aprovechamiento de la energía. *antener limpio el circuito de lubricación( en el caso de los lubricantes líquidos estos estos arrast arrastran ran y diluy diluyen en la sucie sucieda dad, d, depo deposit sitánd ándola ola en el filtr filtro. o. +ont +ontrib ribuir uir a la refrigeración refrigeración de de las piezas( En muchos sistemas sistemas,, de hecho, el lubricante es además el agente refrigerante del circuito. ransferir potencia potencia de de unos elementos del sistema sistema a a otros( al es el caso de los aceites hidráulicos. -eutralizar los ácidos ácidos que que se producen en la combustión combustión.. roteger de la corrosión corrosión(( El lubri lubrican cante te crea crea una una pelíc película ula sobre sobre las las piezas piezas metál metálica icas, s, lo que que las aísla aísla del aire aire y y el agua, agua, reduciendo la posibilidad de corrosión.
VISCOSIDAD
Es la resistencia a fluir que tienen los líquidos. La viscosidad nos indica qué tanto puede fluir un aceite a una temperatura dada. Los aceites se vuelven menos viscosos al aumentar la temperatura, y más viscosos a ba$as temperaturas. Esto es muy importante, ya que en el evaporador, se tienen las temperaturas más ba$as del sistema y si un aceite es demasiado viscoso, se espesará y no fluirá a través del evaporador, acumulándose dentro de éste y disminuyendo la transferencia de calor. calor. El propósito propósito del aceite, como ya se mencionó, es lubricar las partes móviles del compresor. &i el aceite es demasiado ligero /ba$a viscosidad0, no permanecerá entre las superficies de estas partes, sino que se saldrá, de$ándolas sin película protectora. &i el aceite es demasiado viscoso, causará una e!cesiva resistencia, pérdida de fuerza y puede no ser capaz de fluir entre las partes móviles. La visco viscosid sidad ad de los acei aceites tes para para refrig refrigera eració ción, n, tambi también én se ve afec afectad tada a por por su miscibilidad con los refrigerantes. Esta miscibilidad del aceite con los refrigerantes, varía desde no ser miscibles, como con el amoníaco, hasta ser completamente miscib miscible les, s, como como en el caso caso del del 1%23. 1%23. 4ay 4ay varias varias maneras maneras y unida unidades des para para e!pre e!presar sar la visco viscosid sidad ad de los fluid fluidos os,, seg'n seg'n el méto método do que que se utili utilice ce para para determinarla( 5iscosidad absoluta oises 5iscosidad cinemática centi&to6es /c&t0 5iscosidad &aybolt. Viscosidad cinemática cinemática o o comercial
La viscosidad cinemática se define como la resistencia a fluir de un fluido ba$o la acción acción de de la gravedad. En el interi interior or de un fluid fluido, o, dent dentro ro de un recipi recipien ente, te, la pres presión ión hidrostática hidrostática /la /la presión debida al peso del fluido0 está en función de la densidad. or otra parte, el tiempo que que tarda tarda en fluir fluir un volume volumen n dado dado de fluido fluido es prop proporc orcion ional al a su viscosidad dinámica.odemos e!presar la viscosidad cinemática como(
)onde n es el coeficiente de viscosidad dinámica y d la densidad, todo ello medido a la misma temperatura. or lo dicho dicho anterio anteriormen rmente, te, la viscosid viscosidad ad cinemát cinemática ica puede puede definir definirse se como como el tiempo requerido por un volumen dado de fluido en fluir a través de un tubo capilar por por acción acción de la grave gravedad dad 5iscos iscosida idad d apar aparen enteL teLa a visco viscosid sidad ad apare aparente nte es la viscosid viscosidad ad de un fluido fluido en unas unas determi determinad nadas as condic condicione iones s de temperat temperatura ura y agit agitac ació ión n /no /no norm normal aliz izad adas as0. 0.La La visc viscos osid idad ad apar aparen ente te no depe depend nde e de las las características del fluido, sino de las condiciones ambientales, y por tanto variará seg'n las condiciones.
PUNTO DE ESCURRIMIENTO
Es la temperatura más ba$a a la cual fluirá un aceite. or definición, el punto de escu escurr rrim imie ient nto o es 78+ 78+ mayo mayorr que que la temp temper erat atur ura a a la cual cual el acei aceite te cesa cesará rá totalm totalment ente e de fluir fluir es decir decir,, el punto punto de escu escurri rrimie mient nto o es 78+, 78+, arrib arriba a de la temperatura de congelación del aceite. El punto de escurrimiento en los aceites para para refrig refriger eraci ación, ón, e!plí e!plícit citame ament nte, e, depen depende den n del del conte contenid nido o de cera cera y de la viscosidad. En el caso de aceites de la misma viscosidad, este valor va en relación del contenido de cera. +on todos los refrigerantes, algo de aceite se pasa al evaporador. or poco que sea, este aceite debe retornar al compresor, pero para que esto suceda, debe ser capaz de circular por todo el sistema. El punto de escurrimiento de un aceite es muy importante, cuando se usa con refrigerantes que no son miscibles o que son parcialmente miscibles tal es el caso, cuando se usa 1%33 o amoníaco, en sistemas con evaporador tipo inundado. &i el punto de escurrimiento del aceite empleado es alto, se formará una capa visc viscos osa a de ace aceite ite sobre obre la supe superf rfic icie ie del del evap evapor orad ador or.. Esto Esto trae trae como como consecuencia, una seria pérdida de eficiencia, y en algunos casos, problemas de falta de lubricación, porque el aceite no retorna adecuadamente al compresor. ara determinar los puntos de escurrimiento y de congelación, se utiliza el aparato que se muestra en la figura 29.:. +onsiste en un tubo de vidrio de fondo plano, donde se coloca la muestra de aceite, se tapa y se pone un termómetro. &e sumerge el tubo en un ba"o frío, y cada que su temperatura disminuye ;8< /78+0, se verifica su fluidez. El punto de escurrimiento es 78+ arriba de la temperatura a la cual el aceite ya no fluye.
HUMEDAD
4umedad &e comprende claramente que la humedad, en cualquier forma, es el principa principall enemigo enemigo de los sistemas sistemas de refriger refrigeració ación. n. La humedad humedad contrib contribuye uye a formar formar ácido ácidos, s, lodo lodos s y a cong congela elarse rse dent dentro ro del del sistem sistema. a. -ing -ing'n 'n aceit aceite e para para refrigeración debe contener humedad suficiente como para afectar al sistema. =n aceite debe ser tan seco, como sea posible. La cantidad de humedad que contiene un aceite, se e!presa en partes por millón /ppm0. =n aceite para refrigeración cuando sale de la fábrica, normalmente tiene como má!imo 79 ppm de agua. Esta cantidad puede incrementarse durante el envasado, traslado y almacenamiento, por lo que se deben tomar todo tipo de precauciones para no de$ar el aceite e!puesto al medio ambiente ya que los aceites son higroscópicos. Esto significa, que que tiene tienen n la habili habilidad dad de abso absorbe rberr la humed humedad ad del del aire. aire. #l respec respecto to,, cabe cabe men mencion ionar que los los aceit ceite es sint sinté ético icos a base de poliés iéster ter />E0, son apro!imadamente 29 veces más higroscópicos que los aceites minerales o de alquílensenos /#?0. Los aceites de poliéster pueden absorber hasta 3,999 ppm,
mientras que los minerales absorben 399 ppm. La principal razón es, que los aceites de >E se hacen mezclando mezclando un alcohol y un ácido orgánico de éster, éster, y el producto de esta reacción es un lubricante >E y agua. &e elimina el agua y queda el lubricante sólo, pero esta reacción es reversible es decir, decir, si el lubricante >E se e!pone a la humedad, se lleva a cabo la reacción inversa y se producen alcohol y ácido. or esta razón, los lubricantes sintéticos de >E se envasan en recipi recipien entes tes metál metálic icos os /lata /latas0, s0, ba$o ba$o un sofis sofistic ticad ado o métod método o que que utili utiliza za vacío vacío y nitrógeno. &i se utilizan envases de plástico, con el paso del tiempo, la humedad atraviesa el plástico y se combina con el lubricante. =na forma para detectar la humedad en aceites, es el método de @arl
El color del aceite para refrigeración se determina por medio de luz transmitida, y se e!presa por un valor numérico, basado en una comparación con una serie de colo colore res s está estánd ndar ar.. El colo colorr apro apropi piad ado o que que debe deberí ría a tene tenerr un acei aceite te para para refrigeración, fue materia de discusión durante mucho tiempo. &in embargo, el consenso general se ha inclinado más hacia los aceites de colores más claros, casi tan claros como el agua. &i un aceite se refina en e!ceso, tomará un color casi tan claro como el agua, pero su cualidad lubricante será muy ba$a. &i no se refina lo suficiente, el aceite tendrá un color oscuro, debido al alto contenido de hidrocarburos hidrocarburos insaturados. insaturados. or lo tanto, el aceite se debe refinar lo suficiente para eliminar estos hidrocarburos, pero no tanto como para destruir sus cualidades lubricantes.
unto de #nilina Esta prueba nos determina el tipo de base mineral utilizada en el aceite para refrigeración. Los valores de estos puntos son como sigue( *enores de A;8+ %% #ceites aromáticos Entre AA y B98+ %% #ceites predominantemente nafténicos. Entre B2 y C98+ %% #ceites nafténicos % parafínicos. *ayores de C98+ %% #ceites de base parafínica. parafínica. La prueba para determinar determinar este valor consiste consiste en colocar en un tubo de prueba, cantidades específicas del aceite a probar y de anilina. anilina. Las sustanci sustancias as dentro dentro del tubo tubo se calient calientan an gradua gradualmen lmente, te, agitándo agitándolas las mecánicamente, hasta que se mezclan formando una sola fase. osteriormente, se enfría la mezcla de manera gradual, hasta que ocurre la separación en dos fases. La temperatura a la que se separan es el punto de anilina.
COMPATIBILIDAD CON OTROS MATERIALES
+ompatibilidad con >tros *ateriales En diferentes partes del sistema se tienen elastó elastómer meros, os, e!pues e!puestos tos tant tanto o al refri refrige gera rante nte como como al aceit aceite. e. La mezcla mezcla de refrigerante%aceite, puede causar que estos elastómeros se enco$an o se hinchen, debilitándolos no permitiendo que sellen, y aun hasta ocurra una e!trusión de su posición original. Los elastómeros, aunque se comercializan comercializan ba$o ciertos nombres específicos, tales como 5D>- % #, ?=-# % -, etc., las muestras pueden variar significativamente de un fabricante a otro por lo que se deben correr pruebas comparativas en muestras del mismo lote. La prueba consiste en pesar o medir una muestra del elastómero, y después sumergirla en una mezcla de aceite% refrig refrigera erante nte por por un cierto cierto tiempo tiempo y a una una ciert cierta a tempe temperat ratura ura.. &e regist registra ra el porce porcenta nta$e $e que que cambi cambia a en peso peso o en dimens dimensio iones nes.. Los aceit aceites es sinté sintétic ticos os y minerales, tienen casi el mismo efecto en elastómeros y plásticos, y en general, son compatibles con la mayoría de estos materiales(
DENSIDAD
La densidad densidad es es la razón entre el peso de un volumen volumen dado dado de aceite y un volumen igual de agua.La densidad está relacionada con la naturaleza del crudo de origen y el grado de refino. En ocasiones, se usan otras características para definir el aceite en lugar de su densida densidad, d, aunque aunque están están directam directamente ente relacio relacionad nadas as con ella. ella. 5eamos eamos algunas. algunas. La grave graveda dad d espec específi ífica ca se define define como como la relac relación ión entr entre e un cierto cierto volume volumen n de producto producto y y el mismo volumen de agua destilada a :+. En Estados =nidos suele =nidos suele usarse la gravedad #D. #D . Esta es una escala arbitrario que e!presa la gravedad o densidad del aceite, medida en grados #D.
En Estados =nidos la temperatura temperatura estándar estándar para el agua y el aceite es de A9<. En otros países la temperatura es de 2;+ /;C<0 para el aceite y :+ para el agua, si bien en algunos casos so utilizan 2;+ para el agua y el aceite. EMULSIBILIDAD
La emulsibilidad es la capacidad de un líquido no soluble en agua para formar una emulsión. &e llama emulsión a una mezcla íntima de agua y aceite. uede ser de agua en aceite /siendo el agua la fase discontinua0 o de aceite en agua /donde el agua es la fase continua0. &e considera que una emulsión es estable si persiste al cesar la acción que la originó y al cabo de un tiempo de reposo. Los factores que favorecen la estabilidad de las emulsiones son( viscosidad del aceite muy alta tensión superficial del aceite ba$a peque"a diferencia de densidad entre los dos líquidos presencia de contaminantes. La presencia de agua en el aceite es siempre per$udicial para la lubricación ya que, entre otras cosas, puede disolver ciertos aditivos, restando eficacia eficacia al al aceite. or lo tanto, siempre es deseable que los aceites formen emulsiones inestables, o separen el agua por decantación. Esto es especialmente deseable en el caso de la maquinaria e!puesta a la intemperie. &in embargo, en algunos casos, como los aceites de corte o los marinos para maquinaria de cubierta, lo deseable es que la emulsiones sean estables.
DEMULSIBILIDAD
&e llama así a la capacidad de un líquido no soluble en agua para separarse de la misma cuando está formando una emulsión. La o!idación del aceite y la presencia de cont contam amin inan ante tes s afec afecta tan n nega negati tiva vame ment nte e a la demu demuls lsib ibil ilid idad ad del del acei aceite te.. La adecu adecuada ada elimin eliminac ación ión del del agua agua facili facilita ta en mucho muchos s caso casos s la lubri lubrica cació ción, n, reduciendo el desgaste de piezas y la posibilidad de corrosión. Esta propiedad es muy importante en los aceites hidráulicos, para lubricación de maqui maquinar naria ia indus industri trial al,, de turb turbina ina y para para engr engrana ana$es $es que que transm transmite iten n grand grandes es esfuerzos. En los aceites de automoción no lo es tanto, debido a la capacidad dispersante y detergente de los mismos. AEROEMULSIN
La #ero emulsión es una emulsión de aire en aceite, formada por burbu$as muy peque"as /9F9992 a 9F2 cm0, dispersas por todo el líquido. Las #ero emulsiones son muy difíciles de eliminar y provocan problemas seme$antes a los de la espuma superficial. Esta Esta es una una prop propie ieda dad d muy muy impo import rtan ante te en los los acei aceite tes s de turb turbin ina a y en los los hidráulicos de alta presión. Es una característica interseca del aceite base y no puede ser modificada con aditivos PUNTO DE !OTEO
&e llam llama a punto de goteo teo a la tempera eratur tura a la cual ual una gra grasa pasa de estado semis semisóli ólido do a líquid líquido. o. Este Este camb cambio io de estad estado o pued puede e ser ser brusc brusco o o paul paulat atin ino, o, cons consid ider erá ándos ndose e el punt punto o de gote goteo o como como el fina finall del proceso proceso.. En las grasas tipo $abón el cambio de estado es debido a la separación del aceite y el $abón al alcanzarse el punto de goteo. La grasa tipo no $abón pueden cambiar de estado sin separarse el aceite del espesante. &e considera que el rango de temperatura temperatura 'til de una grasa está entre 299 y 2;9 < por deba$o del punto de goteo. La operación en temperaturas pró!imas pró!imas al punto de goteo obviamente afectará a la eficacia lubricante de la grasa.
Concl"siones
4ay varias propiedades de los lubricantes y así dependiendo del tipo de sistema se podrá definir definir cuál es el más indicado para para la lubricación lubricación del equipo. +ada una de las propiedades físicas y químicas de los lubricantes son medibles. Es importante considerar la temperatura a la cual traba$a el equipo para saber qué tipo de lubricante es el adecuado. El agua es el lubricante lubricante más denso y sirve también como disipador disipador de calor en un sistema
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