2 Tribologia Industrial

LUBRICACIÓN Y TRIBOLOGÍA INDUSTRIAL Dr. Jony Lazo

INTRODUCCION La tribología se define como el estudio de la fricción, el desgaste y la lubricación que tienen lugar durante el contacto entre superficies sólidas en movimiento. La importancia de la lubricación apunta hacia la optimización del funcionamiento y el aumento de la vida útil de la maquinaria y equipos, disminuyendo así los costos por recambio de repuestos y paros de máquinas.

DEFINICIÓN DE FRICCIÓN: Fricción es "la resistencia al movimiento relativo entre dos superficies cualquiera en contacto directo". EJEMPLOS: • Caminar. • Encender un fósforo. • Un automóvil andando.

Fricción a nivel Microscópico.

VALLES

MONTAÑAS O PICOS

AREA DE CONTACTO APARENTE: A = Largo x ancho de la pieza

• Fuerza de Fricción: Fuerza que se opone al movimiento. • Pérdida de energía mecánica durante el inicio, el desarrollo y el final del movimiento relativo entre dos zonas materiales en contacto.

•La fuerza de Fricción genera: 1.Aumento en la temperatura. 2.Perdida de Potencia en máquinas. 3. Enmohecimiento de piezas.

F=µxN

LA UNICA FORMA DE EVITAR EL CONTACTO CONSISTE EN INTERPONER ENTRE LAS SUPERFICIES UN MEDIO QUE LOS SEPARE FISICAMENTE.

TIPOS DE FRICCIÓN: INTERNA Ocurre entre las partículas de un mismo cuerpo. – Atracción intermolecular.

EXTERNA Se presenta entre superficies diferentes. Tipos: • Fricción de deslizamiento. • Fricción de rodamiento (rodadura). • Fricción de rotación.

de

cuerpos

Pérdida de energía mecánica durante el inicio, desarrollo y final del movimiento relativo entre dos zonas de materiales en contacto. INTERNA

EXTERNA

SEGÚN LAS CONDICIONES DEL CONTACTO

DESLIZAMIENTO

RODAMIENTO

FRICCIÓN ESTÁTICA FRICCIÓN DINÁMICA FRICCIÓN

ROTACIÓN

DE CHOQUE

FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA FRICCIÓN:

1. CARGA: Factor no controlable. - Su propio peso. - La potencia que transmite.

2. NATURALEZA DE LOS MATERIALES: Estructura molecular. 3. ACABADO SUPERFICIAL: Mayor rugosidad mayor fricción; superficies más pulidas la disminuyen.

FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA FRICCIÓN (CONT): 4. GEOMETRÍA DE LOS CUERPOS: Cuerpo esférico ó cilíndrico se desplaza más fácil.

5. TOLERANCIA INADECUADA: Excede de los parámetros establecidos de calidad. 6. TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO Altas temperaturas dilatan las superficies. 7. LUBRICACIÓN Lubricante BIEN seleccionado y BIEN aplicado disminuye la fricción.

Fricción: ¿Cómo se reduce?: • PULIENDO LAS SUPERFICIES. • CAMBIANDO EL DESLIZAMIENTO POR EL RODAMIENTO.

• INTERPONIENDO UNA PELÍCULA LUBRICANTE.

DESGASTE: • PÉRDIDA Ó DESPRENDIMIENTO DE MATERIAL DE LAS SUPERFICIES A CAUSA DE LA INTERACCIÓN DE LAS RUGOSIDADES SUPERFICIALES.

TIPOS DE DESGASTE: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

ADHESIVO. ABRASIVO. EROSIVO. CORROSIVO. POR PICADO (PITTING). POR CAVITACIÓN. POR FATIGA SUPERFICIAL. POR CORRIENTE ELÉCTRICA.

1. DESGASTE ADHESIVO: • LAS RUGUSIDADES CHOCAN ENTRE SÍ, SE ADHIEREN Y FINALMENTE SE ROMPE LA MÁS DEBIL. Se presenta por que se revienta la película lubricante por: - Agotamiento de la película lubricante. - Equipos mal lubricados.

2. DESGASTE ABRASIVO: Presencia de partículas abrasivas (arena, polvo) mayores al espesor mínimo de la película lubricante, entre las superficies, las cuales se incrustan y actúan como herramienta de corte, removiendo material de la otra superficie. Control: - Cambio de sellos y empaquetaduras. - Filtrando el aceite.

EJEMPLOS DE DESGASTE ABRASIVO:

3. DESGASTE EROSIVO: • Partículas abrasivas en suspensión, menores al espesor mínimo de la película lubricante, erosionan las superficies. Uso de aceites lubricantes de mayor viscosidad a la recomendada.

4. DESGASTE CORROSIVO: • Desprendimiento de granos oxidados de las superficies. CAUSA: Contaminación del aceite ó de la grasa lubricante con agua, ácidos, combustibles u otros productos oxidantes.

DESGASTE CORROSIVO:

DESGASTE CORROSIVO:

Corrosión con manchas superficiales en pista de rodamiento por exposición a humedad.

Corrosión en cojinete antifricción debido a agua en el lubricante.

5. POR PICADO (PITTING): • Los granos oxidados que se desprenden, se introducen en otros sectores de las superficies produciendo pequeños orificios.

MECANISMO DE ACCIÓN:

PIEZAS DAÑADAS POR PICADO (PITTING):

ELEMENTOS RODANTES DAÑADOS POR PICADO (PITTING):

6. DESGASTE POR CAVITACIÓN: • Burbujas de vapor dentro del aceite lubricante, al hacer implosión, las superficies son atacadas presentando degradación superficial.

MECANISMO DE ACCIÓN:

EFECTOS DE LA CAVITACIÓN:

EFECTOS DE LA CAVITACIÓN:

7. DESGASTE POR FATIGA SUPERFICIAL (SPALLING): • Esfuerzos cíclicos de tensión, compresión y cortante sobre superficies en contacto. CAUSAS: - Desalineamiento de las superficies en contacto. - Excesiva fuerza de empuje. - Excesivos esfuerzos de contacto.

FATIGA SUPERFICIAL (SPALLING):

8. DESGASTE POR CORRIENTE ELÉCTRICA:

• Salto de energía eléctrica por polo a tierra mal conectado ó por corrientes parásitas. • Es ocasionada por sobrecargas eléctricas por exceso de exigencia de potencia y se funden los materiales. • Se desgasta sobre todo en el aislamiento del conductor, en las bobinas.

DESGASTE POR CORRIENTE ELÉCTRICA: Desgaste en Retenes y Baleros por Vibración y mala alineación del motor con la carga a mover.

PROBLEMAS OCASIONADOS POR EL DESGASTE: 1. 2.

2. 4. 5.

Reducción en la producción - Paros. Mayor posibilidad de accidentes por roturas de equipos u otras piezas. Vida útil de los equipos más corta - Mayor consumo de repuestos. En motores de C.I, aumenta la pérdida de potencia y el consumo de combustibles y de lubricantes. Mayores costos operativos.

FORMAS DE REDUCIR EL DESGASTE: 1.

Utilizando los lubricantes más apropiados para las diferentes condiciones de operación.

2.

Frecuencias de lubricación adecuadas, cambios y reengrases correctos, según normas establecidas por la Empresa.

3. Buenos programas de M.P. - Inspecciones periódicas. - Cambio de filtros, sellos, empaquetaduras retenedores y graseras en mal estado.

FORMAS DE REDUCIR EL DESGASTE: (Continuación) 4. 5.

Buenos programas de: Aseo. Ajuste. Lubricación. No sometiendo el equipo a condiciones más severas y críticas a las del diseño.

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA LUBRICACIÓN: 1. Cada máquina requiere una lubricación en particular de acuerdo con las condiciones de operación. 2. Elementos de máquinas físicamente iguales pero sometidos a condiciones de trabajo diferentes, requieren lubricantes diferentes. 3. Los lubricantes seleccionados deben tener las características y propiedades físico-químicas necesarias para el buen funcionamiento.

FUNCIONES DE LA LUBRICACIÓN: El objetivo de la lubricación es crear entre dos superficies, una PELÍCULA de una sustancia llamada “LUBRICANTE” con propiedades especiales que cumpla las siguientes funciones:

FUNCIONES: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Reducir la fricción (reducir la pérdida de energía). Reducir el desgaste. Ayudar a evacuar el calor generado. Facilitar la evacuación de impurezas. Controlar la corrosión. Sellar. Permitir un funcionamiento suave, silencioso y preciso. Amortiguar golpes.

FACTORES A TENER EN CUENTA PARA SELECCIONAR Y APLICAR UN LUBRICANTE: 1) DE OPERACIÓN: a) Velocidad.

b) Carga. c) Temperatura. 2) DE DISEÑO:

a) Cálculo y fabricación de la máquina. b) Materiales utilizados. c) Acabado superficial del mecanismo.

d) Sistema de aplicación del lubricante.

Factores que Afectan la Acción del Lubricante: 1. El agua. 2. Disolventes. 3. Contaminación por materiales sólidos. 4. Contaminación por malos hábitos de lubricación.

Película Lubricante: La película del lubricante debe ser lo suficientemente gruesa para separar completamente los componentes. Es posible determinar el espesor de la película lubricante si se recurre a una serie de expresiones matemáticas determinadas empíricamente en base a la viscosidad.

Película Lubricante (Clases): CAPA – LÍMITE. LUBRICACION HIDRODINÁMICA.

LUBRICACION ELASTOHIDRODINÁMICA.

Lubricación por capa límite:

MOLÉCULA

Cuando el espesor de la película de lubricante es igual a la molécula individual del aceite esta solo estará recubriendo parcialmente las superficies, dejando al descubierto la mayor parte de ellas y por lo tanto la fricción es sólida.

Expresiones Matemáticas: Fuerza de Deslizamiento:

= Es la fuerza de deslizamiento entre una placa rectangular con respecto a otra simétrica a la primera (Newtons). = Es el espesor de la película del fluido (m). = Es la Viscosidad dinámica (Pa*s). = Se define como la velocidad de deslizamiento de las placas (m/s). = Es el área de contacto de la placa (m2).

Expresiones Matemáticas: Fricción en Rodamientos lubricados: = Se define como el espacio de juego radial entre el rodamiento y la flecha. = Es la fuerza de fricción en el rodamiento lubricado. = Es la velocidad superficial de la flecha en el rodamiento.

= Es la Viscosidad dinámica. = Se define como el conjunto del área de lubricación. = Es la longitud del rodamiento.

= Se define como el diámetro de la Flecha.

Lubricación Hidrodinámica: Se

obtiene cuando dos superficies están completamente separadas por una película coherente de lubricante . El espesor de la película excede así las irregularidades combinadas de las superficies. El coeficiente de rozamiento es bastante menor que en la lubricación por capa límite. La lubricación hidrodinámica evita el desgaste de las partes en movimiento , ya que no hay contacto metálico entre ellas.

Lubricación Elastohidrodinámica: Esta condición se obtiene en superficies en contacto fuertemente cargadas (elásticas),esto es, superficies que cambian su forma bajo una carga fuerte y vuelven a su forma original cuando cesa la carga. Son un buen ejemplo los rodamientos de bola.

Espacio entre rodamiento y Flecha: ESPESOR DE LA PELÍCULA DE ACEITE LUZ DE ACEITE

EJE DETENIDO

INICIO DEL MOVIMIENTO

EJE ESTABILIZADO

Clase de Lubricantes de acuerdo a su Estructura Molecular: 1.

Gaseosos: -Aire, CO2, N2, Metano, etc. 2. Líquidos: - Agua - Aceite: - Animal - Vegetal - Mineral - Sintético 3. Semisólidos: - Grasas 4. Sólidos: - Grafito

Aceites lubricantes de origen animal: SEBO VACUNO

ACEITES ANIMALES

SEBO PORCINO

PESCADO

Aceites de origen vegetal RICINO COCO

E

JOJOBA OLIVA

PALMA ACEITES VEGETALES

MANI GIRASOL NABO LINO

{ W

Tipos de Aceites Lubricantes 1. ACEITE MINERAL Compleja mezcla de hidrocarburos que resulta de la destilación del petróleo. El aceite se emplea, generalmente, cuando la velocidad o la temperatura hacen imposible el uso de la grasa. VENTAJAS

Se adapta mas fácil a todas las partes de la maquina.

Es mas fácil de manipular en el llenado y vaciado. Se controla mas fácil la cantidad.  Se puede utilizar una mayor variedad de métodos de aplicación.

Aceites de origen mineral

Proceso obtención de Aceites lubricantes minerales Gas

Petróleo crudo

Gasolina Kerosén Aceites combustibles Bases lubricantes

Obtención de aceites básicos

Residuos Tratamiento de Hidrógeno

Desparafinación

Tratamiento Con fenol

Bases lubricantes •Ligeros

Desasfaltización

Aditivos

•Medianos

Nota: Los aceites lubricantes y las grasas son compuestos formados por una base aceitosa y un conjunto de aditivos.

•Pesados

Envase final

Tipos de Aceites Lubricantes 2. ACEITE SINTETICO Es un tipo especial de lubricantes. Se elabora a partir de reacciones químicas, de varios materiales para producir un fluido, con propiedades especificas y muy superiores a los aceites minerales Los aceites sintéticos se emplean en casos muy especiales donde la lubricación a base de hidrocarburos es ineficaz o se requiere alargar las frecuencias de lubricación.

Aceites sintéticos Son obtenidos mediante reacción química de componentes de bajo peso molecular, para formar moléculas más grandes, que permiten manejar condiciones de operación mas severas, tanto de velocidad carga y temperatura.

ACEITES LUBRICANTES

LOS ACEITES MEZCLAS DE:

LUBRICANTES,

SON

BASES LUBRICANTES + ADITIVOS

Los aditivos son productos químicos que les incrementan a las bases lubricantes, algunas de sus características naturales o bien les incorporan otras características que no poseen y que son necesarias para una buena lubricación.

BASES LUBRICANTES

BASES LUBRICANTES MINERALES: Derivados del petróleo

BASES LUBRICANTES SINTÉTICAS: Poliésteres Polialfaolefínas Polibutenos

ADITIVOS

Mejoradores índice de viscosidad Antidesgaste Detergentes-Dispersantes Demulsificantes Antiespumantes Anticorrosivos Antioxidantes Depresores de la congelación Etc.

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS DE LOS ACEITES LUBRICANTES

1. Viscosidad La viscosidad es una de las propiedades más importantes de un lubricante y más fácil de percibir. Se define como la resistencia que opone un liquido para fluir libremente Esto se debe al rozamiento que ocurre entre las diferentes capas cuando un líquido se pone en movimiento. Se mide con un VISCOSÍMETRO

Viscosidad EJEMPLO DE LA VIDA REAL

AGUA

MIEL

La temperatura afecta la Viscosidad: - Al aumentar la temperatura, viscosidad disminuye.

la

- Al disminuir la viscosidad aumenta.

la

temperatura,

TIPOS DE VISCOSIDAD 1. VISCOSIDAD ABSOLUTA a) Sistema métrico: Poise = (DINA x s / cm2) b) Sistema Inglés: Reynolds = (lbf x s/pulg2) c) Sistema internacional: Pa x s (Pascal x segundo) 2. VISCOSIDAD CINEMÁTICA Viscosidad Absoluta / Densidad - Stoke = (Poise / (gr/cm3) - Centistoke (cSt): centipoise/(gr/cm3) = mm2 / s

OTRAS UNIDADES DE VISCOSIDAD 1. Segundos Saybolt Universal (SSU) 2. Segundos Saybolt Furol (SSF) 3. Centistoke (cSt) 4. Segundos Redwood Nº 1 (SR # 1) – (Standard) 5. Segundos Redwood Nº 2 (SR # 2) - (Admiralty)

6. Grados Engler

(0E)

TABLA DE EQUIVALENCIA DE LA VISCOSIDAD

PROPIEDADES FÍSICAS 2.

ÍNDICE DE VISCOSIDAD Resistencia que opone un aceite lubricante a cambiar su viscosidad con los cambios de temperatura (menor o mayor estabilidad de un aceite lubricante con los cambios de temperatura).

3.

GRAVEDAD ESPECÍFICA Y API Es la relación entre el peso de un volumen dado de un aceite y el peso de un volumen idéntico de agua a una temperatura estándar, por regla a 15,6 ºC (60ºF). Se determina por medio del hidrómetro

4.

RIGIDEZ DIELÉCTRICA Es la capacidad de aislamiento eléctrico de un aceite.

PROPIEDADES TÉRMICAS 5.

PUNTO DE INFLAMACIÓN O DE CHISPA

Es la temperatura mínima a la cual los gases formados se inflaman por un instante al aproximarle una llama, esta propiedad es muy importante en refrigeración debido a altas presiones y temperaturas, los aceites que mejor se comportan son los de bases nafténicas.

TABLAS DEL ÍNDICE DE VISCOSIDAD

PROPIEDADES TÉRMICAS 6.

PUNTO DE COMBUSTIÓN

Es la temperatura a la cual se forman gases suficientes para mantener una llama durante mínimo 5 segundos. 7.

PUNTO DE FLUIDEZ Es la temperatura máxima a la cual el aceite lubricante aún es un fluido y se define como la temperatura por encima de la cual el aceite se mantiene en su posición cuando se inclina el recipiente en el cual está alojado.

8.

PUNTO DE CONGELAMIENTO Y DE ENTURBIAMIENTO Es la temperatura más baja a la cual se observa la no fluidez del aceite cuando se enfría.

PROPIEDADES SUPERFICIALES 9.

DEMULSIBILIDAD Es la resistencia que presenta el aceite a emulsificarse con el agua cuando se encuentra en presencia de esta.

10. RESISTENCIA A LA FORMACIÓN DE ESPUMAS.

No dejar formar espumas al ponerse en movimiento.

ADITIVOS Son productos químicos que les incrementan a las Bases Lubricantes, algunas de sus características naturales o bien les incorporan otras características que no poseen y que son necesarias para una buena lubricación.

Aditivos del Aceite lubricante

Es el encargado de darle al aceite la propiedad de resistir las altas temperaturas sin llegar a descomponerse o formar reacciones químicas debido a la presencia de oxigeno y agua en los ambientes calientes .

Aditivos del aceite lubricante

Es el encargado de darle al aceite la característica de resistir la contaminación de agentes químicos, externos o producidos por la degradación del mismo debido al uso.

Componentes y aditivos del aceite

Este aditivo controla la formación excesiva de espuma cuando el aceite se encuentra sometido a movimientos bruscos y así evitar posibles derrames por el aumento del nivel.

Componentes y aditivos del aceite

Este aditivo contiene una combinación química la cual le imparte al aceite la propiedad de adherirse a la superficies metálicas formando una película adecuada y resistir grandes presiones.

Mejoradores del índice de viscosidad Mejoradores de índice de viscosidad PROPOSITO Aumentar el índice de viscosidad

FUNCIONES

Frío

Caliente

Los polímeros se dilatan con el aumento de la temperatura, contrarrestando el adelgazamiento del aceite.

TIPOS Poliisobutilenos, polímeros con nitrógeno, copolímeros, metacrilatos.

Adhesividad o Untuosidad PROPÓSITO Incrementar las características de adhesividad de los lubricantes, tornándolos mas “pegajosos”

FUNCIONES: Bajo condiciones de película delgada, evitan que el aceite se escurra. TIPOS:

Polímeros de Izó-butileno

Demulsificante PROPÓSITO

Aumentar la rapidez separación del agua

de

FUNCIONES Aumentar la tensión superficial para obtener gotas grandes de agua TIPOS Triclesil fosfato, Dodecil sulfonato de calcio....

Depresores del punto mínimo de fluidez PROPÓSITO: Permitir el flujo del lubricante a bajas temperaturas. FUNCIONES: Modifica la formación de cera TIPOS: Poliacrilatos, polímeros de hidrocarburos, polimétacrilatos, esteres poliméricos...

Aditivo Cera

Aditivos antidesgaste y de extrema presión PROPÓSITO Reducir fricción y desgaste. Prevención de ralladuras y fatigas de material. Sulfato de hierro

FUNCIONES: Reacción química con el metal para formar película con mayor resistencia al corte que la del metal anteponiéndose a éste.

Tipos: Sulfuros, xantanatos, ditiocarbonatos, dialquilditio carbonatos, ditiofosfatos de zinc.

Antioxidante PROPÓSITO Extender la vida útil del aceite

Oxidación: Reacción en cadena

FUNCIONES: Prevenir la reacción entre el oxígeno y los hidrocarburos, minimizando además el efecto catalizador de algunos metales en este proceso. TIPOS: Fenoles alquilados y bloqueados, diaril, dialquilditio fosfatos metálicos.

Clasificación de los Lubricantes Los aceites y las grasas lubricantes se clasifican de cuerdo a la actividad en la que se van a desempeñar, se dividen en:

1) Lubricantes Industriales (ISO)

2). Automotriz (SAE)

SISTEMA ISO ACEITES LUBRICANTES INDUSTRIALES Los clasifica según el Grado de Viscosidad (V.G), en cSt a 40°C Únicamente se relaciona con la viscosidad del aceite y no tiene nada que ver con su calidad El nombre del aceite va acompañado de un numero que indica la viscosidad en el sistema ISO. Ejemplo:

Tellus 68

Se tendrá que el aceite tiene una viscosidad de 68 cSt a 40C. La Mobil no utiliza la anterior norma. (Ej. el Mobilgear 632, el 632 no es grado ISO y su viscosidad real es equivalente a la de un grado ISO 320)

Clasificación de los Lubricantes: ISO El sistema ISO ha creado una serie de normas para la clasificación de

los aceite industriales, las normas están basadas en la viscosidad a unas temperatura estándar de 40 y 100 grados centígrados. Los grados de viscosidad son: 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 1000, 1500

Todo recipiente que contenga aceite debe estar marcado con:

XXXX XXXX

TELLUS 68 ISO 68

•Marca •Nombre •El grado Iso

CLASIFICACIÓN “AGMA”

• - Asociación Americana de Fabricantes de Engranajes - Clasifica los lubricantes para engranajes Industriales,

Las recomendaciones de lubricación en el sistema AGMA solo se utilizan para engranajes abiertos y reductores de velocidad.

LUBRICANTES AUTOMOTORES • En su clasificación organismos: •

-

• -

intervienen

tres

SAE que define la necesidad. API desarrolla el lenguaje al consumidor

• - ASTM Define los métodos de evaluación y los objetivos de la calidad.

LUBRICANTES AUTOMOTORES ClasificaciónUNIGRADOS SAE

A). LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

B). LUBRICANTES PARA CAJAS DE ENGRANAJES Y DIFERENCIALES

MULTIGRADOS

UNIGRADOS MULTIGRADOS

Clasificación de los Lubricantes: SAE El sistema SAE ha creado una serie de normas para la clasificación de los aceites automotrices utilizados en motores de combustión interna y en cajas de engranajes. Las normas se basan en la viscosidad a unas temperaturas estándar de 40 y 100 grados centígrados y están dadas por un índice.

SHELL SHELL

RIMULA D SAE 40

40

Todo recipiente que contenga aceite debe estar marcado con: •Marca •Nombre •El grado SAE

Aceites para motores de combustión interna Unigrados (monogrados)

Los aceites unigrados se caracterizan porque solo tienen un grado de viscosidad. (ver tabla) La letra W en algunos aceites unigrados significa Winter (invierno), lo que indica que son aceites que cuando están sometidos a bajas temperaturas no incrementan su viscosidad, sino que permanecen delgado, garantizando de esta manera, la correcta lubricación del motor.

MULTIGRADOS

Los aceites multigrados se caracterizan por que poseen un alto índice de viscosidad, lo cual permite que el aceite pueda ser recomendado para cubrir varios grados SAE de viscosidad. Así, un aceite como el 20W40 significa que a bajas temperaturas (mayores de -15C) se comporta como un aceite delgado SAE 20 W y a altas como un aceite grueso SAE 40. (ver Tabla)

CATEGORIAS DE SERVICIO API Aceites para Motores a Gasolina NIVEL DE SERVICIO SA SB SC SD

SE SF

SG SH SJ SL SM

CATEGORIAS DE SERVICIO API Aceites para Motores Diesel (ACPM) NIVEL DE SERVICIO CA CB CC CD

CD-II CE CF CF-2 CF-4

CG-4 CH-4 CI-4 CI-4 PLUS 2004

ACEITES PARA MOTORES DE DOS TIEMPOS (JASO)

JASO FA JASO FB JASO FC

Fuera del mercado Aceite mineral Semisintético, antihumo y ecológico

CLASIFICACIÓN SAE DE LOS ACEITES UNIGRADOS Y MULTIGRADOS PARA ENGRANAJES AUTOMOTORES GRADO SAE

75W 80W

85W 80 90 140 250

80W90 85W90

85W140

CATEGORIAS DE SERVICIO API

Aceites para Engranajes Automotrices NIVEL DE SERVICIO GL-1 GL-2 GL-3 GL-4

GL-5 MT-1

GL-6 (obsoleto)

GRASA LUBRICANTE Compuesto de:

LUBRICANTE + ESPESANTE

GRASAS LUBRICANTES GRASA Compuesto químico que por sus consistencia permite que la película lubricante permanezca mas tiempo en las superficies. Las grasas se emplean generalmente en aplicaciones que funcionan en condiciones normales de velocidad y temperatura.

VENTAJAS oSu instalación es mas sencilla oProporciona protección contra las impurezas oMenos propensa a derramarse oIdeal para puntos de difícil acceso

Espesantes y aceites de las grasas Tipos de jabón

Aceites

 Litio (jabón)

 Mineral > Parafínico  Sintético

 Complejo de litio (jabón)  Bentonita (arcilla)

> Polialfaolefinas > Glicol

TIPOS DE GRASA CARACTERÍSTICAS GENERALES Y SU USO DE ACUERDO CON LAS BASES DE JABÓN COMUNMENTE EMPLEADAS. ALUMINIO: CARACTERÍSTICAS: Suave, frecuentemente de apariencia fibrosa. Resistente al agua. Buena estabilidad estructural en operación. Usada hasta temperaturas de 71 C (160F). USO: Grasa para copas, para rodamientos de baja velocidad, chasis, etc. CALCIO: CARACTERISTICAS: Mantequillosa, resistente al agua. Buena estabilidad estructural en operación. Fácil aplicación con pistolas. Usadas hasta temperaturas de 77C (170F). USO: Grasa para copas, para chasis, bombas de agua y aplicaciones por pistola.

Consistencia Se usa para definir el grado de dureza de la grasa. “RESISTENCIA QUE OPONE LA GRASA A SER PENETRADA” La consistencia depende del tipo de espesante utilizado, de la temperatura de funcionamiento y de las condiciones mecánicas de funcionamiento

Clasificación de las Grasas Lubricantes La NLGI es el sistema encargado de normalizar todas las grasas lubricantes con base a su consistencia. Los grados de dureza van desde 000 (Consistencia blanda) hasta un Grado 6 (Consistencia dura)

CONSISTENCIA DURA

CONSISTENCIA BLANDA

Grado de consistencia NLGI (Penetrómetro Humboldth) National Lubrícant Grease Institute

La Consistencia significa “dureza” de una Grasa y se mide la distancia (0.1 mm) que penetra en su caída el cono en el laboratorio.

5 SEGUNDOS

25° C

150 GRAMOS

Grado de penetración NLGI 000 00 0 1 2 3 4 5 6

1/10=0.1mm 44.5-47.5 mm de penetración 40.0-43.0 35.5-38.5 31.0-34.0 26.5-29.5 22.0-25.0 17.5-20.5 petrolato 13.0-16.0 8.5-11.5

Características sobresalientes de una grasa Punto de goteo: Al someter la grasa a una temperatura, tiende a disminuir su dureza, provocando que se escurra peligrosamente, dejando a un rodamiento sin lubricación.

Definiremos al punto de goteo como la temperatura en la cual la grasa tiende a “licuarse” hacerse líquido, haciendo que una gota caiga de la copa en que se prueba.

Baño de Aceite en Temp. en °C

Aditivos de las grasas lubricantes

Componentes y aditivos de la grasa

Es el encargado de darle a la grasa la propiedad de resistir las altas temperaturas sin llegar a descomponerse .

Componentes y aditivos de la grasa

Es el encargado de darle a la grasa la propiedad de resistir la contaminación contra agentes químicos, externos o producidos por la degradación de la misma.

Componentes y aditivos de la grasa

Este aditivo contiene una combinación química la cual le imparte a la grasa la propiedad de adherirse a la superficies metálicas y resistir grandes presiones.

Este aditivo es el encargado de mantener una adecuada estabilidad estructural para resistir el ablandamiento o envejecimiento durante el servicio.

Componentes y aditivos de la grasa Espesantes

Le dan la consistencia característica de la grasa y la diferencian de un aceite.

Componentes y aditivos de la grasa Espesantes

Es el componente que le imparte a la grasa las características lubricantes necesarias para para proteger los elementos, generalmente, son aceites minerales .

Factores que afectan la lubricación

FACTORES QUE DETERMINAN EL ESPESOR DE LA PELICULA

FACTORES QUE DETERMINAN EL ESPESOR DE LA PELICULA

FACTORES QUE DETERMINAN EL ESPESOR DE LA PELICULA

FACTORES A TENER EN CUENTA EN LA SELECCIÓN DE UN LUBRICANTE El método mas común es seleccionar el lubricante de acuerdo a lo recomendado por el fabricante, de lo contrario se puede basar en los siguientes factores: Velocidad: Cuando es alta el aceite debe ser de baja viscosidad y viceversa, si es baja, se debe utilizar un aceite de alta viscosidad. Carga: Para cargas ligeras la viscosidad del aceite debe ser baja y para cargas altas el aceite debe ser de alta viscosidad. Temperatura: es el factor que mas afecta la viscosidad de un aceite y se deben utilizar aceites de alta viscosidad par altas temperaturas y de baja viscosidad para bajas temperaturas. En cualquier caso la combinación de los tres factores anteriores el que más influye en la selección es la temperatura. En la siguiente tabla se muestra la variación de la viscosidad con la velocidad, carga y temperatura.

RECOMENDACIONES

• • • •

Se debe tener en cuenta que el aceite o grasa no debe ser seleccionado por nombres ni marcas, sino por sus características físico químicas, que son las que garantizan un trabajo continuo, uniforme y por ende eficiente. El procedimiento a seguir para la selección si el fabricante no da ninguna recomendación es el siguiente: Buscar la información de la viscosidad y demás propiedades físico químicas del aceite, en el catálogo del fabricante del equipo. Convertir la viscosidad del aceite a cSt o a SSU, a cualquier temperatura, por medio de las gráficas descritas en esta norma. Hallar el grado ISO del aceite por medio de un gráfico que tenga en cuenta la viscosidad en cSt o en SSU y la temperatura en °C o °F. Buscar en el catalogo del fabricante de los lubricantes el aceite requerido, teniendo en cuenta el grado ISO hallado, las propiedades físico químicas y el tipo de equipo que se va a lubricar.

Grasas para rodamientos industriales Para determinar el tipo de grasa a usar y puesto que lo que lubrica de una grasa o un rodamiento es el aceite, debemos recordar nuevamente la regla básica de selección de la viscosidad de un aceite en función de las variantes: Condiciones operativas

Velocidad alta Velocidad baja Carga elevada Carga ligera Temperatura elevada Temperatura baja

Viscosidad

Menor Mayor Mayor Menor Mayor Menor

viscosidad viscosidad viscosidad viscosidad viscosidad viscosidad

DURACIÓN DE LOS ACEITES COMO GUIA GENERAL, SI LA DURACIÓN DE UN ACEITE SE ESPECIFICA COMO: A 30 C° - DURA 30 AÑOS SU DURACIÓN SE REDUCE A LA MITAD POR CADA 10 °C DE INCREMENTO DE SU TEMPERATURA.

Ej. A 40 °C - DURA 15 AÑOS A 100 °C - DURA 3 MESES

Recomendaciones para manejar los lubricantes

¡ NO MEZCLAR

UNA GRASA LÍTICA ...

GRASAS

CON

DIFERENTES

ESPESANTES !

...QUE SE MEZCLA CON UNA GRASA SÓDICA ...

... RESULTA EN UNA GRASA MÁS BLANDA QUE CADA UNA POR SEPARADO .. LA GRASA SE SALE Y ADEMÁS TIENE UN LÍMITE MENOR DE TEMPERATURA

¡ NO MEZCLAR ACEITES DE DIFERENTES VISCOSIDADES NI DE DIFERENTES MARCAS!

UN ACEITE OMALA 220... (SHELL)

...QUE SE MEZCLA CON UN ACEITE DTE 27 ... (MOBIL)

... RESULTA EN UN ACEITE CON UNA VISCOSIDAD MENOR Y CON UNAS PROPIEDADES QUÍMICAS DIFERENTES DEBIDO A LA REACCIÓN QUÍMICA QUE OCURRE AL MEZCLAR ESTOS TIPOS DE ACEITES

CUARTO DE LUBRICACION

Herramientas para la lubricación

Grasera Aceiteras

Controles Visuales de Lubricación

Balde y embudo

Mano

Aerosol

Lubricación de Rodamientos DEJE SIEMPRE PARTE DEL ALOJAMIENTO LIBRE PARA LA GRASA QUE SALE DESPEDIDA EN EL ARRANQUE

Un rodamiento no debe tener nunca demasiada cantidad de grasa, ya que la lubricación excesiva puede fácilmente provocar sobre calentamiento La norma general es que el rodamiento este completamente lleno de grasa y el espacio libre del alojamiento este solo parcialmente lleno, ya que debe quedar espacio para la grasa que sale del rodamiento durante el funcionamiento.

DEPENDE DE LA CONDICIÓN DE TRABAJO CUANTA GRASA DEBEMOS COLOCAR EN EL ESPACIO LIBRE DEL ALOJAMIENTO

La cantidad de grasa en un rodamiento con bajas revoluciones y que no esta expuesto a vibraciones puede ser suficiente con llenar la cavidad del rodamiento y que el exceso de lubricante quede depositado en el alojamiento de la caja.

En rodamientos expuestos a niveles de vibración considerables la cantidad de lubricante no debe exceder el 60% del espacio libre del alojamiento.

Las grasa llamadas de “llenado total” permiten llenados de hasta el 90% del espacio libre del alojamiento , sin riesgo de aumento de temperatura. gracias a esto, se evita con efectividad la entrada de impureza ( y daños ) en el rodamiento y , además , se pueden alargar los intervalos de relubricación .

DISPOSITIVO DE ENGRASE

ALGUNOS CHUMACERAS VIENEN PROVISTOS DE UN SISTEMA PARA DOSIFICAR UNA CANTIDAD DE GRASA Y REPONER ALGUNA DE SUS PROPIEDADES, LA CANTIDAD DE GRASA DEPENDE DE LA VELOCIDAD, LA TEMPERATURA , Y LA CARGA.

Cantidad de grasa a aplicar Esta cantidad calculada de grasa se debe adicionar en miles de horas de acuerdo a nomogramas, sin embargo es recomendable de acuerdo a la inspección, determinar si el estado de los sellos y las condiciones de contaminación y temperatura sostenida, modificarán nuestro criterio de aplicación, ya que de ser así, se deberá aplicar cierta cantidad de “bombazos” en períodos cortos.

Sellos rotos

Cantidad de grasa a aplicar En ningún caso se deberá rebasar la capacidad de grasa que pueda admitir una chumacera, ya que se presenta el fenómeno de fricción fluida por exceso, lo cual la calentará y provocará el escurrimiento, además de que atenta contra los sellos, ya que la presión que manejan los inyectores es del orden de las 2000 psi hasta 12000 psi o más, dañándolos de por vida.

2000 a 1200 psi

Lubricación de Reductores Los reductores se pueden lubricar con grasa o aceite. El tipo de lubricante utilizado debe tener las propiedades físicas y químicas adecuadas para que cumplan con sus funciones. Por regla general el fabricante recomienda el tipo de lubricante a ser utilizado.

Reductor con aceite

Reductor con grasa

Lubricación de Reductores Todo reductor debe tener un visor que sirva para revisar el nivel de aceite que hay dentro de él. Se debe mantener en buenas condiciones de limpieza. El nivel correcto en los reductores depende de el tipo de reductor (sinfín corona ó piñones) y la posición de estos.

visor de aceite

Lubricación de Reductores En las cajas reductoras el exceso o la falta del lubricante es muy perjudicial el exceso produce un incremento de temperatura, la falta ocasiona un desgaste prematuro de los piñones El aumento del nivel de aceite produce incrementos de temperatura ocasionando la oxidación del aceite

La falta de lubricante va a producir un desgaste ó ruptura en los piñones

Código de Colores para identificar Lubricantes (Rótulos) COMPONENTE

FONDO

NOMBRE

PRODUCTO

REDUCTORES DE VELOCIDAD ACEITES HIDRAULICOS Tellus 68 GRASA DE MULTIPROPÓSITO COMPRESORES TORNILLO Corena 68

Blanco

Rojo Verde

Omala 220 Blanco

Crema

Negro Alvania EP2 Rojo Blanco

Código para identificar Frecuencias Cada turno

Diario

Semanal

Quincenal

Mensual

Bimensual

Trimestral

Semestral

Anual

Controles Visuales de Lubricación Son una ayudas visuales que se colocan en los equipos para ubicar los distintos puntos de lubricación en los equipos GEAR 629

DTE 24

ISO 220

ISO 32

GEAR 629

DTE 24

ISO 220

ISO 32

GEAR 629

DTE 24

ISO 220

ISO 32

UX EP 2

THERM 603

NLGI 2

ISO 220

UX EP 2

THERM 603

NLGI 2

ISO 220

UX EP 2

THERM 603

NLGI 2

ISO 220

Controles Visuales de Lubricación 6 mes

DTE

24

ISO 32 PL 05

1 GALON

Controles Visuales de Lubricación 6 mes

GEAR 629 ISO 220 PL 05

1 GALON

Controles Visuales de Lubricación UX EP 2 NLGI 2

3 BOMBAZOS

Controles Visuales de Lubricación GEAR 629 ISO 220

½ GALON

CARTAS DE LUBRICACIÓN

¿Cómo se deben manejar los aceites usados? • Seleccionar un recipiente limpio para almacenar todo el lubricante que se va a reemplazar • El lubricante se debe depositar en un tanque auxiliar que al lado de la bomba de descarga de crudo marcado como aceites usados.

• Nunca se deben depositar los lubricantes en los desagües. • Las estopas y demás utensilios se deben depositar en la basura de las calderas

Resumen o Siempre que una superficie se desliza sobre otra existe una fuerza que se opone al movimiento llamada FRICCIÓN y existen varias clases de fricción SÓLIDA, FLUIDA Y RODAMIENTO.

o La fricción se puede reducir de varias formas: – Puliendo las superficies – Interponiendo un lubricante – Cambiando el desplazamiento por rodamiento o La VISCOSIDAD es la FUERZA que opone un liquido a fluir libremente y es la característica mas importante de los aceites.

Resumen • o o o

Los factores que afectan la lubricación son La temperatura La velocidad La carga

• EXISTEN VARIAS CAPAS LUBRICANTES • CAPA LÍMITE ocurre cuando el espesor de la película es igual al espesor de una molécula individual del aceite • HIDRODINÁMICA ocurre cuando las superficies quedan separadas por una película coherente de lubricante .

Beneficios de una correcta lubricación o MAYOR PRODUCCIÓN CONTINUA o MENOR COSTO POR MANTENIMIENTO o REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE ENERGIA o BAJOS COSTOS DE LUBRICACIÓN

• MEDICIONES ESPECIALIZADAS: Son realizadas por personal especializado y con equipo especializado, están enfocadas al mantenimiento preventivo y predictivo. En este tipo de análisis encontramos : Análisis fisicoquímico de aceites Conteos de partículas Espectrofotometría Medidas vibracionales Termometría

SERVICIO DE ANALISIS DE ACEITE

LIMITES CONDENATORIOS DE LOS ACEITES LIMITES CONDENATORIOS DE LOS ACEITES. COMPONENTE /

%

%

%

%

%

ELEMENTO Fe Cr Pb Cu Sn Al Ni Sb Zn Mn Si B Ag Na Hollin Oxi Nitra Sulf Agua BOMBA DE LODOS CAJA AUTOMATICA COMPRESOR DIFERENCIALES FRENOS HUMEDOS HIDRAULICOS MANDO FINAL MOTOR DE AVION / PISTON MOTOR DIESEL 2T MOTOR DIESEL 4T ELECTRONICO MOTORES A GAS MOTORES A GASOLINA MOTORES DIESEL COMERCIALES MOTORES DIESEL FERROCARRIL MOTORES ESTACIONARIOS REDUCTORES INDUSTRIALES SERVOTRANSMISION SISTEMA DE REFRIGERACION SISTEMA TERMICO TRANSMISIONES (CAJAS) TURBOGENERADORES

100 50 750 100 75 350 5 140 100 100 100 100 100 100 500 100 50

10 10 10 5 10 5 15 40 40 40 40 20 40 10 5 10

50 100 50 20 40 15 100 400 30 75 20 50 10 11 8 10 3 10 100 25 25 100 40 20 40 40 40 40 40 20 100 40 20 100 100 20 100 40 40 300 300 200 75 20 40 15

20

20 20 50 10 25 10 75 10 20 50 5 5 5 20 30 10 10 15 20 40 20 40 10 40 20 40 20 20 10 10 40 20 100 20 10 10 40 10 20 10 20

10

50

20

75

0.15 0.7 0.2 0.7 0.7 20 50 0.7 40 2 100 0.7 0.7 20 75

0.1 500 10 300 300 20 50 10 20 40 15

100 20 10

10 40 20 20

75

0.35 0.3 0.3 0.35

0.3 0.2 0.3 0.3

0.15 0.12 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.35

0.2 0.3 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3

0.1 0.15 0.35 0.1

0.08 0.15 0.3 0.3 0.35 0.3 0.3 0.3 0.3

0.45 0.3 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45

0.2 0.2 0.3 0.2

Visc.

Visc

40 C

100 C Fuera grado Fuera grado

Fuera grado

+35% -25% +50% +50% -25% +35% -25% +25% -15% +35% -25% +25% -10%

+25% Fuera grado +25% -10% +25% +25% +35% +25% +10% +25% Fuera grado

Fuera grado +25% -10% Fuera grado Fuera grado

HISTORIALES DE MEDICIONES 1. EQUIPO:

HORNO N° 12

COMPONENTES: CHUMACERAS EXTRACTORES

FECHA ELEMENTO

VARIABLES 12/04/2003

26/04/2003

12/05/2003

03/06/2003

26/06/2003

TEMPERATURA (°C)

78

81.5

79.5

78

83.5

SEE

12

3

0

2

22

Vert

1.2

2

1.6

1.3

3.8

Horiz

2

3

2.7

3.5

8.5

TEMPERATURA (°C)

76

76.5

77.5

73.5

90

SEE

0

0

0

0

0

Vert

1.7

3.1

2.5

4.4

6.6

Horiz

2

2.9

2.5

4.6

6.7

ZONA 1 RODAMIENTO NORTE

VIBRACIÓN (mm/seg)

ZONA 1 RODAMIENTO SUR

VIBRACIÓN (mm/seg)

DIAGNÓSTICO Recopila y analiza la información tomada en los tres niveles de inspección, y con la ayuda de historiales de la máquina y/o componente. Su objetivo es establecer la causa de la falla (o futura falla), para tomar las medidas del caso

COSTOS DEBIDOS A LA LUBRICACIÓN

FACTORES QUE INCIDEN EN LA GESTION Y REALIZACION DE LA LUBRICACION • • • • • • •

Compra de lubricantes de baja calidad. Contaminación por almacenamiento y manejo deficiente. Mezcla con otros productos. Aplicación errónea del lubricante. Sobre lubricación. Poca lubricación Carencia de modelos o de procedimientos estandarizados en la tarea de lubricación. • Programación y control de las rutinas de lubricación. • Capacitación de lubricadores (Falta de entrenamiento).

STLE Estudios avalados por la STLE (Asociación de Tribología e Ingenieros de lubricación), establecen que:

• Más del 50% del desgaste de rodamientos son causados por lubricación deficiente. • 80% del desgaste es causado por la contaminación del lubricante. • 30% de los lubricantes son cambiados cuando aún pueden seguir trabajando.

FORMULA PARA CALCULAR LA VISCOSIDAD F/A

n= V/h

Donde: F= Fuerza A= Area V= Velocidad Lineal h= Espesor de la película n= Viscosidad Unidad de Viscosidad

Reseña Histórica Los lubricantes no son producto de la era industrial. tienen antepasados. Desde hace varios miles de años la lucha contra el rozamiento se ha llevado a cabo. Comenzó desde que el hombre necesito mover objetos voluminosos

El aceite de oliva se empleaba en cojinetes

La

grasa animal y la pasta de babosa se usaron como lubricantes