UNliT~I¡III~liliill~ - Universidad Nacional de Colombia: … · 2012-03-27 · Tipos de bases y...
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ALBERTO ALVAREZ CARDONA fiexcl
ELKIN ALONSO CORTES MARIN
FERNANDO ALVAREZ MEJIA
Profeso res Asociados
UNIVERSIDAD NACIONAL - MEDELlIN
CRITERIOS PARA LA SE ECCION y APLlCACI ON DE LUBRICANTES
UNIVERSIDAD NACI ONAL DE COLOMBIA Sede Medellin
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS DEPARTEMENTO DE INGENIERIA AGRICOLA
y DE ALIMENTOS
1998 middot
o IIIIII UNliT~IiexclIII~liliill~ iexcl 6 4000 00067612 5
----- -
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
1 11
12
121 122
13
(31 1311 13111 13112 131 13 f312 131 3 1314 1315 1316
1 1317 1318 1319 13110 13111 131 12 131 13 13114 131 15 13116 131 17 13118 13119 131 20 13121
GENERALIDADES 11 bull Definiciones 11
Composicioacuten de un Lubricante 11
Tipos de bases y sus caracteri stica s 11 Aditivos 13
Propiedades Fiislco-QuilTllcas de los Lubricantes 21
Propiedades deacute los lubricantes liacute quidos 22 Viscosidad 22 Viscosidad y su relacioacuten con la fri ccioacuten 22 Medida de la viscos idad 29 Relaciones viscosidad-temperatu ra 31 Punto de fluidez
- -
32 Puntos de inflamacioacuten 32 Punto de llama 32 Gravedad especifica 33 Tensioacuten superficia l 33 Rigidez dieleacutectrica 34 Compresibilidad 34 Demulsibilidad 35 Formacioacuten de espuma 35 Color 36 Resistencia a la oxidacioacuten 36 Valor de neutralizacioacuten TBN y TAN 37 Resistencia a la herrumbre 37 Detergencia 39 Dispersioacuten 39 Homogeneidad 39 Punto de escurrimiento 39 Residuos de carbono 39 Extrema presioacuten 39 Contenido de cenizas 39
9
44
13122 Punto de anilina 40 131 23 Contenido de agua 40 13124 Dilucioacuten de combustible 40 13125 Contenido de metales 40 13126 Nuacutemero de saponificacioacuten 40 131 27 Materiales insolubles 40
132 Propiedades de las Grasas 41 1321 Consistencia 41 1322 Textura 41 1323 Gama de temperatura 41 1324 Punto de fusioacuten oacute goteo 43 1325 Adhesividad 43 1326 Resistencia al agua 43 1327 Resistencia a la carga 43 1328 Estabilidad mecaacutenica 43 1329 Obturacioacuten 44
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
141 Contaminacioacuten 44 1411 Elementos de desgaste 44 1412 Polvo cenizas 45 1413 Presencia de agua 45 1414 Productos de oxidacioacuten 45 1415 Espumas 45 1416 Aireacioacuten 45
142 Degradacioacuten 45 1421 Oxidacioacuten 45 1422 Nitracioacuten 46 1423 Perdida de efectividad de los aditivos 46
15 Pruebas y ensayos fiacutesico-quiacutemicos de aceites lubricantes 47
151 Anaacutelisis de aceites usados 49 1511 Porcentaje de cenizas 53 1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten 53 152 Programa de muestreo 58
1521 Inventario de equipos 58
J
1522 Intervalo para toma de muestras 58 1523 Toma de muestra 58 1524 Recomendaciones 59 152 5 Identificacioacuten de muestras 59 1525 1 Informacioacuten sobre el lubricante 59 15252 Informacioacuten sobre el equipo 60 1525 3 Razones para presentar la muestra 60
16 Importancia de la lubricacioacuten 60
17 Factores que afectan la lubricacioacuten 61
17 1 Factores de operacioacuten 61 172 Factores de disentildeo 61
18 Formas de reduc ir el desgaste 63
19 Origen y clas ifica cioacuten de los lubricantes 63
191 Lubricantes minerales 67 1911 Aceites minerales 67 192 Lubricantes sinteacuteticos 68
1~ 3 Lubricantes grasos (orgaacutenicos) 68
1931 Aceites orgaacutenicos 68
194 Lubricantes compuestos 73
195 Compuestos bituminosos 73 196 Presentacioacuten fiacutesica de los lubricantes 73 1961 Soacutelidos 73
1962 Semisoacutelidos 74
1962 1 Grasas 74
1963 Liquidos o fluidos 85
1964 Gaseosos 85
110 Funcioacuten de los lubricantes 86
111 Que se lubrica 86
2 FRICCION y DESGASTE 89
21 Friccioacuten 89
5
211 2111 212 2121
22
23
231 232 233
24
241 242 2421 24 i2 24221 243 244
25 251 252
26 261 262 263 264
o 31
31 1
311 1 3112
Friccioacuten seca Variables que condicionan la friccioacuten seca Friccioacuten fluida Variables que participan en la friccioacuten fluida
Peacuterdida de potencia y el coeficiente de friccioacuten
Desgaste
Desgaste adhesivo Desgaste abrasivo Desgaste por corrosioacuten
Regiacutemenes de Lubricacioacuten
Lubricacioacuten de capa limite Lubricacioacuten de peliacutecula llena Lubricacioacuten hidrostaacutetica Lubricacioacuten hidrodinaacutemica Teoriacutea hidrodinaacutemica de lubricacioacuten Lubricacioacuten Elastohidrodinaacutemica Lubricacioacuten de peliacutecula mixta
Capacidad de carga de un cojinete Produccioacuten de calor Rotura de peliacutecula
Aumento de temperatura en conjinetes Calor generado por friccioacuten Aumento de la temperatura del lubricante Transmisioacuten de calor y elevacioacuten de temperatura Caacutelculo dela temperatura permanente de operacioacuten
CLASIFICACIONES NORMALIZADAS DE LOS LUBRICANTES Aceites automotrices
Clasificacioacuten SAE- para aceites de MCI y llj lleacutelll~llli~il) Il u C~II C 1 S
Aceites rnonogrado Aceites multigrado
89 89 94 94
96
98
98 98 99
99
99 101 101 103 103 110 110
114 114 114
116 116 117 119 121
124 125
126 126 126
312 Clasificacioacuten AE para los aceites automotores 131 3121 Aceites para motores de combustioacuten interna
(de eacuteaacuterter) 131 3122 Aceites para motores diesel (ACPM) 133 3123 Aceites para engranajes 134
32 Aceites Industriales 134
321 Clasificacioacuten ISO 134
33 Clasificacioacuten CCMC 139
34 Clasificacioacuten Militar (MIL) 141
35 Clasificacioacuten AGMA 142
36 Clasificacioacuten ASTM 142
37 Equivalencias entre los Sistemas de Clasificacioacuten 142
38 Clasificacioacuten de las Grasas Lubricantes 142
39 Clasificacioacuten de los aceites de dos tiempos 142
shy4 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCiOacuteN
DE UN LUBRICANTE 150
41 Escogencia de lubricantes 150
42 Aceites de MC I 152
43 Seleccioacuten de aceites para engranajes 153 431 Lubricacioacuten engranajes 153 431 1 Contacto entre engranajes 153 431 2 Sistema de trabajo entre engranajes 156 4313 Factores que inciden en la seleccioacuten de un
lubricante 156 432 Tipos de engranajes 156 433 Velocidad de funcionamiento 157 434 Potencia transmitida 158 435 Temperatura de trabajo 158
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
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Color CiI rbon
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IColtUQaoolt 1 119 F--il5A e 1 C 12 105020 OO()20 1 gt()J c~~
ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
----- -
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
1 11
12
121 122
13
(31 1311 13111 13112 131 13 f312 131 3 1314 1315 1316
1 1317 1318 1319 13110 13111 131 12 131 13 13114 131 15 13116 131 17 13118 13119 131 20 13121
GENERALIDADES 11 bull Definiciones 11
Composicioacuten de un Lubricante 11
Tipos de bases y sus caracteri stica s 11 Aditivos 13
Propiedades Fiislco-QuilTllcas de los Lubricantes 21
Propiedades deacute los lubricantes liacute quidos 22 Viscosidad 22 Viscosidad y su relacioacuten con la fri ccioacuten 22 Medida de la viscos idad 29 Relaciones viscosidad-temperatu ra 31 Punto de fluidez
- -
32 Puntos de inflamacioacuten 32 Punto de llama 32 Gravedad especifica 33 Tensioacuten superficia l 33 Rigidez dieleacutectrica 34 Compresibilidad 34 Demulsibilidad 35 Formacioacuten de espuma 35 Color 36 Resistencia a la oxidacioacuten 36 Valor de neutralizacioacuten TBN y TAN 37 Resistencia a la herrumbre 37 Detergencia 39 Dispersioacuten 39 Homogeneidad 39 Punto de escurrimiento 39 Residuos de carbono 39 Extrema presioacuten 39 Contenido de cenizas 39
9
44
13122 Punto de anilina 40 131 23 Contenido de agua 40 13124 Dilucioacuten de combustible 40 13125 Contenido de metales 40 13126 Nuacutemero de saponificacioacuten 40 131 27 Materiales insolubles 40
132 Propiedades de las Grasas 41 1321 Consistencia 41 1322 Textura 41 1323 Gama de temperatura 41 1324 Punto de fusioacuten oacute goteo 43 1325 Adhesividad 43 1326 Resistencia al agua 43 1327 Resistencia a la carga 43 1328 Estabilidad mecaacutenica 43 1329 Obturacioacuten 44
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
141 Contaminacioacuten 44 1411 Elementos de desgaste 44 1412 Polvo cenizas 45 1413 Presencia de agua 45 1414 Productos de oxidacioacuten 45 1415 Espumas 45 1416 Aireacioacuten 45
142 Degradacioacuten 45 1421 Oxidacioacuten 45 1422 Nitracioacuten 46 1423 Perdida de efectividad de los aditivos 46
15 Pruebas y ensayos fiacutesico-quiacutemicos de aceites lubricantes 47
151 Anaacutelisis de aceites usados 49 1511 Porcentaje de cenizas 53 1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten 53 152 Programa de muestreo 58
1521 Inventario de equipos 58
J
1522 Intervalo para toma de muestras 58 1523 Toma de muestra 58 1524 Recomendaciones 59 152 5 Identificacioacuten de muestras 59 1525 1 Informacioacuten sobre el lubricante 59 15252 Informacioacuten sobre el equipo 60 1525 3 Razones para presentar la muestra 60
16 Importancia de la lubricacioacuten 60
17 Factores que afectan la lubricacioacuten 61
17 1 Factores de operacioacuten 61 172 Factores de disentildeo 61
18 Formas de reduc ir el desgaste 63
19 Origen y clas ifica cioacuten de los lubricantes 63
191 Lubricantes minerales 67 1911 Aceites minerales 67 192 Lubricantes sinteacuteticos 68
1~ 3 Lubricantes grasos (orgaacutenicos) 68
1931 Aceites orgaacutenicos 68
194 Lubricantes compuestos 73
195 Compuestos bituminosos 73 196 Presentacioacuten fiacutesica de los lubricantes 73 1961 Soacutelidos 73
1962 Semisoacutelidos 74
1962 1 Grasas 74
1963 Liquidos o fluidos 85
1964 Gaseosos 85
110 Funcioacuten de los lubricantes 86
111 Que se lubrica 86
2 FRICCION y DESGASTE 89
21 Friccioacuten 89
5
211 2111 212 2121
22
23
231 232 233
24
241 242 2421 24 i2 24221 243 244
25 251 252
26 261 262 263 264
o 31
31 1
311 1 3112
Friccioacuten seca Variables que condicionan la friccioacuten seca Friccioacuten fluida Variables que participan en la friccioacuten fluida
Peacuterdida de potencia y el coeficiente de friccioacuten
Desgaste
Desgaste adhesivo Desgaste abrasivo Desgaste por corrosioacuten
Regiacutemenes de Lubricacioacuten
Lubricacioacuten de capa limite Lubricacioacuten de peliacutecula llena Lubricacioacuten hidrostaacutetica Lubricacioacuten hidrodinaacutemica Teoriacutea hidrodinaacutemica de lubricacioacuten Lubricacioacuten Elastohidrodinaacutemica Lubricacioacuten de peliacutecula mixta
Capacidad de carga de un cojinete Produccioacuten de calor Rotura de peliacutecula
Aumento de temperatura en conjinetes Calor generado por friccioacuten Aumento de la temperatura del lubricante Transmisioacuten de calor y elevacioacuten de temperatura Caacutelculo dela temperatura permanente de operacioacuten
CLASIFICACIONES NORMALIZADAS DE LOS LUBRICANTES Aceites automotrices
Clasificacioacuten SAE- para aceites de MCI y llj lleacutelll~llli~il) Il u C~II C 1 S
Aceites rnonogrado Aceites multigrado
89 89 94 94
96
98
98 98 99
99
99 101 101 103 103 110 110
114 114 114
116 116 117 119 121
124 125
126 126 126
312 Clasificacioacuten AE para los aceites automotores 131 3121 Aceites para motores de combustioacuten interna
(de eacuteaacuterter) 131 3122 Aceites para motores diesel (ACPM) 133 3123 Aceites para engranajes 134
32 Aceites Industriales 134
321 Clasificacioacuten ISO 134
33 Clasificacioacuten CCMC 139
34 Clasificacioacuten Militar (MIL) 141
35 Clasificacioacuten AGMA 142
36 Clasificacioacuten ASTM 142
37 Equivalencias entre los Sistemas de Clasificacioacuten 142
38 Clasificacioacuten de las Grasas Lubricantes 142
39 Clasificacioacuten de los aceites de dos tiempos 142
shy4 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCiOacuteN
DE UN LUBRICANTE 150
41 Escogencia de lubricantes 150
42 Aceites de MC I 152
43 Seleccioacuten de aceites para engranajes 153 431 Lubricacioacuten engranajes 153 431 1 Contacto entre engranajes 153 431 2 Sistema de trabajo entre engranajes 156 4313 Factores que inciden en la seleccioacuten de un
lubricante 156 432 Tipos de engranajes 156 433 Velocidad de funcionamiento 157 434 Potencia transmitida 158 435 Temperatura de trabajo 158
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
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--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
44
13122 Punto de anilina 40 131 23 Contenido de agua 40 13124 Dilucioacuten de combustible 40 13125 Contenido de metales 40 13126 Nuacutemero de saponificacioacuten 40 131 27 Materiales insolubles 40
132 Propiedades de las Grasas 41 1321 Consistencia 41 1322 Textura 41 1323 Gama de temperatura 41 1324 Punto de fusioacuten oacute goteo 43 1325 Adhesividad 43 1326 Resistencia al agua 43 1327 Resistencia a la carga 43 1328 Estabilidad mecaacutenica 43 1329 Obturacioacuten 44
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
141 Contaminacioacuten 44 1411 Elementos de desgaste 44 1412 Polvo cenizas 45 1413 Presencia de agua 45 1414 Productos de oxidacioacuten 45 1415 Espumas 45 1416 Aireacioacuten 45
142 Degradacioacuten 45 1421 Oxidacioacuten 45 1422 Nitracioacuten 46 1423 Perdida de efectividad de los aditivos 46
15 Pruebas y ensayos fiacutesico-quiacutemicos de aceites lubricantes 47
151 Anaacutelisis de aceites usados 49 1511 Porcentaje de cenizas 53 1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten 53 152 Programa de muestreo 58
1521 Inventario de equipos 58
J
1522 Intervalo para toma de muestras 58 1523 Toma de muestra 58 1524 Recomendaciones 59 152 5 Identificacioacuten de muestras 59 1525 1 Informacioacuten sobre el lubricante 59 15252 Informacioacuten sobre el equipo 60 1525 3 Razones para presentar la muestra 60
16 Importancia de la lubricacioacuten 60
17 Factores que afectan la lubricacioacuten 61
17 1 Factores de operacioacuten 61 172 Factores de disentildeo 61
18 Formas de reduc ir el desgaste 63
19 Origen y clas ifica cioacuten de los lubricantes 63
191 Lubricantes minerales 67 1911 Aceites minerales 67 192 Lubricantes sinteacuteticos 68
1~ 3 Lubricantes grasos (orgaacutenicos) 68
1931 Aceites orgaacutenicos 68
194 Lubricantes compuestos 73
195 Compuestos bituminosos 73 196 Presentacioacuten fiacutesica de los lubricantes 73 1961 Soacutelidos 73
1962 Semisoacutelidos 74
1962 1 Grasas 74
1963 Liquidos o fluidos 85
1964 Gaseosos 85
110 Funcioacuten de los lubricantes 86
111 Que se lubrica 86
2 FRICCION y DESGASTE 89
21 Friccioacuten 89
5
211 2111 212 2121
22
23
231 232 233
24
241 242 2421 24 i2 24221 243 244
25 251 252
26 261 262 263 264
o 31
31 1
311 1 3112
Friccioacuten seca Variables que condicionan la friccioacuten seca Friccioacuten fluida Variables que participan en la friccioacuten fluida
Peacuterdida de potencia y el coeficiente de friccioacuten
Desgaste
Desgaste adhesivo Desgaste abrasivo Desgaste por corrosioacuten
Regiacutemenes de Lubricacioacuten
Lubricacioacuten de capa limite Lubricacioacuten de peliacutecula llena Lubricacioacuten hidrostaacutetica Lubricacioacuten hidrodinaacutemica Teoriacutea hidrodinaacutemica de lubricacioacuten Lubricacioacuten Elastohidrodinaacutemica Lubricacioacuten de peliacutecula mixta
Capacidad de carga de un cojinete Produccioacuten de calor Rotura de peliacutecula
Aumento de temperatura en conjinetes Calor generado por friccioacuten Aumento de la temperatura del lubricante Transmisioacuten de calor y elevacioacuten de temperatura Caacutelculo dela temperatura permanente de operacioacuten
CLASIFICACIONES NORMALIZADAS DE LOS LUBRICANTES Aceites automotrices
Clasificacioacuten SAE- para aceites de MCI y llj lleacutelll~llli~il) Il u C~II C 1 S
Aceites rnonogrado Aceites multigrado
89 89 94 94
96
98
98 98 99
99
99 101 101 103 103 110 110
114 114 114
116 116 117 119 121
124 125
126 126 126
312 Clasificacioacuten AE para los aceites automotores 131 3121 Aceites para motores de combustioacuten interna
(de eacuteaacuterter) 131 3122 Aceites para motores diesel (ACPM) 133 3123 Aceites para engranajes 134
32 Aceites Industriales 134
321 Clasificacioacuten ISO 134
33 Clasificacioacuten CCMC 139
34 Clasificacioacuten Militar (MIL) 141
35 Clasificacioacuten AGMA 142
36 Clasificacioacuten ASTM 142
37 Equivalencias entre los Sistemas de Clasificacioacuten 142
38 Clasificacioacuten de las Grasas Lubricantes 142
39 Clasificacioacuten de los aceites de dos tiempos 142
shy4 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCiOacuteN
DE UN LUBRICANTE 150
41 Escogencia de lubricantes 150
42 Aceites de MC I 152
43 Seleccioacuten de aceites para engranajes 153 431 Lubricacioacuten engranajes 153 431 1 Contacto entre engranajes 153 431 2 Sistema de trabajo entre engranajes 156 4313 Factores que inciden en la seleccioacuten de un
lubricante 156 432 Tipos de engranajes 156 433 Velocidad de funcionamiento 157 434 Potencia transmitida 158 435 Temperatura de trabajo 158
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
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1 1iH i
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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E1uOTonE P IIA CK
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
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--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
1522 Intervalo para toma de muestras 58 1523 Toma de muestra 58 1524 Recomendaciones 59 152 5 Identificacioacuten de muestras 59 1525 1 Informacioacuten sobre el lubricante 59 15252 Informacioacuten sobre el equipo 60 1525 3 Razones para presentar la muestra 60
16 Importancia de la lubricacioacuten 60
17 Factores que afectan la lubricacioacuten 61
17 1 Factores de operacioacuten 61 172 Factores de disentildeo 61
18 Formas de reduc ir el desgaste 63
19 Origen y clas ifica cioacuten de los lubricantes 63
191 Lubricantes minerales 67 1911 Aceites minerales 67 192 Lubricantes sinteacuteticos 68
1~ 3 Lubricantes grasos (orgaacutenicos) 68
1931 Aceites orgaacutenicos 68
194 Lubricantes compuestos 73
195 Compuestos bituminosos 73 196 Presentacioacuten fiacutesica de los lubricantes 73 1961 Soacutelidos 73
1962 Semisoacutelidos 74
1962 1 Grasas 74
1963 Liquidos o fluidos 85
1964 Gaseosos 85
110 Funcioacuten de los lubricantes 86
111 Que se lubrica 86
2 FRICCION y DESGASTE 89
21 Friccioacuten 89
5
211 2111 212 2121
22
23
231 232 233
24
241 242 2421 24 i2 24221 243 244
25 251 252
26 261 262 263 264
o 31
31 1
311 1 3112
Friccioacuten seca Variables que condicionan la friccioacuten seca Friccioacuten fluida Variables que participan en la friccioacuten fluida
Peacuterdida de potencia y el coeficiente de friccioacuten
Desgaste
Desgaste adhesivo Desgaste abrasivo Desgaste por corrosioacuten
Regiacutemenes de Lubricacioacuten
Lubricacioacuten de capa limite Lubricacioacuten de peliacutecula llena Lubricacioacuten hidrostaacutetica Lubricacioacuten hidrodinaacutemica Teoriacutea hidrodinaacutemica de lubricacioacuten Lubricacioacuten Elastohidrodinaacutemica Lubricacioacuten de peliacutecula mixta
Capacidad de carga de un cojinete Produccioacuten de calor Rotura de peliacutecula
Aumento de temperatura en conjinetes Calor generado por friccioacuten Aumento de la temperatura del lubricante Transmisioacuten de calor y elevacioacuten de temperatura Caacutelculo dela temperatura permanente de operacioacuten
CLASIFICACIONES NORMALIZADAS DE LOS LUBRICANTES Aceites automotrices
Clasificacioacuten SAE- para aceites de MCI y llj lleacutelll~llli~il) Il u C~II C 1 S
Aceites rnonogrado Aceites multigrado
89 89 94 94
96
98
98 98 99
99
99 101 101 103 103 110 110
114 114 114
116 116 117 119 121
124 125
126 126 126
312 Clasificacioacuten AE para los aceites automotores 131 3121 Aceites para motores de combustioacuten interna
(de eacuteaacuterter) 131 3122 Aceites para motores diesel (ACPM) 133 3123 Aceites para engranajes 134
32 Aceites Industriales 134
321 Clasificacioacuten ISO 134
33 Clasificacioacuten CCMC 139
34 Clasificacioacuten Militar (MIL) 141
35 Clasificacioacuten AGMA 142
36 Clasificacioacuten ASTM 142
37 Equivalencias entre los Sistemas de Clasificacioacuten 142
38 Clasificacioacuten de las Grasas Lubricantes 142
39 Clasificacioacuten de los aceites de dos tiempos 142
shy4 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCiOacuteN
DE UN LUBRICANTE 150
41 Escogencia de lubricantes 150
42 Aceites de MC I 152
43 Seleccioacuten de aceites para engranajes 153 431 Lubricacioacuten engranajes 153 431 1 Contacto entre engranajes 153 431 2 Sistema de trabajo entre engranajes 156 4313 Factores que inciden en la seleccioacuten de un
lubricante 156 432 Tipos de engranajes 156 433 Velocidad de funcionamiento 157 434 Potencia transmitida 158 435 Temperatura de trabajo 158
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
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1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
5
211 2111 212 2121
22
23
231 232 233
24
241 242 2421 24 i2 24221 243 244
25 251 252
26 261 262 263 264
o 31
31 1
311 1 3112
Friccioacuten seca Variables que condicionan la friccioacuten seca Friccioacuten fluida Variables que participan en la friccioacuten fluida
Peacuterdida de potencia y el coeficiente de friccioacuten
Desgaste
Desgaste adhesivo Desgaste abrasivo Desgaste por corrosioacuten
Regiacutemenes de Lubricacioacuten
Lubricacioacuten de capa limite Lubricacioacuten de peliacutecula llena Lubricacioacuten hidrostaacutetica Lubricacioacuten hidrodinaacutemica Teoriacutea hidrodinaacutemica de lubricacioacuten Lubricacioacuten Elastohidrodinaacutemica Lubricacioacuten de peliacutecula mixta
Capacidad de carga de un cojinete Produccioacuten de calor Rotura de peliacutecula
Aumento de temperatura en conjinetes Calor generado por friccioacuten Aumento de la temperatura del lubricante Transmisioacuten de calor y elevacioacuten de temperatura Caacutelculo dela temperatura permanente de operacioacuten
CLASIFICACIONES NORMALIZADAS DE LOS LUBRICANTES Aceites automotrices
Clasificacioacuten SAE- para aceites de MCI y llj lleacutelll~llli~il) Il u C~II C 1 S
Aceites rnonogrado Aceites multigrado
89 89 94 94
96
98
98 98 99
99
99 101 101 103 103 110 110
114 114 114
116 116 117 119 121
124 125
126 126 126
312 Clasificacioacuten AE para los aceites automotores 131 3121 Aceites para motores de combustioacuten interna
(de eacuteaacuterter) 131 3122 Aceites para motores diesel (ACPM) 133 3123 Aceites para engranajes 134
32 Aceites Industriales 134
321 Clasificacioacuten ISO 134
33 Clasificacioacuten CCMC 139
34 Clasificacioacuten Militar (MIL) 141
35 Clasificacioacuten AGMA 142
36 Clasificacioacuten ASTM 142
37 Equivalencias entre los Sistemas de Clasificacioacuten 142
38 Clasificacioacuten de las Grasas Lubricantes 142
39 Clasificacioacuten de los aceites de dos tiempos 142
shy4 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCiOacuteN
DE UN LUBRICANTE 150
41 Escogencia de lubricantes 150
42 Aceites de MC I 152
43 Seleccioacuten de aceites para engranajes 153 431 Lubricacioacuten engranajes 153 431 1 Contacto entre engranajes 153 431 2 Sistema de trabajo entre engranajes 156 4313 Factores que inciden en la seleccioacuten de un
lubricante 156 432 Tipos de engranajes 156 433 Velocidad de funcionamiento 157 434 Potencia transmitida 158 435 Temperatura de trabajo 158
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
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1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
312 Clasificacioacuten AE para los aceites automotores 131 3121 Aceites para motores de combustioacuten interna
(de eacuteaacuterter) 131 3122 Aceites para motores diesel (ACPM) 133 3123 Aceites para engranajes 134
32 Aceites Industriales 134
321 Clasificacioacuten ISO 134
33 Clasificacioacuten CCMC 139
34 Clasificacioacuten Militar (MIL) 141
35 Clasificacioacuten AGMA 142
36 Clasificacioacuten ASTM 142
37 Equivalencias entre los Sistemas de Clasificacioacuten 142
38 Clasificacioacuten de las Grasas Lubricantes 142
39 Clasificacioacuten de los aceites de dos tiempos 142
shy4 FACTORES A CONSIDERAR EN LA SELECCiOacuteN
DE UN LUBRICANTE 150
41 Escogencia de lubricantes 150
42 Aceites de MC I 152
43 Seleccioacuten de aceites para engranajes 153 431 Lubricacioacuten engranajes 153 431 1 Contacto entre engranajes 153 431 2 Sistema de trabajo entre engranajes 156 4313 Factores que inciden en la seleccioacuten de un
lubricante 156 432 Tipos de engranajes 156 433 Velocidad de funcionamiento 157 434 Potencia transmitida 158 435 Temperatura de trabajo 158
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
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ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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E1uOTonE P IIA CK
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
436 Relacioacuten de multiplicacioacuten 158 437 Naturaleza de la transmisioacuten 158 438 Tipo de lubricantes para engranajes 159 439 Normas para determinar periodicidad de cambios de
aceites de transmisioacuten 166 44 Consideraciones para seleccioacuten de lubricantes para
cojinetes lisos 167
441 Cargas unitarias maacuteximas 168 442 Lubricacioacuten cojinetes lisos 168 443 Recomendaciones praacutecticas 169
45 Aceites para motores a gas 169
46 Aceites para transmisiones automaacuteticas (ATF) 170
47 Relacioacuten entre calidad del combustible y el lubricante del motor 171
48 Seleccioacuten aceites hidraacuteulicos 172
49 Lubricacioacuten motores electricos 176
410 Frecuencia de lubricacioacuten 176
411 Identificacioacuten de lubricantes middot 180
412 Causas que alteran los aceites y disminuyen los intervalos cambio en MC1 180
5 MEacuteTODOS DE LUBRICACiOacuteN 183
51 Aplicacioacuten de grasas 183
511 Copas engrasadoras 183 512 Cojinetes cargados con grasa 183 513 Sistemas de presioacuten 183 514 Manual 183
52 Aplicacioacuten de aceite 183 521 Lubricacioacuten Manual 183
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
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1 1iH i
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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E1uOTonE P IIA CK
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
522 Aceitadoras de gota y de alimentacioacuten visible 185 523 Aceitadoras de sifoacuten 187 524 Sailo de aceite 187 525 Lubricacioacuten por chorro o duchas de aceite a presioacuten 187 526 Salpique o barboteo 189 527 Lubricacioacuten de engranajes abiertos 189 528 Lubricacioacuten por sistema de circulacioacuten 189 5281 Lubricacioacuten por aspersioacuten 191
53 Lubricacioacuten por mezcla 191
54 Lubricacioacuten por neblina de aceite o atomizacioacuten 191
6 CONCLUSIONES 194
BIBLlOGRAFIA 195
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
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Color CiI rbon
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IColtUQaoolt 1 119 F--il5A e 1 C 12 105020 OO()20 1 gt()J c~~
ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
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=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
INTRODUCCiOacuteN
El hombre en la buacutesqueda de reducir el esfuerzo fiacutesico (consumo de energiacutea) para transportar inventoacute la rueda Pero igualmente se percatoacute que dos superficies cuando entran en contacto producen friccioacuten y peacuterdida de energiacutea Por esta razoacuten busco la forma de agregar algo entre las superficies en contacto con el propoacutesito de evitar el desgaste y vencer el rozamiento Y asiacute fue probando agua grasa
iexclanimal grasa de pescado Este es el origen de los lubricantes Por lo tanto la lubricacioacuten y los lubricantes no son productos de la era industrial tienen sus antepasados desde hace miles de antildeos Esta hIstoria de modestos experimentos empleando distintos productos naturales marcoacute su limite a partir del siglo 19 donde la lucha contra la friCCioacuten y el desgaste alcanza grandes avances aun hoy diacutea esta batalla continuacutea
Con el actual desarrollo de la tecnologiacutea mecaacutenica las maacutequinas y equipos exigen mejores lubricantes y maacutes adecuados sistemas de lubricacioacuten debido a las
~ condiciones severas de trabajo (mayor velocIdad incrementos de uso en tiempo variados y difiacuteciles medios de operacioacuten) De alli en el mundo surgieron diferentes clasificaciones y procesos de fabricacioacuten de aceites y grasas los cuales estaacuten constantemente innovando y mejorando Por esto cada fabricante de equipos mecaacutenicos recomienda un determInado lubricante que cumpla con los requerimientos de disentildeo y operacioacuten
A partir de la revolucioacuten industrial con el uso generalizado de maquinas en distintas actividades econoacutemicas el concepto de lubricacioacuten cambioacute radicalmente en razoacuten de nuevas exigencias las cargas comenzaron a ser maacutes pesadas las Jvelocidades maacutes altas y el ajuste de piezas moacuteviles mas estrecho Estos hechos condujeron igualmente al replanteamiento del concepto y de los meacutetodos de mantenimiento que se ejecutan en las maacutequinas Actualmente todo meacutetodo de mantenimiento en su programacioacuten y ejecucioacuten tiene necesariamente que definir las condiciones de lubricacioacuten y los lubricantes requeridos
Es el propoacutesito de este documento presentar ciertas normas propiedades condiciones y criterios sobre lubricacioacuten y lubricantes para un correcto manejo ajuste y seleccioacuten de ellos Es de destacar que las condiCIones de operacioacuten (polvo barro exceso de humedad) de las maacutequinas agriacutecolas tornan relevante la seleccioacuten de los lubricantes Igualmente se debe aclarar que dentro de la amplia gama de maacutequinas automotrices se consideraran tambieacuten los equipos y maacutequinas de uso agriacutecola (tractores cosechadoras excavadoras sembradoras arados etc)
9
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Los desarrollos de la teoriacute a de lubricacioacuten y de los procesos de elaboracioacuten producto de la innovacioacuten tecnoloacuteg ica cuentan desde hace poco con una nueva 1
J disciplina o ciencia La tribolog iacutea la cual integra la productividad de los procesos las maacutequinas con la friccioacuten el desgaste el disentildeo los materiales y procesos de fabricacioacuten repuestos mantenimiento y operacioacuten Este concepto seraacute el guia para el fu turo desarrollo de los lubricantes
10
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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Aceit uuOe (H -4)t 7
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Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
1 GENERALIDADES
11 Definiciones
l Lubricantes Son sustancias fluidas (gases o liacutequidos) o soacutelidas cuyas propiedades fiacutesicas son apropiadas para reducir la friccioacuten Tambieacuten se puede considerar un lubricante como un liacutequido o un soacutelido (grasa) que se utiliza entre superficies soacutelidas y moacuteviles ya sea que esteacuten deslizando unas sobre otras o que esteacuten rotando formando una pequentildea peliacutecula entre ellas para evitar el contacto entre superficies soacutelidas proporcionaacutendoles una proteccioacuten adecuada contra el desgaste
~ Lubricacioacuten Es un procedimiento para reducir la friccioacuten y el desgaste Es proporcionar una peliacutecula suave o resbaladiza que separe dos piezas en movimiento para permitirles que se muevan suavemente una contra la otra Tambieacuten se puede definir como El principio de soportar una carga deslizante sobre una peliacutecula que reduce la friccioacuten
) Tribologiacutea Disciplina relacionada en principio solo con la friccioacuten y en la actualidad extendida a todos los fenoacutemenos que limitan la vida de los equipos Y la vida uacutetil de una maacutequina estaacute condicionada por La friccioacuten el desgaste por los materiales de fabricacioacuten de los equipos y su disentildeo las condiciones de operacioacuten y la calidad del mantenimiento
12 Composicioacuten de un lubricante
Los lubricantes estaacuten compuestos de una base lubricante proveniente generalmente del petroacuteleo crudo y de un paquete de aditivos formados por productos quiacutemicos que les proporcionan la calidad y tecnologiacutea al lubricante En lubricantes automotrices por ejemplo la base lubricante constituye aproximadamente el 90 del volumen total y el paquete de aditivas el 10 Figura 1
121 Tipos de bases y sus caracteriacutesticas Parafiacutenicas
Buena resistencia a la oxidacioacuten Punto de inflamacioacuten alto indice de viscosidad alto
I1
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
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ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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E1uOTonE P IIA CK
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
ACEITES PARA MOTORES (MCI)
I 1 BASE
[
Mineral
Parafinica
Neftanica
Mixtas
1
sinteacutetica
Pol ialfaolefinas
Diesteres
Esteres Polloles
Pol ialquil eng Ilcoles
Polibutenos
Silicones
ADITIVOS
Antioxidante
Antid esgaste
Antiespumante
Mejoradores I V
Detergentes
Desactivadores Metaacutelicos
Emulsificadores
Colorantes
~ Dispersantes
Figura 1 Componente de los aceites lubricantes para motores
Fuente (Ruiz 1992)
12
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Baja rata de volatilizacioacuten Punto de fluidez alto Formacioacuten de carbones duros
Naftenicas Mediana resistencia a la oxidacioacuten Punto de Inflamacioacuten baJO Indice de viscosidad mediano Alto poder dIsolvente Punto de fluidez bajo Formacioacuten de carbones blandos
Aromaacuteticas Bajo iacutendice de viscosidad Baja resistenCia a la oxidacioacuten Punto de fluidez bajo Alto poder disolvente
Sinteacuteticas Elevada resistenCia a la OXIdaCioacuten Punto de inflamacioacuten elevado Indice de viscosidad elevado Puntos de fluidez muy baJO Rata de volatilizacioacuten muy baja FormaCioacuten de depoacutesitos muy baja Buena emulsibilidad Estabilidad teacutermica Baja tendencia a la formacioacuten de espuma Adecuada proteccioacuten contra la corrosioacuten en ambientes criticos Conservacioacuten de energ ia
122 Aditivos Productos quimlcos Incorporados a los aceites baacutesicos para mejorar o crear nuevas caracteriacutestIcas Los aditivos fortalecen o modifican ciertas caracteriacutesticas del aceite base para permiacutetir que alcance ciertos requisitos que estaacuten mas allaacute de sus propiedades baacutesicas Lo maacutes comuacuten son los siguientes
Antioxidantes Depresor punto fluidez Anticorrosivos Mejorador iacutendice viscosidad Antidesgaste Antlespumante Detergentes Demulslonante
I J
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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Aceit uuOe (H -4)t 7
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Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
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contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Dispersantes Oleaginoso Antiherrumbre Desactivador metalico Extrema presioacuten Adhesivo Bactericida Soacutelido Obturador Odorante Colorante
Sus principales funciones objetivos y compuestos de los aditivos se describen asiacute
Antioxidantes
Funciones
Dar fin a las reacciones de oxidacioacuten del aceite mediante la formacioacuten de compuestos inactiVos o tomando el oxigeno
Propoacutesito
Impedir la formacioacuten de barniz y lodos para evitar la corrosioacuten de los cojinetes de aleacioacuten
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos organlcos que contienen azufre foacutesforo o nitroacutegeno o sea ulfuro hidroxilados o aminas sulfuros organlcos La clase mas importante son los alquiditiofosfatos de zinc
Depresores del punto Fluidez
bull Funciones
Modificar la formaCioacuten de cristales de cera para reducir el entrelazamiento de estos
bull Propoacutesito
Permitir que el lubricante fluya a bajas temperaturas
bull Compuestos Tiacutepicos
14
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
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1 1iH i
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
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S6
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57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Poliacutemeros fenoacutelicos y de naftaleno alquilico polimetacrilatos
Anticorrosivos
bull Funciones
Inhibir la formacioacuten de cuerpos aacutecidos sobre las piezas metaacutelicas
o formar una peliacutecula protectora
bull Propoacutesitos
Impedir el ataque corrosivo sobre los cojinetes de aleacioacuten o sobre otras superficies metaacutelicas
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos orgaacutenicos que nitroacutegeno tales como fosfito terpenos y ceras sulfurizadas
contienen azufre activo foacutesforo o sales metaacutelicas de aacutecido tiofosfoacuterico
Mejorador del iacutendice de Viscosidad
bull Funciones
Los poliacutemeros se expanden contraminar la dilucioacuten del aceite
al aumentar la temperatura para
bull Propoacutesito
Reducir la tasa del cambio de la viscosidad con la temperatura
bull Compuestos Tiacutepicos
Pollmeros y copolimeros estirenos alquilicos
de metacrilatos olefinas de butadieno y
Antidesgaste
bull Funciones
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
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30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
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-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Formacioacuten de peliacutecula protectora de las partes metaacutelicas para evitar el contacto metal metal de las piezas en movimiento
Propoacutesito
Reducir el desgaste Compuestos Tiacutepicos
Fosfitos y fosfatos orgaacutenicos ditiofosfatos de ZinC
Antiespumante
Funciones
Reducir la tensioacuten de la superficie para acelerar la destruccioacuten de la espuma
Propoacutesito
Impedir que el lubricante forme una espuma persistente
Compuestos Tiacutepicos
Poliacutemeros de silicona copolimeros orgaacutenicos
Detergente
Funciones
Reaccionar quiacutemicamente con los precursores del barniz y el lodo para neutralizarlos y mantenerlos solubles
Propoacutesito
Mantener a las superficies libres de depositas
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos metalo-orgaacutenlcos de bano ca lcio y fenolatos de magnesio fosfatos y sulfonatos
1(1
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
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1 1iH i
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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E1uOTonE P IIA CK
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40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
bull
Dispersante
Funciones Enlazar a los contaminantes por atraccioacuten polar impidiendo que se aglutinen y mantenieacutendolos en suspensioacuten debido a la solubilidad de este
Propoacutesito
Mantener a los contaminantes insolubles dispersos en el lubricante
Compuestos Tiacutepicos
Alquiltiosfosfonatos polimeacutericos y alquilsuccionamidas
Emulsionante
bull Funciones
bull
bull
Agentes surfactantes que cambian la tensioacuten Interfase
Propoacutesito
Dar emulsiones del tipo de agua en aceite o aceite agua dependiendo de la aplicacioacuten
en
bull Compuestos Tiacutepicos
Jabones de aacutecidos grasos aacutecidos sulfonicos o aacutecidos nafteacutenicos
Demulsionante
bull Funciones
Reducir la estabilidad de la emulsioacuten
bull Propoacutesitos
Aflojar y separar las emulsiones estables
Compuestos tiacutepicos
17
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Jabones de metales pesados sulfonatos de tierra alcalina
Antiherrumbre
Funciones
Adsorcioacuten preferencial de materiales polares surfactantes neutralizan la accioacuten del agua y aacutecidos
Propoacutesitos
Impedir o reducir la herrumbre
Compuestos Tiacutepicos
Sulfonatos amlnas aceites grasos cera oxidada y derivados halogenados de algunos aacuteCidos grasos
Oleaginoso
Funciones
Adherir materias polares a las superficies metaacutelicas
Propoacutesitos
Reducir la friccioacuten bajo condiciones cercanas a la capa limite
Compuestos Tiacutepicos
Compuestos de elevado peso molecular tales como aceites grasos ceras oxidadas o jabones de plomo
Extrema Presioacuten
Funciones
Por reaccioacuten quiacutemica se forma la peliacutecula sobre las superficies metaacutelicas la cual evita la soldadura o agarre cuando se rompe la peliacutecula del lubricante
IX
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
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1 1iH i
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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E1uOTonE P IIA CK
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--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Propoacutesitos
o Impedir la escoriacioacuten las ralladuras y el atascamiento de las piezas en movimiento cuando existen cargas y velocidades altas
Compuestos Tiacutepicos Materiales de azufre plomo
cloro y foacutesforo algunas veces con jaboacuten de
Desactivador Metaacutelico
bull Funciones
bull
Formar una peliacutecula inactiva protectora sobre las superficies metaacutelicas forma complejos cataliacuteticamente inactivos con Iones de metal
Propoacutesitos
Hacen pasivas oxidacioacuten
las superfic ies metaacute licas catal iacuteticas para inhibir la
Compuestos Tiacutepicos
Complejos orgaacutenicos que contienen azufre o nitroacutegeno amlnas sulfuros y fosfatos
Bactericidas
Funciones
Impedir el crecimiento de bacterias y hongos
Propoacutesitos
bull
Controlar las bacterias y hongos para controlar descomposicioacuten de la emulsioacuten y las manchas del metal
Compuestos Tipicos
el olor la
Ciertos alcoholes aldheidos fenoles y compuestos que contienen cloro
19
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Adhesivos
Funciones
Aumenta la adhesivas
viscosidad del lubricante e imparte caracteriacutesticas
Propoacutesitos Aumentar la adhesividad del lubricante sobre las superficies metaacutelicas
Compuestos Tiacutepicos
Polimeros de elevado aacutecidos grasos no saturados
peso molecular Jabones de aluminio de
Obturador y Aumentador
Funciones
Reaccioacuten tamantildeo
qu imica con el elastoacutemero para cau sar un ligero aumento en su
Propoacutesito
Aumentar las obturaciones elastomericas
bull Compuestos Tiacutepicos
Fosfatos orgaacutenicos aromaacuteticos hidrocarburos halogenados
Soacutelido
bull Funciones
Formar una peliacutecula soacutelida sobre las partes metalicas en movimiento
bull Propoacutesito
Evitar el desgaste aplicacioacuten
de las piezas metaacutelicas donde se requiera su
20
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
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40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
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_1 Of2Q _ 102 0
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10 ordm-shy ____o_o -
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
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ID -
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=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Compuestos Tiacutepicos
Disulfuro de tungsteno bisulfuro de molibdeno grafito sulfuro de plata talco mica
Colorante
Funciones
Materiales altamente coloreados se disuelven para impartir color
Propoacutesito
Proporcionar diferencias o atractivo mediante el color
bull Compuestos Tiacutepicos
Compuestos solubles en aceite con elevado poder colorante
Odorante
bull Funciones
Pequentildeas cantidades de sustancias altamente fragantes imparten olor a los lubricantes
Propoacutesito
Proporcionar olores distintos agradables para disimular olores indeseables
Compuestos Tiacutepicos
Perfumes sinteacuteticos solubles en aceite
13 Propiedades Fiacutesico-Quiacutemicas de Jos lubricantes
Los lubricantes posen una serie de caracteriacutesticas tanto fiacutesicas como qUlmlcas que permiten distinguir uno de otro y al mismo tiempo seleccionar seguacuten los requerimientos para una aplicacioacuten determinada
21
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
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Aceit uuOe (H -4)t 7
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Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
El valor de cada propiedad de un lubricante se determina mediante pruebas normalizadas A continuacioacuten se describen las principales propiedades de los lubricantes liacutequidos (aceites) y de los lubricantes semisoacutelidos (grasas)
131 Propiedades de los lubricantes liacutequidos
1311 Viscosidad
La viscosidad es una de -as propiedades maacutes importantes de unliacuteq-uido y maacutes raacutepidamente observada (Figura 2) Es una medida del rozamiento que se produce entre las diferentes capas cuando un liacuteqUido se pone en movimiento Tambieacuten se puede definir como la resistencia que ofrece un liacutequido a fIuir debido a sus Juerzas internas--_-- de collesioacuten En la vida diaria este fenoacutemeno no es de intereacutes real pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable Es un dato principal en el proceso de fabricacioacuten y en la inspeccioacuten del producto acabado
1311 1 Viscosidad y su relacioacuten con la friccioacuten
LEY DE NEWTON DEFINICiOacuteN DE VISCOSIDAD
La ley de Newton establece que en cualquier punto de un flUido la tensioacuten de corte (S) es directamente proporcional al reacutegimen de corte (R) siendo la constante de proporcionalidad (1-1) la viscosidad del fluido Por lo tanto
s =1-1 R ( 1 )
La figura 3 representa cualquier pequentildeo elemento de volumen de un soacutelido o fluido sometido a una deformacioacuten de corte sin aceleracioacuten La linea llena indica la formacioacuten original de la seccioacuten transversal de dicho elemento La liacutenea punteada marca el elemento deformado luego de un breve intervalo de tiempo La fuerza tangencial F actuacutea sobre la superficie A cuando se ha alcanzado el equilibrio esta fuerza queda equilibrada por otras que no se indican Llamemos (H) a la altura del elemento y (V) a la velocidad de la superficie superior con respecto a la inferior Llamemos (8) al desplazamiento de la superficie superior con respecto a la inferior Se supone que el elemento en conjunto no gira La tangente del aacutengulo (8) que mide la magnitud total del corte es igual a OH En este caso el reacutegimen de corte (R) es igual al gradiente de velocidad VH
22
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
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FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
10-3
e 10-5
gt ~
so 100 150 200
~ l (
-
-~JIf C( ( Iiexclc
~1(( 1
~ ~ ~ i
~ r---- -Agua
- Gasolina 0-
Aire
I t
~~ ~
-
I
Temperatura I degF
FIGURA 2 Comparacioacuten de la viscocidad de varios fluidos
Fuente (Shigley 1992)
23
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
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Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
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1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
o
lA Fvbull H
1
FIG URA 3 Relacioacuten corte-ve locid ad
Cuando la distribucioacuten de la velocidad es linea l R = VH y la ecuacioacuten (1) se convierte en
F (V) ~ l - (2) H
Ya que para la ley de Newton se establece qu e FA es igual al reacutegimen de corte VH multiplicado por una constante
Cuando la distribucioacuten de la velocidad no es linea l puede expresarse por la notacioacuten diferencial correspond iente
13112 Medida de la viscosidad
El meacutetodo maacutes simple de med ir la viscosidad de un liquido con una exactitud del 2 o maacutes consiste en uti lizar un tubo capilar metaacutelico o de vidrio que pueda ser totalmente sumergido en un bantildeo de control de temperatura y con una relacioacuten de longitud a diaacutemetro interno no menor de 50
La presioacuten de entrada debe medirse con un manoacutemetro y deberaacute mantenerse relativamente constante durante la medicioacuten Se representa por (C) al factor constante (7t8) (R4 L) luego en la praacutectica la viscosidad del liacutequido en ensayo se computaraacute por observaciones de P y Q con la foacutermula
iexcll= C P (3)
Q
24
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
La figura 4 muestra la re laci6n aprox imada que vincula la lectura Saybolt universal (T) con la viscosidad (p ) para gravedades especiacuteficas (y) entre 08 y 10
30
Viscosidad Uumll)
20
Centipoises
10
o
= 1 [ = 0 9
y = 08
Para Tgt 150 usar p=1 1y(T5) =Gravedad esshy
peciacutefica
~--~----~--------~--------~
50 100 150
Tiempo (T) SSU
Fig ura 4 (S SU Vs Ll )
Para determinar la viscosidad exi sten dive rsos meacutetodos y seguacuten ellos se utiliza una unidad especial Entre las pnncipales se encuentran
Viscosidad absoluta (Dinaacutemica) (P) el po ise el es la unidad se define como fuerza tangencia l para desplaza r una capa de fluido de un (1 ) cm
2 y
(1) cm de espesor a una veloc idad de 1 cms Poise (P) = 1 dina x scm2
Un poise 6 dina scm equ ivale a - 2
25
102 x 1 O - ~ Kg -scm 2 09 x 10-3 Ib-s pie 2
145 x 110-5 lb spul 2
242 x 10-7 lb minpulg 2
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
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13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
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13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Como eacutesta unidad es bastante grande se acost umbra ut ilizar el Centlpoise (CP) Conversioacuten a poises 1 kg-scm 2
~ 98 P Ib-sple2 ~ 479 P Ib-spuI2 ~ 69000 P Ib-minpuI2 ~ 4140000 P
Viscosidad cinemaacutetica (St) Stoke es la unidad
St = pis = Viscosidad absoluta (P ) Densidad (gcm 3
)
St=dina x s cmg
Reyn es la unidad de la vI scosidad absoluta en el sistema Ingles
REYN =Ibf x slpulg 2
Estas unidades se derivan del propio concepto de la vi scosidad en la praacutectica se acostumbra a medir la viscosidad en unidades de tiempo bajo condiciones especiales Se tienen las siguientes
Segundos saybolt universal (SSU ) Segundos saybolt furl (SSF) Segundos Redwood 1 SRI oacute standard Segundos Redwood 2 (ADMIRALTY) SR2 Grados Engler (O E)
Las equivalencias entre estas unidades se puede observar en la figura 5 yen el cuadro 1 se referencia los tipos de vl scosimet ros util izados para medir la viscosidad del aceite
La viscosidad de un aceite disminuye a medida que aumenta su temperatura esta disminucioacuten depende de la composicioacuten del aceite y sus aditivos La estabilidad de la viscosidad se logra con el iacutendice de viscosidad IV oacute KIV que es la estabilidad que presenta el aceite lubricante con los cambios de temperatura
La importancia del IV puede verse en e l func ionamiento del motor de un automoacutevil a bajas temperaturas el aceite debe fluir faacutecilmente (arranque) y a altas temperaturas no debe reducir su viscosidad demasiado pues permitiriacutea el contacto metaacutelico Es asiacute como el aceite para MCI necesita un alto IV para asegurar la mayor estabilidad con los cambios de temperatura
()
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
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FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
SEGUlDOS SEG~~ GRADOS SEGUNDOS SEGJNCOS
SAlBOLT REOWOOO ENGLER SAYBa T REDWOOO
CINEMAfICAUNIVERSAL No I FUROL No 2 CINEMATICA
eSt SSU (sandard l (odmirol1y) eSI degE
T 32 --C27 SR No 1 E 115+
25--- 33 E1 20 --
3 1 25 -35
35 ~ 35 Z 1 3O~ =-4
4 ~- +451 35 shy45 ~ ~-5 T ~ 4 0 IAO ~ 5
6--- 1 50 -~6
4 5 __7 ~ +7 50-7 1 60 -t 2 68+ 170+ ~ 9
9 ~ 180+ ~IO10 + 60 -= 55 -shy 19~16 ~ 60 ~
7 J 65 shy -- 1515 --- 8 0 7 70 E 2 5
- 9 0 - 8O ~ -- 2020~ 100-- O - 3 ~
- 100 - -- 2 5 25 ~- 3 5 ~ 4 2- + 30
30imiddot - 4 5 + ~3335 ~ 1o 5 -t- SSF + 40 40 ~ 45200 middot-shy4~ + 6i 25 middot-=- iexcl5050 - lt- 200 -=- 4shy
25)- 7-i - SR No 2 --603 shy60 -1 8 25) ~ 35 30-=70 ~ e
30W0~
-+ 300 ~ 10 9 ~
-~70 0 804 0 35 shy80 ~ middotiexcl904 0 0 + 350 middot ~ 4590 l Omiddot 1- 100450-+ 400 ~ 100 --- 50 _500+ 4SO -g 45
-i ~ - 50 L500 shy600 ~ _ - ~O70 60 I 7lt)0 ~ 600 -~ 20 ~
- se ~ 7 ~ 800 -+ n oshy so _ OC 25 -=- = 200~JO~ 8 00200 ~ IO O iquest
10ce 900 - 3O f- 90 middot~ 1000 shy 100 --250
250 3 5 iquestshy~300
3)0 - l O ~ 15(0 _ - middot~ 3~45 ~ 350 + 150 - shy1500 50 -- ~- 400400~ e 20 0 - lt50 4 50 1 2000 ~ 60 -middot - 5002000 middot- 200 -50 0 iexcl- 70 -- 250- shy 2500 --- - t500 600 ~ 2 5lt() 80 middot= 300 -- 250 shy
3CXX) -- 7009O- ~700 350 300~3OO0 i -~ +-8003500 middot~ 100 - ~ 800 ~ 110j- 400 4 350 ~ +9004000 -7 3500 900 ~ ~ tOCO = 130 2 400 -=shy1000 --- 4~ 4000 i 450 --=shy
FIGURA 5 Carta de conversioacuten de la viscoSidad a cualqUier temperatura
Fuente (Benitez 1992)
27
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
TIIOIlLACErrr ( eSI
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~r l cm
nUhJrl C
Innmecion C
Combusl Ju n (
Color CiI rbon
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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0181 M 3
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ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Cuadro 1 Viscosiacutemetros empleados en lubricacioacuten y sus temperaturas de referencia
Viscosiacutemetro Unidades Temperatura de Especificacioacuten Paises donde se referencia utiliza
Saibat segundos 100degF Tiempo de escape 60 cm3 Estados Unidos universal (S SU ) 130degF de aceite
210degF
Saybolt fu rol Segundos 100degF Tiempo de escape de 60 Estados Unidos (S SF) 130degF cm 3 de aceite
210degF
Ostwald Centistoke 40degC Tiempo en segundos que se Estados Unidos (eSt) 100degC demora en fluir por un tubo
capilar un volumen especifico de aceite En Centistoke es igual al teimpo en segundos por la constante del viscosimetro
Redwood NO1 Segundos 70degF Tiempo de escape de 50 Inglaterra (SR No 1) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Redwood NO2 Segundos 70degF Tiempo de escape de SO Inglaterra (SR No 2) 140degF cm 3 de aceite
200degF
Engler Grados tE) 20degC 38degC
Tiempo de cm J de
escape aceite
e a
200 la
Europa continental
50degC temperatura de pruebaa 100degC (20degC 38degC etc) dividIdo
entre el tiempo de escape de 200 cm de agua a 20degC
Fuente (Albarracin1993)
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
TIIOIlLACErrr ( eSI
IUWC ViJCDShbuacute rsprclfiu
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Innmecion C
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Color CiI rbon
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Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Siendo la temperatura el factor que afecta en mayor grado la viscosidad se hace necesario cuando se habla de un valor de dicha propiedad asociarlo con el dato de la temperatura correspondiente
La determinacioacuten de la viscosidad se lleva a cabo en laboratorio mediante el uso de viscosimetros se cuenta con vanos tipos que tienen los siguientes principios de funcionamiento
Medicioacuten de tiempo Medicioacuten de velocidad Medicioacuten de momento de to rs ioacuten
La viscosidad del aceite da lugar a la formacioacuten de una peliacutecula lubricante que se puede considerar conformada por un nuacutemero especifico de capas o laminillas de lubricante que se desplazan las unas con respecto a las otras
Cuando un fluido se interpone entre dos superiic ies una de las cuales se desplaza con velocidad constante Ve y la ot ra permanece fija se presenta las siguientes caracteriacutesticas A la parte fiJa se adhiere una delgada capa de fluido a siguiente se desp laza con una velocidad V con respecto a la otra y asiacute sucesivamente hasta que este se adhiera a la superiicle moacutevil B Una capa de lubricante separada de otra a una distancia dh se desplaza con una velocidad V + Ov de tal forma que la diferencia de velocidad es OV Ver figura 6
Para que se prod uzca el desplazamiento de una capa del lubricante con respecto a otra es necesario aplicar una fuerza tangencial F Newton puso de manifiesto que esta fuerza consti tuiacutea una medida del rozamiento interno del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superilcie A y al gradiente de velocidad dvdh expresado de la siguiente fo rma
E ocdY (1) A dh
La constante de proporcionalidad CI es la viscosidad del fluido que se expresa como viscosidad absoluta llya que si depende de e l valor de la viscosidad el esfuerzo cortante seraacute mayor o menor Por lO tanto
E =11 dY- (2) oacutesea F = 11 A dv (3 )
A dh dh
29
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
TIIOIlLACErrr ( eSI
IUWC ViJCDShbuacute rsprclfiu
~r l cm
nUhJrl C
Innmecion C
Combusl Ju n (
Color CiI rbon
- 0 ntul rahIClon
mer h (J 111iexclr bull c1U ulrall
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METODO ASTM V-IIX [)-l~ V-567 l)middot2R7 Vmiddotti7 ]))1 LJmiddot~~ ])middot1 S(lO l)middot1 XI) 0middot((4 [-4~
ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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AVItCION ~shyLigero ~ ~ ) 0 141 0907 _ middotc 152 )77 (1 0 tU11 Uuml- O 01
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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MelodO ASTM 0 - 140 0-94J Dmiddot27C ~ v- ~59b
~II ~6~ D-I JO Dmiddot ~7S Dmiddot808 D-9~
Cotnpr~l~ De- alfeshy
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ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
h
DllrfR[NT[S CAPAS DE PLICULA LU8R1CANT
FIGURA 6 Desplazamiento de una peliacutecula lubricante entre dos superficies metaacutelicas
Fuente (Albarracin 1993)
30
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
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Innmecion C
Combusl Ju n (
Color CiI rbon
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METODO ASTM V-IIX [)-l~ V-567 l)middot2R7 Vmiddotti7 ]))1 LJmiddot~~ ])middot1 S(lO l)middot1 XI) 0middot((4 [-4~
ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
La viscosidad absoluta 11 representa la viscosidad real de un liquido y se mide por el tiempo que demora en fluir a una temperatura dada por una serie de tubos capilares estrechos Los paraacutemetros dv y dh se presentan cuando se considera un diferencial de espesor de la peliacutecula lubricante De (3) se tiene
fdh = TJ Adv (4)
Integrando para un espesor de peliacutecula lubrrcante entre o y h Y para un valor de
velocidad entre o y Ve se tiene
h ve f o Fdh = Jo TJA dv (5)
F(h-O) = TJA (Ve -O)
De (6) TJ EJA = Esfuerzo cortante Vch Velocidad de deslizamiento
Donde
F A
Fuerza de cizalladura Dinas (Lbs) Area de la peliacutecula lubricante sometida a cizalladura cm
2 (pulg 2)
Vc Velocidad lineal del elemento cms (pulgs) h Espesor de la peliacutecula lubricante cm (pu lg) TJ Viscosidad absoluta
131 13 Relacioacutenes Viscosidad - Temperatura
La viscosidad de un liacutequido disminuye raacutepidamente al aumentar la temperatura Reynolds expresoacute tal relacioacuten por
11 = A Emiddotu
Donde T =Temperatura A B = Son constantes
JI
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
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13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Numerosas foacutermulas han deducido para expresar esta relacioacuten y todas ellas son integrales de una misma ecuacioacuten diferencial que fue propuesta pro Duff asiacute
(_ DU) - - -shy1) l 1 - m middot 1 ( I p
La expresioacuten ~ (DU)tiene una interpretacioacuten fiacutesica simple es el coeficiente de 11 DT
temperatura de la viscosidad o cambio fracclona l en viscosidad por grado de aumento de la temperatura a cualquier temperatura (T )
1312 Punto de fluidez (four point)
Es la temperatura mas baja a la cual fluye libremente un aceite Esta propiedad en conjunto con la viscosidad determina a la habi lidad de l aceite para lubricar a bajas temperaturas mediante aditivos depresores del punto de fluidez puedp mejorarse esta propiedad
1313 Punto de inflamacioacuten o de chispa (flash pOlnt )
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite previamente calentado se inflan momentaacuteneamente al contacto con una llama
Es un indicativo de la volatilidad del aceite la cual es de extrema importancia para la lubricacioacuten de cilindros En algunos casos el aceite debe ser lo suficientemente no volaacutetil para mantener una peliacutecula sobre las superficies de los cilindros y en otros debe ser suficientemente volaacutetil para evaporarse y quemarse en la caacutemara de combustioacuten
El punto de inflacioacuten de un aceite nuevo se utiliza para determinar la temperatura maacutexima de utilizacioacuten y en un aceite usado puede indicar la contaminacioacuten con solventes o combustibles cuando ha disminuido
1314 Punto de llama (fire point)
Es la temperatura a la cual los vapores emanados del aceite calentado permanecen inflados al contacto con una ll ama Esta temperatura es de 22 a 28 oC superior al punto de chispa Los aceites con punto de inflamacioacuten inferior a 150 0 C no se emplean para lubricacioacuten
-~
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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Aceit uuOe (H -4)t 7
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Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
131 5 Gravedad especifica
La gravedad especifica o peso especifico de un ace ite es la relacioacuten entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen Igual de agua a una temperatura determinada ( de esta forma se tiene en cuenta la variacioacuten del volumen con la temperatura )
Para los lubricantes derivados del petroacuteleo la temperatura de referencia es de 16deg C (60 0 F) yen caso de hacerse la medicioacuten a diferentes temperaturas
debe hace rse la correcc ioacuten mediante tablas o foacutermulas Es comuacuten entonces hablar de gravedad especifica 6060 degF a nivel de Ingen ierla y en la industria del petroacuteleo se prefiere ut ilizar una un id ad derivada de la gravedad especifica conocid a como gravedad API
Grados API = (1415gravedad especifica 6060deg F) - 1315
La determinac ioacuten de la gravedad especifica no tiene un empleo directo importante pero si ayuda a
Regula las operaciones de desti laCi oacuten fraCCionada Convertir viscosidad cinemaacutetica en vi scosidad ab so luta Identificar aproximadamente de donde proviene el aceite El peso especiacutefico de los aceites provenientes de crudos parafiacutenlcos es casI siempre mayor que la de los obtenidos a base de crudos naftenicos Determinar el valor caloriacutefico de los combustibles
13 16 Tensioacuten superfiCial e interfacial
En la superficie de los liacutequidos existe energ ia lib re la cual ocasiona la contraccioacuten espontaacutenea para ocupar la menor aacuterea posible y es necesaria una determinada cantidad de trabajo para extender la superfiCie
La baja tensioacuten superficial de los aceites es importante para su uso debido a que pueden extenderse maacutes faacutecilmente sobre las superfiCies metaacutelicas que otro liacutequido como el agua (cuadro 2)
JJ
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
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SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
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__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
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S6
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57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 2 Valores de tensioacuten superficial
Liacutequido Tensioacuten superficial (DI NAS cm)
AGUA 72 ACEITES MINERALES 28 - 32 ACEITE MEDICINAL 28 - 32 ACEITE PARA MAQUINAS y MOTORES 28 - 32
Fuente (Benitez 1992)
1317 Rigidez dielectrica
Habilidad de un aceite para conducir electricidad es debida a la presencia de iones o a la formacioacuten de partiacuteculas ionizadas
La baja conductividad eleacutectrica de los aceites refinados a base de hidrocarburos permite utilizarlos como liacutequidos aislantes en algunos tipos de equipos eleacutectricos como capacitores cables y transformadores
La presencia de contaminantes tales como agua fibras gases disueltos y liacutequidos volaacutetiles producen un deterioro de las buenas propiedades aislantes de los aceites Un valor alto en la rigidez die leacutectrica ind ica que el aceite estaacute libre praacutecticamente de contaminantes
1318 Compresibilidad
El estudio de la compresibilidad de los aceites se desarroll oacute debido al creciente empleo de los aceites en aplicaciones de alta preSioacuten espeCialmente en mecanismos hidraacuteulicos en el cuadro 3 se puede comparar la compresibilidad de varios aceites
14
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
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40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
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40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
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- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
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--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 3 Compres ibilidad de algunos aceites minerales
Fluido Temp 0 de reducCioacuten de volumen a degC(OF)
1000 20000 30000 40000 50000 PSI
Octano 20 (68) 175 Gasolina JPA 20 (68 ) 5 1 84 5 100 12 8 14 5 Gasoil 20 (68 ) 39 G 7 a 8 10 7 122 Aceites minerales lige ra 20 (68) 34 1 8 7 7 9 4 109 Indice de viscosidad 95 200 (392) I 14 4 18 1 Aceite mineral pesado 20 (68) 2 9 5 1 6 8 84 97 Indice de viscosidad 200 (392) 6 5 125 165
Fuente (Benitez 1992)
1319 Demulsibilidad
Es la resistencia de un aceite lubricante a la emulsificacioacuten (formacioacuten de una mezcla estable con agua) Puede Interpretarse como la facilidad o la habilidad de un aceite para separarse del agua
La demulsibilidad es importante para aquellos aceites que estaacuten en contacto con agua o vapor como los empleados para la lubricacioacuten de turbinas y maacutequinas de vapor
La propiedad opuesta denominada estabilidad a la emulsioacuten es importante en los aceites de maquinado solubles con agua para comb inar el efecto refrigerante del agua con el efecto lubricante de l aceite
131 10 Formacioacuten de espuma
La agitacioacuten del aceite ocasiona la formacioacuten de espuma En los aceites minerales puros esta desaparece raacutepidame nte Pero en los aceites con aditivos detergentes o dispersantes la espuma es mas estable y de formaCioacuten progresiva La espuma en el aceite ocasiona recalentamiento oxidacioacuten y dificultades en el flujo
35
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
13111 Color
El color de los aceites lubricantes es un indicativo de su uniformidad pero es una caracteriacutestica que no basta por si sola para identificar el verdadero estado de un aceite
En los aceite de turbina un cambio marcado del color Indica la oxidacioacuten del aceite o el mal funcionamiento del sisterlla mientras que en los motores diesel el aceite cambia raacutepidamente su color debido a los aditivos detergentes-dispersantes que contienen y el oscurecimiento observado es un indicativo del buen trabajo realizado
13112 Resistencia a la oxidacioacuten
Uno de los mayores requerimientos exigidos a los aceites lubricantes es el de la conservacioacuten de sus propiedades Cuando el aceite es sometido a altas temperaturas de trabajo en contacto con el oxigeno del aire y despueacutes de un tiempo de servicio prolongado se oxida y descompone formando otros productos como Acidos orgaacutenicos peroacutexido cetonas aldehldos y otras sustancias complejas cuya composicioacuten es de difiacutecil evaluacioacuten dada la estructura quiacutemica compleja del mismo
El aceite oxidado favorece la corrosioacuten del elemento antes protegido por lo cual es indispensable adicionar al lubricante aditivo inhibidores de la oxidacioacuten que eviten su descomposicioacuten y destruyan los piroacutexidos formados
Los efectos que pueden presentarse en un mecanismo cuyo aceite se ha oxidado son los siguientes
Formacioacuten de lodos gomas y barnices que obstruyen los conductos de lubricacioacuten e innovacioacuten algunas veces elementos del sistema
- Corrosioacuten de las superficies lubricadas
Los factores que inciden directamente en la oXidacioacuten del aceite son Temperatura tiempo y presencia de oxigeno
La presencia de ciertos elementos como el cobre plomo el hierro y otros acelera el proceso de oxidacioacuten pues estos elementos son catalizadores de la oxidacioacuten
36
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
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FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
13113 Valor de neutral izacioacuten TBN y TAN
Como toda sustancia el aceite posee aCidez o alca linidad con el uso del aceite se va oxidando y se increme nta la viscosidad y la acidez del mismo Para un lubricante nuevo derivado del petroacuteleo el PH es cercano a 11 y a medida que transcurre su tiempo de servicio disminuye esta valor siendo minlmo permisible de 4 pues a partir de el los aacutecidos formados Inician el ataque corrosivo a las superficies lubricadas La disminucioacuten tiplca del PH de un aceite a traveacutes del tiempo de servicio puede observarse en la figura 7
El TAN (total aCld number) de un aceite es un va lor que indica su nivel de acidez asiacute
En aceites compuestos indica la presencia de cldos orgaacutenicos
En aceite en uso su aumento es debido a la oXlda Clon y descomposicioacuten del lubricante
El TBN (total basic number) de un aceite rep re se a
El contenido de detergentes alcalinos en aceites nuevos
Si disminuye apreciablemente refleja el desgaste de los aditivos alcalinos con la formacioacuten de depoacutesitos barnices y lodos
El TAN es el peso en miligramos de hidroacutexido de potasio (koh ) necesarios para neutralizar el contenido de aacuteCido de un gramo de un aceite por esto se llama numero de neutralizacioacuten
El TBN es el peso en miligramos de aacuteCido (exp resado en su eq uivalente en miligramos de (koh ) necesario para neutral izar el conten ido de aacutelca li de un gramo de aceite
131 14 Resistencia a la herrumbre
La herrumbre es la reaccioacuten quiacutemica entre un meta l y el oxigeno en presencia de agua Este efecto es mayor en los meta les fer rosos donde se forma una porosidad progresiva mientras que en otros como el cobre y el aluminio en los que la capa inicial de oxigeno retarda la propagacioacuten de la oxidacioacuten
37
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
4 Aaiu 0 cH middot11 I
~l CM M ClrICttr ampsticI lCIiU
Aceit uuOe (H -4)t 7
a ~ ----shy ---lt A I I
Tpo S81Vicie ita lularicutl
FIGURA 7 Cambios de ph con el tiempo de servicIo de un aceite
lubriciante
38
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Color CiI rbon
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ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
2oacute(J(XJ 7l O(J(J
1750 J2SU
(JI)S~
0181 M 3
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AVItCION ~shyLigero ~ ~ ) 0 141 0907 _ middotc 152 )77 (1 0 tU11 Uuml- O 01
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COJINETES VE FERIWC RRI L 7 11 lOO - ) iexclSU 11 00 1
MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
11 135 ( O) ] 1 - ~II ~+( 111 Oeacute5 TINS~ERENCIA 111 (ALOI 11 ) ~ l IIK - 11 cllmiddot ~ ~ 11 1 11
CABLES rltgt Iihcos) KIJUM I 33 0410 ~ 74 ~ru ~ ( l 7 1 1
2 -IIJI MilI (I~f (JJII 7-1 7 (1 -1 1 lcHe [1 COOIel1OO rnaotn p ~tAc u ~ uII CSu ell lo aru 0-9 bullbullbullbull u 010 y Oc VO - l ~ ( 10
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Plllv~nCIO Conlehldo EIIII IIJU uatO c lI tH
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AooafTIlnIO 08 mOIOe~
Jjc1flCO 106 pu B 1amp 000 0 014 1~
FWOUC1OfS PU o o7S 5 5~ 0 31lt2= 2 ~
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ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
En lubricantes especiales con aditivos antiherrumbre se forma una capa fina de alta untuosidad y penetracioacuten que protege la superficie
13115 Oetergencia
Es la propiedad por la cual se disuelven los depoacutesitos primarios como producto de la combustioacuten y oxidacioacuten del aceite Es decir continuamente se estaacuten lavando las superficies
13116 Dispersioacuten
Es la propiedad de un aceite lubricante mediante la cual los depoacutesitos insolubles finos producidos en la combustioacuten se mantienen suspendidos en todo el aceite
13 117 Homogeneidad
Es la estabilidad del aditivo en el aceite el cual no debe separarse del lubricante principalmente por efectos de alta temperatura Un enturbiamiento del aceite indica la separacioacuten de aditivos
131 18 Punto de encubrimiento
Es la temperatura a la cual el aceite empieza a flu ir por efecto de la gravedad Es de especial importancia en la lubricacioacuten de compresores de refrigeracioacuten
13119 Residuos de carbono
Es la tendencia de los aceites a formar part iculas de carbono a altas temperaturas de funcionamiento y a medida de la cantidad de componentes no volaacutetiles
131 20 Extrema presioacuten
Es la capacidad del aceite para mantener la peliacutecula lubricante bajo presiones extremas Los aceites minera les soportan una carga de 280 kgcm2
mientras que con adiciones de aditivos EP (extrema presioacuten) pueden resistir mas de 700 kgcm
2
a elevadas temperaturas
13121 Contenido de cenizas
Es la cantidad de productos Inquemados de l aceite debido a polvo aditivos limaduras y particulas metaacutelicas de desgaste En un aceite nuevo indica el
)9
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
contenido de aditivos mientras que en uno usado el nivel de deterioro y desgaste del mecanismo
13122 Punto de anilina
Indica el contenido de hidrocarburos saturados y parafina Estos compuestos tienden a deformar los sellos de caucho del sistema en donde se aplica el aceite
131 23 Contenido de agua
No es una propiedad en si pero dadas las consecuencias negativas que produce el agua en el lubricante (oxidacioacuten baja viscosidad baja rigidez dieleacutectrica mal funcionamiento del equipo etc ) es necesa rio identifi car y cuantificar su presencia
13124 Dilucioacuten de combustible
Determina el contenido de combustible en el ace ite (ge neralmente en aceites de moto) el cual disminuye la viscosidad y e l punto de inflamacioacuten del lubricante
13125 Contenido de metales
El contenido de elementos metaacutelicos en el lub ricante en PPM indica la cantidad de aditivos o metaacutelicos presentes contaminantes externos y partiacuteculas de desgaste
13126 Numero de sapon ificacioacuten
Es la cantidad de miligramos de KOH consumidos por los aacutecidos del aceite necesarios para complementar su saponificacioacuten Indica el porcentaje de grasas y aacutecidos grasos en el aceite especialmente en los aceites para cilindro s de vapor y engranajes
13127 Materias insolubles
Para determinar el contenido de elementos insolubles en el aceite provenientes de contaminantes y del desgaste se di luye baJo condiciones especificas una muestra del lubricante en un solvente quedando al descubierto estos elementos insolubles Los solventes mas empleados son
Pentano Permite observar las particulas Insolubles de carboacuten metales siacutelice y aceite oxidado
j ()
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
onltnld 11oCOld~ IndM-t lit (rudd unlu lit unt e lIr I tllllll Ir luJdllll l1r -tUlllrn dt Jr crnlua
TIIOIlLACErrr ( eSI
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nUhJrl C
Innmecion C
Combusl Ju n (
Color CiI rbon
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METODO ASTM V-IIX [)-l~ V-567 l)middot2R7 Vmiddotti7 ]))1 LJmiddot~~ ])middot1 S(lO l)middot1 XI) 0middot((4 [-4~
ENGRANAJES Y C VENAS LA ITEMPERIE (Asfaacutelticos) ) ()(J(iexcl 650 0QS7 10 u ~5 nc ~ r n
2oacute(J(XJ 7l O(J(J
1750 J2SU
(JI)S~
0181 M 3
~5 27C
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AVItCION ~shyLigero ~ ~ ) 0 141 0907 _ middotc 152 )77 (1 0 tU11 Uuml- O 01
(1 ) Mcuacuteianru 8 106 0lt)28 - 7 16( 1)1 (l r 001 O I ~ 001
COJINETES VE FERIWC RRI L 7 11 lOO - ) iexclSU 11 00 1
MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
11 135 ( O) ] 1 - ~II ~+( 111 Oeacute5 TINS~ERENCIA 111 (ALOI 11 ) ~ l IIK - 11 cllmiddot ~ ~ 11 1 11
CABLES rltgt Iihcos) KIJUM I 33 0410 ~ 74 ~ru ~ ( l 7 1 1
2 -IIJI MilI (I~f (JJII 7-1 7 (1 -1 1 lcHe [1 COOIel1OO rnaotn p ~tAc u ~ uII CSu ell lo aru 0-9 bullbullbullbull u 010 y Oc VO - l ~ ( 10
EIl~blld Cl 1 PRUEBaS DE OESaASTEConlenldo
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Plllv~nCIO Conlehldo EIIII IIJU uatO c lI tH
lmflell CualfO botel fllt TIpo de Acrllr OInlllnOl ~ htlrumO f 01 COblf o ()c cLltlle lO DeIO C=lllrlnlOl IIUat Pllf~ i m (l
e I n I 1 iexcl(Olt middot tJ 1 ooltl __ (KOf lNtildef
MelodO ASTM 0 - 140 0-94J Dmiddot27C ~ v- ~59b
~II ~6~ D-I JO Dmiddot ~7S Dmiddot808 D-9~
Cotnpr~l~ De- alfeshy
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AooafTIlnIO 08 mOIOe~
Jjc1flCO 106 pu B 1amp 000 0 014 1~
FWOUC1OfS PU o o7S 5 5~ 0 31lt2= 2 ~
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rUlUlnas pape6er
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ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
Rooamn~ O~ ~~ y PI 8 GGCde rochllot 111 1 010- ~o middot ( oO C bull 50C ~
I1eramntat neUmahCIII5 e JI ~ O c(lmOIli
ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
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-shy _-_Q
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--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Nafta y Benceno Indica la cantidad de aceite oxidado que es el uacutenico soluble en benceno
Por uacuteltimo en el cuadro 4 se muestran algunas propiedades fiacutesico-quimicas de algunos lubricantes utilizados en diversas maacutequinas
132 Propiedades de las grasas
En una situacioacuten dada de lubricacioacuten necesario utilizar una grasa con propiedades tales que se obtenga una lubricaCioacuten sat isfactoria
1321 Consistencia
Mientras que la viscosidad es la caracter iacutestica mas distintiva de un aceite la propiedad mas sobresaliente de una grasa es su cons istenCia Se basa en el grano de penetracioacuten en la grasa de un cono estaacutendar a una temperatura de 25degC durante cinco (5) segundos Cuando mas blanda es una grasa la penetracioacuten seraacute mayor Esta consistencia se expresa seguacuten la escala del National Lubricating Grease Intitute (NLGI)
1322 Textura
Es la apariencia de la grasa y la forma que presenta al contacto Es el resultado de la seleccioacuten de ingredientes y las variaciones en las teacutecnicas de fabricacioacuten y se denominan Cremosas suaves fibrosas granuladas gelatinosas forma hebras y pegajosas
1323 Gama de temperatura
Es importante seleccionar una grasa que admita las temperaturas adecuadas
Alta temperatura Alta temperatura muchos tipOS de grasas se ablandan y hay el nesgo que se produzcan escapes A temperaturas constantes es necesario emplear grasas para alta temperatura A temperaturas excesivamente altas las grasas lubricantes se oxidan raacutepidamente particularmente las de Jaboacuten metaacute liCO Entonces la grasa se endurece y se produce una perjudicial sangriacutea del aceite El liacutem ite superior de una grasa es aproximadamente mas de 140degC
41
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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Color CiI rbon
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AVItCION ~shyLigero ~ ~ ) 0 141 0907 _ middotc 152 )77 (1 0 tU11 Uuml- O 01
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CABLES rltgt Iihcos) KIJUM I 33 0410 ~ 74 ~ru ~ ( l 7 1 1
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EIl~blld Cl 1 PRUEBaS DE OESaASTEConlenldo
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Plllv~nCIO Conlehldo EIIII IIJU uatO c lI tH
lmflell CualfO botel fllt TIpo de Acrllr OInlllnOl ~ htlrumO f 01 COblf o ()c cLltlle lO DeIO C=lllrlnlOl IIUat Pllf~ i m (l
e I n I 1 iexcl(Olt middot tJ 1 ooltl __ (KOf lNtildef
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ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 4 PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DE ALGUNOS LUBRICANTES
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MOTORES GAS 11 1 12u lt)(J OAA - ~( 2411 ~ 7iexcl middot111 1 111 l[1
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ComptHOl~ 011 ~$ 112 1 032 005 0 35~ i 00(
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ComPfeaotei 011 1IIlrl1)eraCiOacutetl 14 J)6
Cibnotos De vapot 120 02 ltX
1urtMnas o vapor
Gtado ISO J2 103 8 lO 002 51~ -I ~ OO R 50 2J CU J3(
68 112 Pasa 9 1 O ~ 040middot05 5laquo 2 3 C3 500
100 116 Pasa e 11 G J3 5 5 4 0 40 O1() x 2 035 510
Fuente (Albarracin 1993)
-12
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
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40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
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10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
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--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Baja temperatura A muy bajas temperaturas las grasas normalmente se hacen riacutegidas y lubrican poco Esto puede evitar que los elementos rodantes giren especialmente en el arranque y bajo cargas pequentildeas Entonces los elementos rodantes deslizan y producen desgaste pretendiendo rotacioacuten o producieacutendose la averiacutea El limite inferior de temperatura de una grasa es aproximadamente -30degC
1324 Punto de fusioacuten o goteo
Se conoce tambieacuten como el punto de derretimiento y es la temperatura a la cual se descompone y se vuelve liquida Como norma de seguridad no debe emplearse una grasa siacuten un margen inferior de 30degC al punto de goteo en una aplicacioacuten especifica
1325 Adhesividad
Es la capacidad de pegarse a la superficie y permanecen en ella ante cargas de impacto deslizamiento y contami nan tes
1326 Resistencia al agua
El tipo de jaboacuten podraacute garantizar a la grasa 81 poder de resistir o no al agua pa ra que puedan lubricar y protege r los mecanismos Sin llegar a descomponerse o ser desplazados
Las grasas de sodio se descomponen en presencia del agua lo que no ocurre con las de calcio litio y aluminio que son maacutes resistentes pero difieren entre si por su resistencia al lavado en ambientes huacutemedos
132 7 Resistencia a la carga
Las grasas frecuentemente se dividen en so tipOS Las de extrema presioacuten (EP) y la no (EP) La manera mas comuacuten de medir la propiedad EP es mediante el ensayo TIMKEN Cuando maacutes alto sea el valor Timken mejor es el rendimiento EP de la grasa
1328 Estabilidad mecaacutenica
Ciertas grasas particularmente las liticas de los tipos antiguos tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecaacutenico En instalaciones con
43
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
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40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
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40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
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--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
vibracioacuten el trabajo es particularmente severo ya que la grasa estaacute continuamente vibrando en los rodamientos de soporte
1329 Obturacioacuten
Es importante para un rodamiento estar protegido contra el medio ambiente de tal manera que se impida la penetracioacuten de Impurezas y humedad evitando asiacute dantildeos La obturacioacuten tambieacuten evita la salida de la grasa
14 Problemas que se pueden presentar en un lubricante
Un aceite se vuelve inadecuado para seguir presentando un seflcio normal por dos razones fundamentales
Cuando debido a diferentes mot ivos el aceite presenta un elevado Contenido de matenales extrantildeos ajenos a su composicioacuten Contaminacioacuten
Cuando en su composi ci oacuten quimlca ocurren cambios no esperados debido a la degradacioacuten o descompos Ici oacuten de los constituyentes del aceite DEGRADACION
14 1 Contaminacioacuten
La contaminacioacuten indica la presencia de materiales o partiacuteculas Indeseables en el aceite Entre los contaminantes maacutes comunes podemos destacar
141 1 Elementos de desgaste
Los maacutes comunes son Cobre hierro cromo aluminio estantildeo molibdeno plomo niacutequel manganeso En el cuadro 5 y 6 se presentan los elementos minerales mas corrientes y sus fuentes
~4
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
1412 Polvo y cenizas
Sellos en mal estado suciedad en e l SitiO de trabajo purificacioacuten defectuosa residuos de fabricacioacuten sitios donde haya presencia de humos etc
14 13 Presencia de agua
Trae consigo muacuteltiples problemas Formacioacuten de emulsiones herrumbre oxidacioacuten congelamiento y obstruccioacuten de sistemas formacioacuten de lodos formacioacuten de aacutecidos etc
14 14 Productos de la oXidac ioacuten
La presencia de oxigeno y las altas temperaturas promueven la oXidacioacuten lo cual causa espesamiento en el aceite
141 5 Espumas
Pueden causar rupturas en la pelicu la lubricante y fallas en el suministro de lubricante
1416 Aireacioacuten
El aire atrapado en el aceite ocasiona deficiencias en la lubricaCioacuten la liberacioacuten del aire se ve afectada por la viscosidad los contaminantes y los aditivos del aceite
142 Degradacioacuten
La degradacioacuten se refiere a los cambios destructivos que ocurren en el aceite mismo Entre los principales problemas de este tipo tenemos
1421 Oxidacioacuten
Ocurre cuando las moleacuteculas del aceite reaccionan quimicamente con el oxiacutegeno Las altas temperaturas de operacioacuten y la expos icioacuten del aceite al aire aceleran este proceso
Los productos de la oXidacioacuten pueden causar espesam iento en el aceite y generar olores irritantes y desagradables Los compuestos formados en las primeras
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
etapas de la oxidacioacuten por siacute solos no son muy dantildeinos las reacciones adicionales convierten esa oxidacioacuten en aacutecidos que corroen los metales
La oxidacioacuten acarrea consigo gran cantidad de inconvenientes Incrementa la viscosidad la cual al aumentar causa mayor friccioacuten se incrementa la temperatura de operacioacuten y se requiere mayor potencia para lograr bombear un aceite maacutes espeso dificultaacutendose la circulacioacuten y en casos extremos partes moacuteviles pueden quedar sin lubricacioacuten producieacutendose grandes fallas la oxidacioacuten puede facilitar la formacioacuten de materiales insolubles los que forman depoacutesitos en diferentes partes de los sistemas de lubricacioacuten
1422 Nitracioacuten
Este fenoacutemeno se experimenta en los motores enfriados por aire pero su mayor efecto de deterioracioacuten ocurre en motores que funcionan con gas natural El proceso se inicia en la caacutemara de combustioacuten donde el nitroacutegeno y el oxiacutegeno reaccionan formando oacutexidos Nitrosos (NOX) eacutestos reaccionan con el combustible y con el lubricante para producir nitritos y otros compuestos nitrogenados La nitracioacuten severa forma depoacutesitos similares a las grasa
Algunos factores de operacioacuten pueden incrementar la rata de nitracioacuten los maacutes comunes son Cargas pesadas inadecuadas relaCiones airecombustible inapropiados tiempos de ig nicioacuten
1423 Peacuterdida de efectividad de los aditivos
Muchos de los aditivos empleados en la elaboracioacuten de lubricantes son sacrificados es decir son consumidos o alterados mientras realizan su trabajo Cuando esto sucede se debe reemplazar la cantidad de aceite consumido o realizar el cambio total por aceite fresco Veamos algunos de loa arlitivos que generalmente pueden perder su efectividad
Inhibidores de OXidaCioacuten Inhibidores de herrumbre Mejoradores del iacutendice de viscosidad Aditivos antidesgaste o de extrema preslon Aditivos dispersantes y detergentes
46
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 5 Elementos minerales comentes y sus fuentes comunes
t1_l=IAl=fITn 1=1 Iiexcl IITt
ALUMINIO SILICIO SUCIEDAD LLEVADA POR EL AIRE Y EL POLVO
BORO POTASIO SODIO RESIDUOS DEL INHIBIDOR DEL REFRIGERAacuteNTE
CALCIO MAGNESIO RESIDUOS DE AGUA DURA ADITIVOS
CALCIO SODIO RESIDUOS DE SALMUERA ADITIVOS
CROMO COBRE HIERRO PLOMO ESTANtildeOZINC
RESIDUOS DE DESGASTE CORROS ION O RESTOS DE MONTAJE
BARIO CALCIO ZINC MAGNESIO FOSFORO
Fuente (Buitrago 1992)
15 Pruebas y ensayos fisico-quimicos de aceites lubricantes
La existencia de variadas propiedades de los aceites ha originado diversidad de ensayos los que en algunos casos no indican el valor de una propiedad en si del lubricante sino su comportamiento bajo ci ertos elementos o el contenido de ciertos elementos durante el funCionamiento de un mecanismo presenta con el tiempo una variacioacuten en las propiedades del lubricante utilizado Es necesario controlar esa variacioacuten para poder establece r la vida uacutetil de l lubricante Sin correr el riego de dantildeos en las maacutequinas para co nocer las ve rdaderas condiciones de operacioacuten del equipo y para detectar y cuantificar la presencia de contaminantes en el lubricante
47
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 6 Materiales presentes en una muestra de aceite de acuerdo con su origen
Tipo Materias Origen
Silicio (sil ice)
Calcio
Bario magnesio
Hierro cromo
Aluminio
Estantildeo cobre plata
Plomo
Vanadio sodio
Boro
Niacutequel
Plata
Aire exterior de los aditivos antespumantes
Aire exterior aditivos detergentes
Aditivos detergentes
Anillos y camisas del motor
Pistones del motor
Cojinetes del ciguumlentildea l
Cojinetes ciguumlentildeal (motores diesel o del combustible (gasolina)
Combustible quemado
Anticongelante del radiador
Del vaacutestago de las vaacutelvulas y del ciguumlentildeal de l combustible quemado
De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata
Fuente (Albarracin 1993)
J1S
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
151 Anaacutelisis de aceites usados
En los sistemas cerrados de lubricacioacuten el aceite a traves de su vIda de servicio sufre un deterioro debido a la oxidacioacuten contaminacioacuten y al gasto de sus aditivos Es entonces necesario realizar una serie de pruebas con el propoacutesito de
Determinar la condicioacuten del aceite Determinar la posible recuperacioacuten del aceite y el meacutetodo maacutes indicado para hacerlo Asegurar el lubricante adecuado Cuantificar el periodo correcto de cambio de aceite
- Predecir fallas y evitar reparaciones costosas Evitar cambios permanentes y reducir paradas innecesarias Incrementar la eficiencia de los equipos Evaluar el correcto funcionamiento de un mecanismo y prevenir fallas Extender la vida uacutetil de la maquinaria Reducir costos en general De mantenimiento mano de obra y repuestos
La cantidad de aceite consumido por una maquina y el costo de la misma son los factores que influyen y justifican la necesidad de analizar el aceite lubricante que de por si exigen de una inversioacuten y un tiempo destinado para ello
En los cuadros 7 8 9 10 11 se sentildealan las diferentes pruebas de laboratorio aplicadas a lubricantes industriales y de motores de combustioacuten interna
Cuadro 7 Pruebas de laboratOrio para aceites industriales usados
Tipo de prueba Meacutetodo Estaacutendar ASTM
Gravedad especifica y API D 287 - 55 Viscosidad D 88 Y D 445 Nuacutemero de neutralizacioacuten O 664 - 58 Y O 974 - 58 tin en pentano y benceno O 893 - 60T Demulsibilidad O 1401 Y 02711 Determinacioacuten del color Meacutetodo tentativo O 1500 - 58T
Fuente (Buitrago 1992)
49
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 8 Pruebas de laboratorio para aceites industriales
TIPO DE PRUEBA METODO UNIDAD COMPREshy ENGRANAJES TURBINAS A SISTEMAS SISTEMA TRANSshy TRANSFOR ASTM SORES y GAS Y VAPOR HIDRAacuteULICAS S DE FERENCI -MADORES
REDUCTORES REFRIGEshy AOE RACION CALOR
Apiirncia X X X X X X X 0Irr 1 VallSidad atIIc 0445 CST X X X X X X X a1IIfC(2) Coe-rido agua Clpitacioacuten SI - no X X X lMiIacioacuten 0 95 Vol 3 3 4 3 X X X Puade ignicioacuten 0 92 C X X X X X Pua de flu idez 0 97 e X ~ de Neutra li zacioacuten 0664 MgKOHg X 5 5 5 6 X (T~_
Insaacuteble en pentan o y benceno 0893 masa X X X Catnido y Fluidez de cenizas 0 482 0 mas a X X X X X eonido Sedlrne ntos 0 96 Vol X X X X X FORIiCioacuten Espuma 089 2 Vol X X X DelWsibilid a d 01448 1 Mln X X X R9Iu diacuteele ctri ca 0 877 KV X E~otometfJ a EniIIlnlabsorCloacuten PPM X X X X X Anais X X X Inaojo
0- _ _
bTla precauciones al ex aminar acei tes en sistemas ~ manejan anoniacuteaco o gases noci ivos
2 llicamente cua ndo se desee coneen IV 3 iIraIizar en ca so de ser posit iva crepitacioacuten 4 iexcliexcliexcliexclizar solo si la apariencia es opaca 5 1iaIizar si el anaacutel isis de in frarojo lo indica 6 rlZar en sistema de freoacuten uacuten icamente 7 middotWsllizar cuanso se presente contenido de ceniza s
ese manual ASTM
50
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
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--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
51
Cuadro 9 Limites en aceites industriales usados
PRlFIEOAOES DBACEITE
AJaiacuteencia y olor
Vismsijad Cinemaacutetica AIJ G( Maacuteximo) ~maacuteximo
Pnbs de Ign icioacuten Numeros
I~traliza c i oacute n
maximo bull InsolIDle en pentano
maacuteximo Cortelido de cenizas Coreacuterido sedimentos
maacuteximo Rqi~z dieleacutectrica
minlmo Metlls de desgaste Esiexcledro f absorCioacuten
Hie rro Plomo Cobre Slllceis Cromo
I-Iuminio
METOOO ASTM
0445 O 95 092
0664 0 893
0482
096
0 877
RPM rPM
Fuente (Buitrago1992)
UNIDAD
Cst Vol
C
Mg KOHo masa
masa
J vol
Kv
100 50 50
COMPREshySORES
Cambio raacutepido
25 02 20
20 01
100 50 50 20 30 20
ENGRANAJES y
REDUCTORES
Cambio raacutepido
25 02
05
025
50
20 30
I 20
TURBINAS A GAS y VAPOR
Cambio raacutepido
20 02 20
O 3
50
Reportar 20
SISTEMAS HIDRAacuteULICAS
Cambio raacutepido
15 02 20
20 01
001
02
15
SISTEMAS DE
REFRIGEshyRACION Cambio raacutepido
20 TRAZAS
02 01
TPJlZAS
TRANSshyFERENCIA DE CALOR
Cambio raacutepido
25 01
180 MIN
2 O 01
0005
TRANSFORshyMAOORES
Cambio rapido
10
02-04
TRAZAS
22
nlt iexcl
gt- bull lOO1~ rt~ ~
r m gt-e 1t~
~ r ~ ~
iI
1 1iH i
i
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
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KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Cuadro 10 Pruebas baacutesicas a realizar en aceites para motor
TIPO DE PRUEBA
APARIE NCI A OLOR AGUA POR CREPITACION AGUA POR DESTI LAC ION VISCOSIDAD 40uC PUNTO DE INFLAM AC ION DILUCION POR COMBUSTIBLE INSOLUBLES EN PENT A NO CONTENINDO DE CENIZAS METALES DE DESGASTE CONTENIDO DE GL YCOL ANAlISIS INFRAROJ O NUMER O DE NEUT RAL IZAC ION NUMERO TOTAL BASE T B N
ME TODO
A S T M
0 -95 0-445 D - 92
D - 322 0 - 893 D - 874
0 - 2982
D - 664 D - 2896
UNIDA D
VOL eSI uC
VOL PESO PESO
ppm VOL
GAS OLINA
X X X
(a) X X
(b)
-shy-shyX
(e ) -shy
---shy
TIPO DE MOTOR GA SOLINA NATRUAL
X X X
(a)
X -shy-shy-shy-shyX
(e)
(d )
---shy
DIESE L AUTOM OTO R
X X X
(a )
X
X -shy-shy-shyX
(e )
-shy(e) X
DIE SEL MA RINO
X X X
(a )
X X -shyX X X -shy-shy-shyX
(a) DETERMINAR SOLO SI LA PRUEBA POR CREPITACION ES POSITIVA (b) DETERMINAR SOLO SI EL PUNTO DE INFLAMACION YIO EL VALOR DE VISCOS IDAD ES BAJO e DETERMINAR SOLO SI HAY PRE SENCIA DE BORO Y SODIO EN EL ANALlS IS DE METALE S (d) REALIZAR PARA DETERMINAR OXIDACiOacuteN YIO NITRACION (e) DETERM INAR SOLO EN MOTORES CRITICOS O CUANDO SE PRE SENTE NIIVELE S BAJOS DE ADI TIVOS
Fuente (Buitrago 1992)
5
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
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Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
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La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
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EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 11 Pruebas de laboratorio a los aceites usados de motores de combustioacuten interna
Tipo de Prueba Meacutetodo Estaacutendar
Gravedad especiacutefica y API Viscosidad Dilucioacuten por combustible Nuacutemero de neutralizacioacuten Insolubles en pentano y en benceno Punto de inflamacioacuten y de combustioacuten Demulsiacutebilidad Anaacutelisis espectrograficos (P PM) Porcentaje de cenizas Diferencial infrarrojo
0287 - 55 O 88 Y 0445 0322 O 664 - 58 Y 0874 - 58T O 893 - 60T 0922 - 57 o1401y02711
0874
Fuente (Benitez 1992)
Se han establecido en las mismas normas que rigen la realizacioacuten de las pruebas las variaciones permisibles para las propiedades analizadas ( ver cuadros 1213 14 Y 15)
Igualmente en la figura 8 se representan los valores de las pruebas para su posterior anaacutelisis
1511 Porcentaje de cenizas
Indica el desgaste de las diferentes partes del motor y la eficiencia del trabajo de los aditivos en el aceite este porcentaje aumenta ademaacutes de las partiacuteculas de desgaste por el polvo atmosfeacuterico y las sales de combustioacuten Se da como valor maacuteximo permisible 010
1512 Nuacutemero de neutralizacioacuten
Aumenta debido a la oxidacioacuten o alteracioacuten de los aditivos que indican la presencia de aacutecido aunque algunos de ellos no son corrosivos
SJ
CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
54
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
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--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
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Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
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CUADRO 12 Variaciones Maacuteximas Permisibles en la Viscosidad de los aceites para motores de combustioacuten interna
Variacioacuten Meacutetodo Tipo de Motor de la estaacutendar viscosidad ASTM Gasolina Diesel Diesel Diesel Gas
para para automotores ferrocarri I mannos
Incremento maacuteximo permisible en su SSUA + 100degF 0445 50 35 25 35 50
Incremento Maacuteximo permisible en SSUA + 2100F 02161 35 25 10 25 25
Disminucioacuten maacutexima perm isible en SSUA + 100degF 25 25 25 25
Fuente (Benitez 1992)
CUADRO 13 Valores miacutenimos permisibles del TBNPH yagua de aceites para motores de combustion interna
VARIA BLE TIPO DE MOTOR
Gasolina Diesel para Diesel para Gas motores ferrocarril
TBN 0 5 2 2 2 PH 4 6 5 3 H20 Q2 Q2 02 011
Fuente (Benitez 1992)
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CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
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RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
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() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
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MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
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Fuente (Buitrago 1992)
20 111
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o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 14 ANALlSI DE ACEITES USADOS LI MITES CONDENATORIOS -~-~-----~80D~-~--~~oro~sl~ MO --~-- ~R~E~S M~ R=ES~T MOTOR~E~~~T=O~RES MO~T~O ~-~O~T~O- -~
l TIPO DE PRUEBA ASTM UN IDAD AGAS FERROCARRIL EMD FERROCARRIL MARINOS 1
ALCO y ESTACION- _ ___ bull o _ _ _ _ ----_ bull = _
ViSCOSIOA-O- --- shy
~ IEri~~~~~~~~=-- D-44~ cS -=r~ ~~~--i-- iexcliexcl- ~ E-- - 100 ~middot~DisMINUCi6N- 25 10 15 15 20 -----j
- DiLUCIONtildePOR COMsvsfiBLi- -0 -322 - r6L- -- --- 20 3-0 - - --
=~ co~Niordm9 OE ~GU~ Max~_~ -middotD=95 _~VO~~ ~middot - ij2 _ __o~=-=- --01 02--middot- ------05== PU~TOpE INFLAM REDU~~ ~ax 0-92 ~J~L 20 _ _ __2l_ _ _~ordm-___ --l_ _ _ __ o _ -----j ordm
RESERVA AlCAUNA TBN 0-666 mg KOH 40 3 0 4 0 0 - 2982
-~_~~t~~~~ ordf~~~~_~ ~~ _~1--D-89~ PESO =-=-~--~ ~~ - -+ ~l=I_-~~middot---[---=~~---_~~LQ~ordm-ordf- ~~~ordmACJordm~ ~~uL __ _ _ __ 10
SEDIMENTOS Max VOL 025 middot- - - - siLfCIOMax p pm- 20 - ---15- --shy 10-=1-- --~ordm==__~_=-_j-__- METALEs DE OEsGASiEmiddotMax - middot- - -----middot- - middotmiddot -- - - shy
- =~ = Hi~~lK)~-=----= _-- _==- =pe1~ _1ordm~_=-=- ~ 1lt0 -==-==~~100-- ---middot--sordm -=-===J_~~ _ ___ ~9-ordf1~ _ oo _ _ ~~ ___ ~ordm __ 50 __ ~ordm_ __ ~ordm___ ___ ~ordm__
___~y~I~Iordm_ __ __ ~___ _ pp_m ___5ordm __ __ _ __ ~ _ _ _J __ ____ ~ordm _____ _O_ _ _ _ ___ _ _ PhordmMO ____ _ r~~ _ _ 50 __ 50 200 20 _ 100_ I
ZINC _ __ _____ _e~ _ 10 _ __~LAJA__=____ ______~~ ___ __ _ ~_ 5 _
__ CRQ~O _ eJm ___ 50 20 1-_ _ ~______40 _ E~I~J9____ _ _ PJ~
() RESIOUOS OE OXIOACION = INS PENTANO - INS TOLUENO
Fuente (Buitrago 1992)
0 lrt
CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
T A ~~ M O~2082 -iquest~-~~OLUBLES PENTANO M 15 10
INSOLUBLES TOLUENO~bull __ 0-103 PESO ~~ A E610ljeisOXlDACION M~I- 10 _ ___~i0IMEordmS Lln ~OL 0 2
MOTOHES MOTOIlES M OETROIT OEIIlOIT (
2 TlEM~Qsect ~~~ordm-~ _
E1uOTonE P IIA CK
-shy- - -
40 ~- --shy111 111 ----shy _ _ o _ _ _
~------~
40--__ -111 _--1~_ -shy- -shy2 l 25 _---shy0 3 03 ---shy
_1 Of2Q _ 102 0
~
10 ordm-shy ____o_o -
- ---shy -
NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
Lshy - ~ ~~ __ ~QIordm~ QA~OLl~~
- - 1_ - ~C __ C
_ __ 1~~0 _ _--~ __ ~~~ 20
ID -
---------middotmiddot__ ~~----l--~-- I=--=~ ~~ -- --~ -__ - ---~~--~ - - --shy
-shy _-_Q
l 0
1---deg1 _ _ _ _ o __C~ __I_ _ O_2__ 20
=-==L _ ~~ =-0 35 --- shy- 1shy- n~- -[ U~
--shy ---1shy- - _shy --~----I~O~iexcliexcl-___-fEN~~ Llu D-~~~~ 10 o e ------_
--_ _ _BIUCIQ n ppm 20 111 20 =~t =~~=J 15 1- I~~-=-~L 15--middot1----1 20 METALES DE DESGASTE M
------HJ~~RO =--shy- ----shyp-pm__ lOO ~ordf-- lOO lOO ~--- - --- ~- I --~t--middot-I - ---shy t--~-- ___~~~~0o~~- ~-==11= 1~0~ -~ _ ~kl ~ _1~ -_ =U ~_ _~L- i --~ i-shy j~__ __ ____ Zlfmiddot~_________ _ E~ _ _ ____ ___ _ _
____~P~TA -----~-~P) ~IPlm~j--~-_t---7~- _ __ ~~-j--
- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
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18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
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Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
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Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
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Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
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Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
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CUADRO 15 ANALlSIS DE ACEITES USADOS LIMITES CONDENATORIOS
I METOOO UOTORES MOTORES
TIPO OE PRUEBA ASIM UNIDAO DIESEL CUINS GENERAL --shy
VISC0910AD 6i40~INCAEMENTO 35 20
--J 40 CQ~~[NUCI~~ 0-44~ eSI 211 20 __OjOO ~t~9tEacuteE~TO__ 211 -~ _ _ 0 10O~LQISMINUCION 211 20
DILUCION POR COBUSTIBlE l-=Wshy~~ 110 11 0 =fQfI~~DO DE AGUA 0-1111 VOL 02 0 2
PUNTQ OE~FLAM REQl~Llu 0-112 ~J~L 20---=---shy ~8ER~~~lCAlINA TBN D-eee mgKOH 211 20 --shy-
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NOROIJERG ELECTIlI WORflIING A ampfOTOnES- GENEnA~- ampfOTonES ampfOTonEs
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- f~~~~-________ -i~___~--~c=-~L - JL_ ~ shy ~ == J ~_ k~~l _ -~ordf-=I --~ _-r____l~--(i RESIDUOS DE OXIDACION A INS PENTANO - INS TOWENO
Fuente (Buitrago 1992)
20 111
~-= J_~_ ___ ____bull_ _ _4_0__
S6
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o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
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no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
--l
57
o o o w E a o ~
o 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
KILOMETROS
CARACTERISTICAS
-o-VISCOSIDAD -o-TB N HIERRO ---INSOLUBLES
FIGURA 8 Anaacutelisis de resultados
Fuente (Buitrago 1992)
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
1152 Programa de Muestreo
Para llevar a cabo un programa de muestreo de aceites en determinado grupo de equipos es importante considerar varios factores
~ 521 Inventario de equipos
En eacuteste debe especificar Tipo de equipo marca modelo serie identificacioacuten interna condiciones de funcionamiento lubricantes que se utilizan cuaacuteles se van analizar debido a su importancia y cqstos y ademaacutes datos que el encargado del mantenimiento crea necesario adiciollsr
NOTA algunas empresas disponen de programas de mantenimiento en los cuales se tiene completamente identificada la maquinaria existente asiacute como programas sistematizados de lubricacioacuten es de gran utilidad disponer de esta herramienta que nos va a facilitar tanto el inventario de equipos como el control de anaacutelisis de aceite
1522 Intervalo para toma de muestras
Se debe establecer una cartilla para cada unidad bajo control En la seleccioacuten de los intervalos para toma de muestras se sugiere usar las recomendaciones del fabricante en cuanto intervalos de cambio tomando muestras en el 50 y 100 del periodo indicado De acuerdo con los resultados obtenidos se pueden establecer con mayor precisioacuten los periacuteodos de muestreo
En equ ipos con sistemas centralizados y grandes depoacutesitos se puede realizar la toma de muestras por periacuteodOS de tiempo 500 horas 1000 horas 2000 horas etc
1523 Toma de muestras
Para evaluar en forma vaacutelida la condicioacuten de un aceite usado resu lta de importancia criacutetica la praacutectica del muestreo Solo se puede llevar a cabo un anaacutelisiacutes cuyo significado tenga importancia cuando la muestra examinada es representativa del material que nos interesa
Como el aceite el agua la suciedad los residuos metaacutelicos etc forman una mezcla heterogeacutenea se debe prestar cuidadosa atencioacuten a la forma en que se obtiene la muestra
La Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) y el Instituto Americano de Petroacute9o (API) tienen un meacutetodo astoilndar conjunto para el mueamptreo del petrOacuteleo y sus derivados (ASTM O 4057 Y API Estaacutendar 2546) que abarca procedimientos aceptados por la industria Aunque estaacuten destinados a productos
58
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
no usados muchas de las teacutecnicas y precauciones se aplican tambieacuten a los lubricantes usados
- 524 Recomendaciones
Las siguientes recomendaciones pueden ser muy uacutetiles en la obtencioacuten correcta de muestras
Antes de tomar la muestra y slemprG y cuando se use tuberiacutea de escape para su obtencioacuten se deberaacuten sacar de la tuberiacutea los residuos de cualquier fluido estancado que haya en ella
Obtener la muestra cuando el equipo esteacute funCionando en condiciones de equi librio o inmediatamente despueacutes de haber parado
Emplear solo embaces limpios y secos
Limpiar el aacuterea alrededor del sitio en donde se va a toma r la muestra para eVitar contaminacioacuten del aceite
Tomar las muestras siempre de la misma forma para obtener resultados comparables
Tomar una cantidad apropiada de aceite de tal forma que sea suficiente para correr todas las pruebas necesa rias (generalmente un (1) litro es suficiente)
Los recipientes deben ser sellados de inmediato y hermeacuteticamente En aquellos casos en los cuales se toma la muestra de un sistema debido a dificultades de funcionamiento es importante incluir una muestra por separado de cualquier depoacutesito o lodo si es que lo hay para ayudar a establecer la fuente del problemas
Enviar la muestra al laboratorio lo maacutes pronto posible
~ 152 5 Identificacioacuten de muestras
Es de vital importancia co locar una etiqueta a la muestra con fines de identificacioacuten especialmente cuando se van a manipular muacuteltiples muestras
La siguiente es una relacioacuten de la informacioacuten que se debe suministrar para un anaacutelisis correcto y un diagnoacutestico de fallas
15251 Informacioacuten sobre un lubricante bull Nombre del producto Marca grado si es mezcla
porcentaje proximdo de cada componente
59
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
Fecha de la toma de la muestra Fuente de origen Carter tanque de sedimentacioacuten
liacutenea etc Cantidad de aceite en el sistema Consumo aproximado Tasa de relleno bull Duracioacuten del servicio activo Horas
Tiempo del aceite en servicio (fecha de llenado) Periacuteodo de servicio normal Fecha de la uacuteltima muestra Condiciones anormales
observadas en aquel momento
15252 Informacioacuten sobre el equipo
Marca y modelo
bull Funcioacuten que desempentildea Compresor bomba etc
Potencia de motores o bombas del sistema velocidades (KW HPRPM)
Presiones de funcionamiento
Purificacioacuten del sistema si existe
Condiciones de funcionamiento ambiente temperatura etc
Ultimos cambios del equipo que puedan afectar el sistema naturaleza y razoacuten del cambio
11525 3 Razones para presentar la muestra
Inspeccioacuten rutinaria
Otras Especificar
16 Importancia de la lubricacioacuten
Los costosos y complejos equipos agroindustriales e industriales que requiere los modernos procesos de fabricacioacuten o las diversas maquinas de uso agriacutecola no podriacutean funcionar sin el beneficio de una correcta lubricacioacuten El costo de este resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda proteccioacuten
60
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
La utilizacioacuten del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios
Reduce el desgaste de las piezas en movimiento
Menor costo de mantenimiento de la maacutequina
Ahorro de energiacutea
Reduce el ruido
Mantiene la produccioacuten
1 7 Factores que afectan la lubricacioacuten
El desempentildeo de un lubricante se ve afectado por vanos factores
171 Factores de operacioacuten
La ca rga
La temperatura
La velocidad
Posibles contaminantes
172 Factores de disentildeo
Material empleado en los elementos
Textura y acabado de las superficies
Construccioacuten de la maacutequina
Meacutetodos de aplicacioacuten del lubncante
En la figura 9 y 10 se ilustran como acabad o de las superficies como factor de disentildeo condiciona el espesor de la peliacutecula lubricante que debe formarse entre dos superficies e igualmente el tipo de aceite a utilizar
61
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
EN SUPERFICIES CON BUEN ACABA DO UN A PELlCULA FINA ES SUFICIENTE
-EN SUPERFICIES MAL ACABADAS SE NECESITA UNA PELlCULA GRUESA
Z2fSjjsectfj[~~g~~A
FI GURA 9 El Espesor de la peliacutecula lubricante esta en funcioacuten del acabado de la superficie metaacutelica
Fuente (Albarraciacuten 1993)
D SLIZAMllNTO
Ac eite mineral puro Lubrlcante EP
[STACIONARIO
FIGURA 10 Condiciones de extrema presioacuten
Fuente (Mobil)
62
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
18 Formas de reducir el desgaste
Utilizar los lubricantes apropiados para las diferentes condiciones de operacioacuten
Frecuencia de lubricacioacuten oportuna con el fin de determinar los cambios de aceite y reengrase correcto
Establecer programas de mantenimiento preventivo o productivo incluyendo principalmente la limpieza o el cambio de los filtros de aire combustible y aceite
19 Origen y clasificacioacuten de los lubricantes
La clasificacioacuten de los lubricantes resulta verdaderamente compleja no solo por ser casa diacutea mayor y mas extensa la gama de los mismos sino que pueden agruparse seguacuten distintos sistemas
Hoy diacutea los lubricantes utilizados tienen diversas procedencias que les confieren calidades caracteriacutesticas y aplicaciones bien diferenciadas esto ha permitido esquematizar la siguiente clasificacioacuten
Seguacuten origen Son naturales o sinteacuteticos de los primeros se puede establecer su procedencia Del reino animal vegetal o mineral
Seguacuten su estado fiacutesico Gaseosos liacutequidos pastosos o plaacutesticos y soacutelidos
De acuerdo a su composicioacuten quiacutemica En organismos e inorgaacutenicos
De acuerdo con sus componentes En compuestos quiacutemicQ~ mezclas y compuestos homogeacuteneos y heterogeacuteneos --
Seguacuten su consistencia estrechamente relacionada con su composicioacuten lo cual da lugar a su facilidad o no para fluir
Seguacuten su viscosidad asociada con la anterior
Seguacuten su uso Motores transmisiones cojinetes sistemas hidraulicos (automotrices e industriales)
A continuacioacuten se hace una resentildea mas detallada de la procedencia y clasificacioacuten de los lubricantes (Ver cuadro 16)
63
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
65
CUADRO 16 Clasificacioacutenn seguacuten su procedencia
DE ORIGEN ANIMAL
EzladQ EiacuteziQQ DezigD~Qioacuten AQlicacioacuten
Grasas para rodamientos Cera de abejas iexcl Preparaciones antiherrumbre y
grasas complejas shy
Soacutelidos Estearina Aceites Compuestos compound Banco de ballena Grasas mixtas r Grasas duras
shyPreparacioacuten de aceites( compound
Liacutequidos Aceite de tocino fluidos de aceites solubles lubricacioacuten en
Aceite de pezuntildea de mecaacutenica de precisioacuten relojeriacutea shybuey etc
carnero o caballo Glicerina Compresores de aacutecidoc arboacutenico a(
baja temperatura shy
DE ORIGEN ANIMAL
Estado Fiacutezico
Liacutequidos
Pastosos
Designadoacuten
Aceites de pescado
Aceites de esperma der ballena
shy
Sebos
Lanolina
AQlicacioacuten
Preparacioacuten de aceites compound
Preparacioacuten de pieles Juntas y correas de cuero etc
Preparacioacuten de grasas consistentes
Productos anti-herrumbre
uacute4
DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
shy
Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
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DE ORIGEN VEGETAL (Continuacioacuten)
EstadQ FiacutesicQ
SoacutelidQS
Liacutequidos
PastQsQs ~
Desig nacioacuten
Resinas y ceras vegetales r Aceites secativQs (aceites de linQ)
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Aceites semisecativos (algodoacuten colzaetc)
Aceites no secativos
Aceites de palma y ( palmiste
I
( shy
Aceites de copra y aceites de coco
Aplicacioacuten
Grasas agriacutecolas Aceites aislantes de Impregnacioacuten
Realmente no como lubricantes SlnQ como aglomerantes en tierras de fundicioacuten juntas metal-metal (turbinas
Anti-herrumbre preparacioacuten de compound previo marinos por ejemplo- son muy empleados
Poseen gran untuosidad (ricino) se emplean en severas condiciones motores especiales de competicioacuten unidos a aceites minerales preparacioacuten de liacutequidos para frenos etc
Preparacioacuten de aceitescompound grasas consistentes
Preparacioacuten de aceites compound y productos mixtos
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