4 Lubricación y Lubricantes Industriales

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UNIDAD IV 

LUBRICACIÓN Y LUBRICANTES INDUSTRIALES 1.  ACEITES LUBRICANTES El contacto directo entre superficies móviles causa un gran esfuerzo de fricción con el consiguiente aumento de la temperatura, desgaste, trabamiento y la quiebra del equipo y de las piezas, con grandes perjuicios. Para evitar este inconveniente debemos atacar la causa, interponiendo entre las superficies un buen lubricante.

1.1 FUNCIONES GENERALES DE LOS LUBRICANTES a) Reducir la fricción de las diferentes piezas, con lo cual se minimiza el desgaste de los componentes, se reduce el ruido, se aprovecha mejor la fuerza trasmitida de una pieza a otra, ahorrando energía y desperdicio de combustible o energía motriz y se prolonga la vida útil de los equipos. Estas cualidades se traducen en reducciones de temperatura de operación.

b) Lubricar o proporcionar  un trabajo más suave de desplazamiento de las piezas, independiente de la separación de las superficies. Los beneficios se aprecian esencialmente en ahorros de energía motriz y trabajo más suave y prolongado. Los lubricantes que logran este objetivo permiten a su vez ser usados por períodos más prolongados.

c) Enfriar  las diferentes partes de la máquina con las cuales el aceite lubricante tiene contacto. Ya que, éste es el material que puede entrar en contacto directo con las piezas que realizan trabajo, se utiliza como medio inicial para retirar el exceso de calor, transfiriéndolo después a otro medio.

d) Limpiar  todos los circuitos y piezas por los que circula, recolectando todas las impurezas existentes, manteniéndolas en suspensión y retirándolas del equipo en el momento en que el aceite es drenado. Existen tres tipos de contaminantes que el aceite debe controlar: 





Externos, provenientes del medio ambiente en el que se desenvuelve la máquina. Internos, provenientes del mismo equipo, tales como, partículas de desgaste. Propios, debidos a desgaste y descomposición del mismo aceite.

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e) Evitar la herrumbre y corrosión  en todas las piezas internas, permitiendo un desempeño ideal y prolongando su vida útil.

f) Sellar en diferentes sitios de los equipos en los cuales no hay posibilidad de colocar o agregar otros productos.

2. FUNCIONES ESPECÍFICAS DE LOS LUBRICANTES  Algunos aceites se fabrican para usos muy especiales y por tanto, las funciones que deben cumplir son igualmente singulares:  

   

 Aislar eléctricamente, aceites dieléctricos para transformadores. Transmitir fuerza y potencia, aceites hidráulicos, transmisiones automáticas y tomas de fuerza. Proteger del medio ambiente, aceites para recubrimiento de metales. Transmitir calor, aceites térmicos para transferencia de calor. Controlar la dilución por combustible, aceites para motores diesel. No contaminar el medio ambiente, aceites biodegradables, etc.

3. CLASIFICACIÓN DE VISCOSIDADES

SAE

MOTORES TRANSMISIONES

ISO

INDUSTRIALES

AGMA

ENGRANAJES CERRADOS ENGRANAJES ABIERTOS

 NLGI

GRASAS

API

CATEGORIZA LOS LUBRICANTES AUTOMOTRICES (MOTORES Y TRANSMISIONES)

ACEA

MOTORES AGASOLINA MOTORES DIESEL

ILSAC

MOTORES A GASOLINA

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4. CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEITES LUBRICANTES El término aceites lubricantes, es generalmente usado para incluir toda clase de materiales lubricantes aplicados así como fluidos. Estos pueden ser de origen animal, vegetal, mineral o sintético. Las siguientes propiedades son las principales:

a) La viscosidad La propiedad más importante y conocida de un aceite es la viscosidad. Se define como viscosidad a la resistencia que presenta cualquier líquido para fluir, resistencia debida a las fuerzas internas de las moléculas a una temperatura y presión determinadas. La viscosidad tiene una relación directa con la formación de la película lubricante. A mayor viscosidad mayor el espesor de la película. El viscosímetro más utilizado es la cinemática y sus temperaturas usuales son 40 y 100°C y el resultado es en Centistokes. (1mm2 /seg) Figura 1: Medición de la viscosidad con el viscosímetro cinemático

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Tabla 1: Clasificación de las viscosidades ISO (Para lubricantes industriales)

Punto medio Grado de

de viscosidad

viscosidad

cSt a 40°C

70

Viscosidad cinemática cSt Mínimo

Máximo

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Tabla 2: Clasificación de viscosidades AGMA (Para engranajes industriales)

b) Punto de inflamación Es la temperatura mínima a la cual el aceite desprende suficientes vapores que se encienden instantáneamente al aplicárseles una llama abierta. La producción de vapores a esta temperatura no es suficiente para mantener una combustión sostenida. No obstante, si el aceite sigue siendo calentado alcanzará una temperatura a la cual desprenderá suficientes vapores para mantener la combustión. Esta temperatura se conoce como punto de llama . Se debe recordar aquí que los vapores o gases desprendidos de un líquido son los que combustionan y no el líquido en sí.

c) Punto de fluidez Es la mínima temperatura a la cual un líquido fluye cuando es enfriado bajo condiciones de prueba. El punto de fluidez está determinado por las ceras disueltas en el aceite o por la misma viscosidad del lubricante. Tanto una agitación mecánica como la rata de enfriamiento pueden alterar el punto de fluidez normal, apareciendo inferior al real. Lubricantes sin tratar muestran una gran variación en puntos de fluidez. Crudos parafínicos y otros mixtos presentan puntos de fluidez en el rango de 27°C a 49°C. Una vez sometidos al proceso de desparafinado este rango se reduce de - 7°C a -18°C.

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d) Índice de Viscosidad ( IV )  Ya se ha dicho que aceites diferentes tienen ratas diferentes de cambios de viscosidad con la temperatura. El índice de viscosidad (IV) es un método que adjudica un valor numérico a esta rata de cambio con base en comparaciones con cambios relativos de dos tipos de aceites ampliamente diferentes. Figura 2.

Figura 2

e) Número de neutralización En un aceite, su grado de acidez o alcalinidad puede venir expresado por su número de neutralización. El número de neutralización se puede d efinir como la cantidad de álcali o ácido que se requiere para neutralizar la acidez o basicidad de un gramo de aceite muestra. La cantidad de álcali o ácido se expresa en miligramos de hidróxido potásico (KOH). Se suele presentar como TAN y TBN.

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f) Grasas lubricantes Una grasa es un lubricante semisólido o seudo plástico que se obtiene por el espesamiento de un fluido lubricante por medio de un agente espesante.

4.1 LOS TRES COMPONENTES DE UNA GRASA SON:

Base oil (80 - 85%)

Grease Additives (5 - 10%)

Thickener (10 - 15%)

Figura 3 FLUIDO LUBRICANTE: Es el agente lubricante; Proporción : del 75 al 97%  AGENTE ESPESANTE: Es el soporte del fluido lubricante; Proporción : del 3 al 25%  ADITIVOS: Mejoran las propiedades de la grasa; Proporción : del 0 al 10% COLORANTES: No mejoran las propiedades mecánicas de la grasa, sino su aspecto.

Podríamos comparar la grasa con una esponja con agua, donde el aceite es el agua y el espesante la esponja, es decir el contenido y el continente. El espesante retiene y a la vez deja escapar, según las necesidades, el aceite que es quien realmente lubrica.  A las grasas se las suele denominar por el tipo de espesante. Así, hay grasas líticas, cálcicas, etc. dependiendo si el espesante es jabón de calcio, jabón de Litio respectivamente. Cuando decimos que una grasa es sintética, nos referimos a que el aceite que contiene es sintético. El aceite sintético, por las propiedades que todos sabemos mejora las características de la grasa con respecto a un mineral; pero hay que tener en cuenta también el espesante y los aditivos que contiene.

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4.2 ELECCIÓN DE UNA GRASA No es fácil la elección de una grasa, puesto que no existe una grasa realmente multifuncional para todas las innumerables aplicaciones en industria y automoción. Bien es cierto que ciertas grasas modernas pueden atender a una gran parte de las necesidades pero no todas. Dependiendo de la aplicación se elige la grasa apropiada.

a) Recopilar información sobre las condiciones de funcionamiento:  

  

Temperaturas de trabajo (máxima y mínima) Tipo de servicio (severidad, choques, vibraciones, Velocidad giro (en rodamientos, ejes, …) Modo de empleo (engrase centralizado, …) Entorno (Alimentación, presencia de oxígeno, reactivos químicos,...) Recomendaciones del Fabricante.

Después de estos datos haremos nuestra selección.

b) Selección de la grasa adecuada    

Tipo de espesante Grado de consistencia NLGI Tipo de aceite de base  Aditivos necesarios

4.3 PROPIEDADES PRINCIPALES DE LAS GRASAS a) Consistencia La consistencia de una grasa es una medida de su suavidad o rigidez.  Varía con la temperatura y depende principalmente de la cantidad y tipos de espesantes utilizados. La consistencia es también influenciada por el tipo de aceite base y las condiciones de trabajo de la grasa. Las grasas varían desde muy suaves, semilíquidas con una consistencia parecida a una crema espesa hasta dura, similar a una cera. Son clasificadas de acuerdo al sistema de grados NLGI desarrollado por la  American National Lubricating Grease Institute.

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Figura 4: Ensayo ASTM D217

Figura 5: Ensayo ASTM D217- Penetración trabajada:

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Tabla 3: Clasificación de consistencias NLGI

Grados de consistencia NLGI Nro. NLGI

INDICE DE PENETRACIÓN GRADO DE DUREZA APLICACIONES MÁS USUALES mm/10

000

445 - 475

Muy fluída

Engranajes

00

400 - 430

Fluída

Engranajes

0

355 - 385

Semi - fluída

Cojinetes, sistemas centralizados

1 2

310 - 340 265 - 295

Muy blanda Blanda

Cojinetes, sistemas centralizados Cojinetes

3

220 - 250

Media

Cojinetes

4

175 - 205

Dura

Cojinetes lisos, grasa en briquetas

5

130 - 160

Muy dura

Cojinetes lisos, grasa en briquetas

6

85 - 115

Durísima

Cojinetes lisos, grasa en briquetas

b) Punto de goteo El punto de goteo de una grasa lubricante es la temperatura a la cual cae una gota de material por el orificio de una copa de prueba, bajo condiciones predeterminadas. El calor afecta las grasas en diferentes formas: cuando se le calienta, generalmente se ablanda y fluye más rápidamente. A elevada temperatura, la oxidación es más rápida, la separación de aceite aumenta y el aceite se evapora notoriamente.

c) Resistencia a la temperatura

Figura 6

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d) Resistencia al Agua Las grasas resistentes al agua son requeridas para lubricar mecanismos que están expuestos a sprays o lluvias de aguas. Típicos ejemplos están en la lubricación de los rodamientos en las ruedas del automóvil o de un trailer. Las Grasas utilizadas en aplicaciones como estas deben resistir ser arrastrada por el agua. Por ello debería tener buenas propiedades adhesivas y ser manufacturadas con constituyentes insolubles en el agua.

Figura 7

e) Plan de lubricación La lubricación suele ser una de las actividades olvidadas dentro del Mantenimiento y producción. Por lo general es considerada como una tarea necesaria para que los activos sigan funcionando, pero se desconoce su verdadera importancia. Los principios básicos que debes seguir son: 

Mantener los niveles de aceite de acuerdo a especificaciones, para lo cual debes: Distinguir los tipos de niveles y su localización; observar los niveles de aceite en las mirillas; chequear las varillas indicadoras del nivel de lubricante; quitando tapones de nivel y agregando el aceite adecuado en caso necesario.

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

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Revisar las temperaturas de la maquinaria. Los métodos de chequeo de la temperatura son: - Con termómetro. -  Al tacto.



Chequear que el aceite esté limpio y libre de contaminantes, para lo cual debes: Purgar sistemas y observar el estado del aceite: • Suciedad • Agua • Espumación • Color



Chequear la presión de aceite.

Está aceptado en la comunidad de lubricación que el 60% de todas las fallas mecánicas, son debidos a una inadecuada o falta de prácticas de lubricación.

Figura 8

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Figura 9: Ejemplo de un diagrama de lubricación de una máquina industrial. Con ubicación de los diversos puntos de lubricación con sus respectivos intervalos de lubricación.

Figura 10: Ejemplo de diversos trabajos de lubricación de otra máquina industrial.

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 ANOTACIONES: …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………

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