TEORÍA DE LA PELÍCULA DE ACEITE Cuando un elemento de máquina está soportado o conducido por un segundo elemento en general, y hay un movimiento relativo entre ellos, de tal forma que las superficies en contacto deslizan una sobre la otra, una cierta cantidad de energía será utilizado en vencer la fuerza debido al rozamiento, y si las superficies se tocan entre sí, existirá elevación de temperatura, y un desgaste rápido y pronunciado de éstas, con peligro de deformación, arrastre de material, avería, etc. A fin de reducir el rozamiento, disminuir el desgaste y evitar averías, se coloca entre ambas superficies una sustancia formando un colchón o película que las mantenga separadas, y que al mismo tiempo tenga muy bajo índice de rozamiento. Esta sustancia recibe el nombre de lubricante, siendo por lo general líquido o pastoso. De esta manera se reemplaza el rozamiento entre sólido-sólido por otro entre sólido-líquido o pastoso. En estas condiciones, se dice que los elementos trabajan lubricados. La principal función de un lubricante, es entonces, formar una película que separe los componentes en movimiento, reduciendo el rozamiento y el desgaste. La lubricación es básica y necesaria para la operación de casi todas las maquinarias. Sin lubricación, casi todas las maquinarias no funcionan, o si funcionan lo hacen por poco tiempo antes de arruinarse. Varios estudios hechos en EEUU concluyeron que si la tecnología actual de lubricación fuera accesible a toda la población, se mejoraría el producto bruto interno un 7%. 7%. La industria de lubricantes constantemente mejora y cambia sus productos a medida que los requerimientos de las maquinarias nuevas cambian y nuevos procesos químicos y de destilación son descubiertos. Un conocimiento básico conocimiento básico de la tecnología de lubricación te ayudará a elegir los mejores lubricantes para cada necesidad. La lubricación que cada sistema necesita se basa en la relación de los componentes en movimiento. Hay tres tipos básicos de lubricación: por capa límite, hidrodinámica, y mezclada. Para saber qué tipo de lubricación ocurre en cada caso, necesitamos saber la presión entre los componentes a ser lubricados, la velocidad relativa entre los componentes, la viscosidad del lubricante y otros factores. La lubricación límite ocurre a baja velocidad relativa entre los componentes y cuando no hay una capa completa de lubricante cubriendo las piezas. Durante lubricación limítrofe, hay contacto físico entre las superficies y hay desgaste. La cantidad de desgaste y fricción entre las superficies depende de un número de variables: la calidad de las superficies en contacto, la distancia entre las superficies, la viscosidad del lubricante, la cantidad de lubricante presente, la presión, el esfuerzo impartido a las superficies, y la velocidad de movimiento. Todo esto afecta la lubricación por capa límite. En algún momento de velocidad crítica la lubricación limítrofe desaparece y da lugar a la Lubricación Hidrodinámica. Esto sucede cuando las superficies están completamente cubiertas con una película de lubricante. Esta condición existe una vez que una película de lubricante se mantiene entre los componentes y la presión del lubricante crea una "ola" de lubricante delante de la película que impide el contacto entre superficies. Bajo condiciones hidrodinámicas, no hay contacto físico entre los componentes y no hay desgaste.
Si los motores pudieran motores pudieran funcionar bajo condiciones hidrodinámicas todo el tiempo, no habría necesidad de utilizar ingredientes anti desgaste y de alta presión en las fórmulas de lubricantes. Y el desgaste sería mínimo.
La propiedad que más afecta lubricación hidrodinámica es la viscosidad. La viscosidad debe ser lo suficientemente alta para brindar lubricación (limítrofe) durante el inicio del ciclo de funcionamiento del mecanismo con el mínimo de desgaste, pero la viscosidad también debe ser lo suficientemente baja para reducir al mínimo la "fricción viscosa" del aceite a medida que es bombeada entre los metales (cojinetes) y las bancadas, una vez que llega a convertirse en lubricación hidrodinámica. Una de las reglas básicas de lubricación es que la menor cantidad de fricción innecesaria va a ocurrir con el lubricante de menor viscosidad posible para cada función específica. Esto es que cuanto más baja la viscosidad, menos energía se desperdicia bombeando el lubricante. Clasificación SAE (Sociedad de Ingenieros Automotores) Clasificación de Viscosidad utilizando como unidad de medida el Centistoke (cSt) a100°C. Este sistema se utiliza para clasificar los lubricantes empleados en la lubricación de motores de combustión interna y los aceites para lubricación de engranajes en automotores. De acuerdo al grado SAE de viscosidad los aceites se clasifican en: a.
Aceites Monogrados
b.
Se caracterizan porque tienen solo un grado de viscosidad. Cuando vienen acompañados de la letra W (Winter) indica que el aceite permite un fácil arranque del motor en tiempo frío (temperatura por debajo de 0°C). Acorde con la temperatura del medio ambiente por debajo de 0°C, se selecciona el grado SAE que acompaña a la letra W, ya que cada uno de estos grados está en función de dicha temperatura. Los otros grados SAE que no traen la letra W se emplean para operaciones en clima cálido y bajo condiciones severas de funcionamiento.
c.
Aceites Multigrados
Estos aceites tienen más de un grado de viscosidad SAE. Ej. 15W40. Poseen un alto índice de viscosidad lo cual les da un comportamiento uniforme a diferentes temperaturas, tanto en clima frío con el clima cálido. Una de las ventajas más importantes de los aceites multigrados con respecto a los unígrados, es el ahorro de combustible debido a la disminución de la fricción en las diferentes partes del motor, principalmente en la parte superior del pistón. Los números SAE. Los números SAE de viscosidad constituyen clasificaciones de aceites lubricantes en términos de viscosidad solamente. Los valores oficiales de 0ºF y 210ºF son los especificados en la clasificación. Los grados Centistokes representan la viscosidad cinemática y los centispoises la dinámica. La siguiente tabla muestra como se determinan los Números SAE.
LUBRICANTES
Es una sustancia que, colocada entre dos piezas móviles, no se degrada, y forma así mismo una película que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones. Una segunda definición es que el lubricante es una sustancia (gaseosa, líquida o sólida) que reemplaza una fricción entre dos piezas en movimiento relativo por la fricción interna de sus moléculas, que es mucho menor. En el caso de lubricantes gaseosos, se puede considerar una corriente de aire a presión que separe dos piezas en movimiento, en el caso de los líquidos, los más conocidos son los aceites lubricantes que se emplean, por ejemplo, en los motores. Los lubricantes sólidos son, por ejemplo, el de sulfuro de molibdeno (MoS2), la mica y el grafito.
Tipos: Existen distintas sustancias lubricantes dependiendo de su composición y presentación:
Líquidos De base (origen) mineral o vegetal. Son necesarios para la lubricación hidrodinámica y son usados comúnmente en la industria, motores y como lubricantes de perforación.
Semisólidos Son las denominadas "Grasas". Su composición puede ser mineral, vegetal o animal y frecuentemente son combinadas con lubricantes sólidos como el Grafito, Molibdeno o Litio.
Sólidos Es un tipo de material que ofrece mínima resistencia molecular interna por lo que por su composición ofrece óptimas condiciones de lubricación sin necesidad de un aporte lubricante líquido o semisólido. El más común es el Grafito aunque la industria está avanzando en investigación en materiales de origen metálico.
Descripción: El lubricante es una sustancia que introducida entre dos superficies móviles reduce la fricción entre ellas, facilitando el movimiento y reduciendo el desgaste. El lubricante cumple variadas funciones dentro de una máquina o motor, entre ellas disuelve y transporta al filtro las partículas fruto de la combustión y el desgaste, distribuye la temperatura desde la parte inferior a la superior actuando como un refrigerante, evita la corrosión por óxido en las partes del motor o máquina, evita la condensación de vapor de agua y sella actuando como una junta determinados componentes. La propiedad del lubricante de reducir la fricción entre partes se conoce como Lubricación y la ciencia que la estudia es la tribología. Un lubricante se compone de una base, que puede ser mineral o sintética y un conjunto de aditivos que le confieren sus propiedades y determinan sus características. Cuanto mejor sea la base menos aditivo necesitará, sin embargo se necesita una perfecta comunión entre estos aditivos y la base, pues sin ellos la base tendría unas condiciones de lubricación mínimas. Los lubricantes se clasifican según su base como: Mineral
Sintético
Lubricante mineral:
Es el más usado y barato de las bases parafínicas. Se obtiene tras la destilación del barril de crudo después del gasóleo y antes que el alquitrán, comportando un 50% del total del barril, este hecho así como su precio hacen que sea el más utilizado. Existen dos tipos de lubricantes minerales clasificados por la industria, grupo 1 y grupo 2 atendiendo a razones de calidad y pureza predominando el grupo 1. Es una base de bajo índice de viscosidad natural (SAE 15) por lo que necesita de gran cantidad de aditivaje para ofrecer unas buenas condiciones de lubricación. El origen del lubricante mineral por lo tanto es orgánico, puesto que proviene del petróleo. Los lubricantes minerales obtenidos por destilación del petróleo son fuertemente aditiva dos para poder: 1. Soportar diversas condiciones de trabajo 2. Lubricar a altas temperaturas 3. Permanecer estable en un amplio rango de temperatura 4. Tener la capacidad de mezclarse adecuadamente con el refrigerante ( visibilidad) 5. Tener un índice de viscosidad alto. 6. Tener higroscopicidad definida como la capacidad de retener humedad.
Lubricante sintético: Es una base artificial y por lo tanto del orden de 3 a 5 veces más costosa de producir que la base mineral. Se fabrica en laboratorio y puede o no provenir del petróleo. Poseen unas excelentes propiedades de estabilidad térmica y resistencia a la oxidación, así como un elevado índice de viscosidad natural (SAE 30). Poseen un coeficiente de tracción muy bajo, con lo cual se obtiene una buena reducción en el consumo de energía. Existen varios tipos de lubricantes sintéticos: 1.- HIDROCRACK o grupo 3 2.- PAO o grupo 4
Aditivos de los lubricantes: La base de un lubricante por sí sola no ofrece toda la protección que necesita un motor o componente industrial, por lo que en la fabricación del lubricante se añade un compuesto determinado de aditivos atendiendo a las necesidades del fabricante del motor (Homologación o Nivel autorizado) o al uso al que va a ser destinado el lubricante en cuestión.
Los aditivos usados en el lubricante son: Antioxidantes: Retrasan el envejecimiento prematuro del lubricante. Anti desgaste Extrema Presión (EP): Forman una fina película en las paredes a lubricar. Se emplean mucho en lubricación por barboteo (Cajas de cambio y diferenciales)
Antiespumantes:
Evitan la oxigenación del lubricante por cavitación reduciendo la tensión superficial y así impiden la formación de burbujas que llevarían aire al circuito de lubricación.
Anti herrumbre: Evita la formación de óxido en las paredes metálicas internas del motor y la condensación de vapor de agua.
Detergentes: Son los encargados de arrancar los depósitos de suciedad fruto de la combustión. Dispersantes: Son los encargados de transportar la suciedad arrancada por los aditivos detergentes hasta el filtro o Carter del motor.
Espesantes: Es un compuesto de polímeros que por acción de la temperatura aumentan de tamaño aumentando la viscosidad del lubricante para que siga proporcionando una presión constante de lubricación.
Diluyentes: Es un aditivo que reduce los micro cristales de cera para que fluya el lubricante a bajas temperaturas.
LAS NORMAS DEL LUBRICANTE
Norma A.P.I. (American Petroleum Institute)
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 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. Para determinados aceites: La reducción del consumo de carburantes debido a la escasa viscosidad (categoría "Energie Conserving). Existen 3 tipos de clasificación: Clasificación API Transmisión Clasificación API Motor Gasolina Clasificación API Motor Diesel
Clasificación API transmisión API- GL1
Para transmisiones de ejes con engranaje helicoidal, y tornillo sin fin y en determinadas transmisiones manuales. Pueden contener aditivos: antioxidantes, anti-herrumbre, anti-espuma y agentes que rebajen el punto de solidificación. API- GL2
Para transmisiones con tornillo sin fin en las que un aceite GL-1 no es suficiente. API-GL-3
Para transmisiones con ejes de engranajes helicoidales que funcionan en servicio y velocidad moderada, y a las que un aceite GL-1 no les es suficiente. API-GL-4
Para transmisiones con engranaje helicoidal y transmisiones hipoides especiales aplicadas a vehículos que funcionan con velocidad elevada y con par bajo, o con velocidad reducida y par elevado. Los aditivos anti desgaste y extrema presión son utilizados. API-GL-5
Lo mismo que en el punto anterior pero a velocidad elevada y par extremadamente débil, y velocidad reducida y par elevado. Aditivos contra el desgaste y extrema presión son añadidos.
Clasificación API de los motores gasolina
SD: para
los motores a gasolina de turismos y camiones de 1968 a 1970. El aceite SC debe ofrecer una protección contra la formación de depósitos a alta (divergencia) y a baja temperatura (dispersión). Es necesaria una protección suplementaria contra el desgaste y la formación de herrumbre. Para los motores a gasolina, de turismos y camiones, a partir de 1971. Los aceites SE pueden remplazar a los SC. Con respecto a la categoría anterior, el aceite SC ofrece una mejor resistencia contra la oxidación y la formación de "cold sluge" bajas temperaturas. Es decir el motor está más protegido contra la herrumbre. SE:
Para los motores de gasolina, turismos y determinados camiones a partir de 1980. Los aceite SF pueden remplazar a los SE y SC. Estos aceites dan mejores resultados que los SE en materia de resistencia a la formación de depósitos, de protección contra el desgaste y de resistencia contra la corrosión. SF:
Para los motores gasolina de turismo y algunos camiones después de 1980 sustituyen a los SF, SG, CC, SE o SE/CC. Los aceites SG tienen mayores prestaciones que los SF en formación de depósitos, protección contra el desgaste y resistencia a la corrosión. SG:
SH: ídem que SG pero con condiciones de pruebas más estrictas.
Aceite para motor de nivel SH, aunque desarrollado de acuerdo con el sistema de certificación API según los criterios de múltiples pruebas. SJ:
API SL: para
los motores hasta 2004
API SM: para
los motores actuales
Clasificación API de motores Diesel CC: Para motores diesel con una descripción de funcionamiento normal (motor diesel ligeramente sobrealimentado) y motor a gasolina. Los aceites CC son muy detergentes y dispersivos, protegen bastante bien los motores contra el desgaste y la corrosión. CD: Para motores diesel de uso intensivo, sometido a presiones elevadas, producidas por turbo compresión. Los aceites CD son muy detergentes y dispersantes y protegiendo bastante bien el motor contra el desgaste y la corrosión. CD II: Para los motores diesel de dos tiempos concebidos para tareas difíciles. Limitación estricta de la formación de depósitos y de desgaste. Los aceites CDII responden a las exigencias de la clase CD presentada anteriormente pero también satisfacen las pruebas de motor GM de dos tiempos normalizados, realizados en un Detroit 6V53T. CE: Para los motores diesel con uso intensivo con turbo compresión circulando desde 1983. Está dirigido a motores de gran potencia con un régimen elevado, pero también a motores lentos de gran potencia. Los aceites CE pueden remplazar los aceites CD en todos los motores. A diferencia de las exigencias de la categoría CD, estos aceites poseen mejores propiedades en materia de limitación del consumo de aceite, de formación de depósitos, de desgaste y de espesamiento del aceite. CF4: Similar a la categoría CE pasando además por una prueba de micro -oxidación. La protección de los pistones y de la garganta de segmento está especialmente reforzada. CG4: Para los motores diesel con uso intensivo. Reducción de los depósitos en el pistón, del desgaste, de la corrosión, de la formación de espuma, de la oxidación y de la acumulación de hollín a altas temperaturas. Estos aceites r esponden a las necesidades de motores adaptados a las normas de emisión de 1994. CF: Para motores diesel adaptados a las normas de emisión de 1998. E stos aceites están destinados a garantizar la vida de los motores en las condiciones más severas. Ellos permiten una extensión de los intervalos de los cambios de aceite.
Clasificación ACEA motor
Clasificación API es importante sobre todo para los motores americanos. Los motores de origen europeo exigen otros criterios. En consecuencia, los fabricantes de motores europeos han desarrollado un sistema propio de clasificación. Esta fue establecida por la ACEA, antigua CCMC o "Comité de Constructores del Mercado Común", por lo que las normas empleadas son de la CCMC. Este organismo tiene como principio reflejar la clasificación de la API añadiéndole algunas exigencias.
Las normas ACEA están divididas en tres grupos: A para los motores a gasolina B para los motores diesel turismo E para los motores diesel vehículos utilitarios y camiones Cada grupo posee varios niveles de calidad indicados por una cifra (1, 2,3,...), seguida de las dos últimas cifras del año de introducción de la versión más reciente. Para los motores a gasolina existen las siguientes normas: A5-04: aceites que economizan energía. A3-04: aceite para uso severo.
Norma S.A.E. La norma SAE J 300 definió lo que se denomina "Grado de viscosidad" para cada lubricante Ej.: S.A.E. 40 (grado de viscosidad para el verano). Cuanto más elevado es el número mejor es el mantenimiento de la viscosidad a altas temperaturas. En el caso de uso urbano o deportivo, o cuando la temperatura del aire es elevada, el motor soporta altas temperaturas que acentuarán dicho fenómeno. También es importante para la protección del motor la utilización de un aceite que se mantenga lo suficientemente viscoso. En frío, sin embargo, el aceite tiende a espesarse. Por ello, es importante que se mantenga muy fluido, incluso en temperaturas bajas, para que pueda distribuirse por el motor y proteger así las piezas mecánicas que están en movimiento. En este caso, el aceite también debe facilitar el arranque. La viscosidad en frío se caracteriza, según las normas S.A.E por "Un grado de viscosidad invierno". Ej.: S.A.E.10W El número que indica el grado de viscosidad invierno es siempre seguido de la letra W (para "Winter" que quiere decir invierno en inglés). Cuanto menor es el número mayor es la fluidez del aceite a baja temperatura o en el momento del arranque. Los aceite monogrado son utilizados cuando la temperatura de funcionamiento varia poco (o en aplicaciones específicas). Los aceites multigrado responden a la vez a una graduación de invierno y una de verano. Ej.: S.A.E. 10W 40 10W= Graduación de invierno 40= Graduación de verano El aceite multigrado es menos sensible a la temperatura. Esto significa que en invierno permite un arranque fácil gracias a su fluidez.
CLASIFICACIÓN
PARAFÍNICOS:
Alto índice de viscosidad Baja volatilidad Bajo poder disolvente: sedimentos Altos punto de congelación
NAFTÉNICOS:
Bajo índice de viscosidad
Densidad más alta Mayor volatilidad Bajo punto de congelación
AROMÁTICOS:
Índice de viscosidad muy bajo Alta volatilidad Fácil oxidación Tendencia a formar resinas Se emulsionan con agua fácilmente
FILTROS Dispositivo que elimina partículas sólidas como por ejemplo polvo, polen y bacterias del aire. Los filtros de aire encuentran una utilidad allí donde la calidad del aire es de relevancia, especialmente en sistemas de ventilación de edificios y en motores tales como los de combustión interna, compresores de gas, compresores para bombonas de aire, turbinas de gas y demás. Algunos edificios, así como aeronaves y otros entornos creados por el hombre (ej. satélites o lanzaderas espaciales) utilizan filtros a partir de espuma, papel plegado, o fibra de vidrio cruzada. Otro método usa fibra o elementos con carga eléctrica estática, que atraen las partículas de polvo. Las tomas de aire de motores de combustión interna o de compresores suelen usar fibras de papel, espuma o algodón. Los filtros bañados en aceite han ido desapareciendo. La tecnología para los filtros en las tomas de aire de turbinas de gas ha avanzado significativamente en los últimos años, gracias a mejoras en la aerodinámica y dinámica de fluidos de la parte del compresor de aire de las turbinas de gas
TIPOS: Filtro de aire seco: Evita que materias abrasivas penetren en el cilindro del motor, que pudieran provocar un desgaste mecánico o contaminación del aceite del motor. La mayoría de los vehículos con inyección de combustible se sirven de un filtro de papel plegado de forma plana. El filtro suele instalarse dentro de un recipiente de plástico conectado al cuerpo de la válvula de aceleración por medio de un tubo de entrada. Los vehículos más antiguos con carburador o inyección de válvula de aceleración íntegra normalmente usan un filtro de aire cilíndrico, de una altura de unos pocos centímetros y con un diámetro de entre 20 y 60 centímetros. El filtro se posiciona sobre el carburador o el cuerpo de la válvula de aceleración, normalmente en un contenedor de metal, o de plástico, que puede incorporar un conducto para proveer aire entrante frío o caliente, y asegurado con una cubierta de plástico.
Filtro purificador de aire en baño de aceite o de tipo húmedo: Es un filtro purificador de aire que ingresa a cualquier motor, el cual se caracteriza por tener dos medios filtrantes a base de resortes hechos de alambre bajo de carbono, los cuales se encuentran en el interior de una carcasa en una forma cilíndrica, con una toma de aire provista de un deflector el cual se agarra a un tubo central que va hasta un tazón donde se aloja aceite lubricante, y con una cortina tamiz de salida que va unida a la tubería de admisión del motor.
Mantenimiento del Filtro del Aire: Cuando el purificador de aire esta obstruido con polvo, esto causa aumento de la resistencia a la admisión de aire, res ultando en pérdida de potencia del motor y aumento del consumo de combustible. Por lo anterior, se debe hacer la limpieza periódica del elemento empleando el procedimiento siguiente: - Desmontar el elemento de poliuretano - Lavar el elemento filtrante con un disolvente limpiador y después escurrirlos sin retorcer. - Mojar el elemento con aceite de motor de dos tiempos y escurrirlo hasta que quede ligeramente húmedo. - Instalarlo en la caja de filtro. Si el elemento filtrante es de papel, soplarlo con aire a presión, en dirección contraria a la del aire cuando va del exterior al carburador.
FILTROS DE COMBUSTIBLE Características de un filtro de combustible: Los filtros de combustible PUROLATOR son del tipo en línea y roscado: En línea. Este filtro se encuentra mayormente a lo largo de la línea de alimentación de combustible, entre la bomba de combustible y el carburador o inyector. Contiene un elemento filtrante encerrado en una caja de plástico o metal. Generalmente estos filtros de combustible son fácilmente instalados a través de conexiones machos o hembras, accesorios de mangueras y abrazaderas. El filtro tipo roscado. Es similar al filtro de aceite spin-on (enroscado).
Recomendaciones de uso: Al igual que un filtro de aire no se debe intentar limpiar un filtro de gasolina usado. Tomar las precauciones al utilizar un líquido inflamable como la gasolina. Se recomienda cambiar los filtros de combustible cada 10,000 Km para las unidades livianas y cada 500 horas para las unidades pesadas.
