ANALISIS DE LUBRICANTES

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

Capítulo CUATRO

Diagnóstico mediante el Análisis de Lubricantes

Página

Página 113

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

Página 114

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

Capítulo CUATRO

Diagnóstico mediante el Análisis de Lubricantes La lubricación tiene por finalidad la reducción de la fricción entre dos superficies con movimiento relativo y que se hallan en contacto entre ellas. Reduciendo la fricción se va a reducir también el desgaste de las piezas, con lo cual se esta otorgando a l as mismas una mayor esperanza de vida útil productiva. La reducción de la fricción y el desgaste son los objetivos primordiales de la lubricación pero no debe perderse de vista otras misiones que pueden ser cumplidas con la lu bricación tales como: evitar la corrosión, evacuar el calor generado, eliminar las partículas que aparecen debidas al propio funcionamiento, amortiguar los golpes y reducir los ruidos, proteger contra la herrumbre y la corrosión así como contribuir al arrastre de los contaminantes. La sustancia utilizada para obtener estas funciones se denomina lu bricante. Debido a que la fricción entre dos cuerpos sin lu bricación entre ellos, proviene principalmente de la adhesión y deformación, siendo la primera la más importante, la principal exigencia a la lubricación es que reduzca la fuerza necesaria para cizallar las uniones que se forman entre las asperezas de las superficies. Esto se puede conseguir por dos vías, in terponiendo entre las asperezas un material que pueda cizallarse de manera más fácil o bien, mediante la utilización de una sustancia química que altere la resistencia al cizallamiento de las asperezas. El material interpuesto entre las asperezas puede estar en diferente fase: sólido, líquido o gaseoso. Cuando el material esta en estado sólido convencionalmente se denomina

Página

Página 115

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

“Lubricación sólida”, en los otros casos se llama “lubricación fluida”. Esta última es el más empleado actualmente y se caracteriza por el reemplazo de la fricción adhesiva por la fricción viscosa origin ada por la fuerza necesaria para cizallar el flu ido. La tribología es la ciencia y tecnología que estudia la in teracción de las superficies en movimiento relativo, que se encuentran en contacto mutuo, y los fenómenos con ellos relacionados. Es una ciencia relativamente nueva y actualmente cuenta con muchas y diversas ramificaciones en distintas tecnologías aplicadas. Comprende temas como la fricción, el desgaste, la lu bricación, diseño y mantenimiento, etc.; es por ello que esta considerada como una ciencia in terdisciplinar.

4.1

Conceptualizaciones

En este apartado se pretende explicar la importancia que tienen los lu bricantes en las partes mecánicas de equipos o máquinas y ser capaz de reducir el rozamiento, calor y desgaste, cuando se introduce como una película entre superficies sólidas. Asimismo desarrollar un resumen de la forma actual de obtener y homologar los lubricantes.

4.1.1

Tipos de lubricación

Pueden distinguir se tres formas distintas de lubricación: lubricación hidrodinámica, lubricación límite o de contorno y lubricación hidrostática2 9 .

Figura 4.01:

Lubricación hidrodinámica en un cojinete de deslizamiento

29

Benlloch, J.M.; Lubricantes y lubricación aplicada, CEAC, España - 1985

Página 116

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

En la lu bricación hidrodinámica, también denomin ada lubricación de película gruesa, fluida, completa o perfecta; las superficies están separadas por una película de lubricante que proporciona estabilidad. La presión de lubricante necesaria la proporciona el movimiento relativo de cada una de las superficies. Cuando una superficie se desplaza respecto a otra y los planos no son paralelos y entre ellas se interpone una pequeña película de lubricante, se genera un gradiente de presión capaz de soportar cargas que actúen sobre las superficies y evitando que se toquen entre ellas. Es la lubricación que se da, por ejemplo, en un cojinete: En la lubricación límite la película de lubricante es tan fina que existe un contacto parcial metal-metal. Puede pas arse de lubricación hidrodinámica a límite por caída de la velocidad, aumento de la carga o disminución del caudal de aceite, en este tipo de lubricación (de película delgada, imperfecta o parcial) la composición química es mucho más importante que la viscosidad del lubricante. La lubricación hidrostática consiste en la introducción de lubricante a presión entre dos superficies, creando una película lo suficientemente espesa como para que puedan deslizarse entre ellas, evitando el posible rozamiento y los daños que provocarían el calentamiento y el desgaste resultantes. El movimiento relativo entre las superficies puede ser muy lento y soportar grandes cargas. También puede emplearse agua o aire como lubricante. En un cojinete, por ejemplo, pueden darse los tres tipos de lubricación:

Lubricación hidros tática durante el arranque. El aceite se introd uce a presión para elevar el rotor

Lubricación límit e, la capa de lubricante es muy pequeña. Se produ ce durante el arranque o parada

Figura 4.02:

Página

Lubricación hidrodinámica, el lubri cante se introd uce en tre las superfici es por el propi o movimi ent o del mot or que crea un gradient e de pres ión

Tipos de lubricación

Página 117

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

Ö Lubricación hidrostática cuando está parado y se quiere arrancar. En ese momento se inyecta lubricante a presión que ‘eleva’ ligerísimamente el rotor para introducir una capa que facilite el arranque y min imice la fricción

Ö Lubricación límite. Durante el arranque o la parada la capa de lubricante se hace muy fin a

Ö Lubricación hidrodinámica. Es la que se produce durante el funcionamiento a régimen normal Se ha establecido la lubricación Elastohidrodinámica, cuyo concepto de Lubricación es poco conocido. En términos simples, es cuando las superficies en contacto se deforman en forma elástica o sea que vuelven a su posición inicial y la película de lubricación atrapada entre las superficies provee una lubricación hidrodinámica microscópica. Aquí el espesor de la película lubricación puede ser < 1 μm.

4.1.2

El sistema de lubricación

Además de proporcionar una capa entre piezas móviles que evite los efectos del rozamiento, el sistema de lubricación tiene que asegurar que el lubricante llegue a las partes más críticas y susceptibles de las máquinas de manera que puedan cumplirse las funciones secundarias:

Ö Facilitar el arranque en frío, bien lubricado y con el aceite a la temperatura adecuada debe arrancar en cualquier condición de clima o temperatura externa, debiendo mantenerse lo suficientemente fluido como para llegar a todos los puntos que deben ser lubricados.

Ö Refrigerar, el lubricante es el principal refrigerante de las piezas en contacto. Ö Limpiar el mecanismo internamente, un buen lubricante tiene un efecto de escoba, arrastra al cárter partículas de extrañas al sistema. Esta suciedad se mezcla con el aceite y es eliminada en cada cambio de aceite.

Ö Prevenir la oxidación, una formulación adecuada deposita una película química sobre las piezas del motor. De esta manera las aísla del agua como un escudo protector de los metales, quedando protegido de la corrosión producida por la humedad.

4.1.3

Obtención de lubricantes

El fluido básico que constituye la mayor parte de los aceites lubricantes es una mezcla de dos o más componentes normalmente denominados aceite base. Estos pueden ser productos derivados del petróleo crudo (aceites minerales) o bien otros productos

Página 118

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

químicos de obtención sintética que en los últimos años están ganando terreno a los aceites minerales. Estos productos son obtenidos a partir de reacciones orgánicas tales como alquilación, condensación, esterificación, polimerización, etc. Los productos de partida pueden ser uno o más componentes orgánicos relativamente puros. Generalmente se simple composición, estos productos son obtenidos por el procesado químico de fracciones de petróleo, gas natural o componentes grasos animales o vegetales. Dentro los aceites base se va a considerar tres fuentes diferentes que se ven a detalle a continuación.

Aceite base obtenido del refino del petróleo El petróleo está formado por hidrocarburos, compuestos de hidrógeno y carbono, oxigeno, nitrógeno y azufre en menor cantidad. De todas formas su composición química no es siempre igual y puede hablarse de t antas clases como campos petrolíferos. Son aceptadas tres grandes divisiones en función de las clases de sustancias que contienen en mayor cantidad: crudos de base parafínica (hidrocarburos de cadena lineal o ramificada), crudos de base nafténica (cicloparafinas) y crudos de base mixta o intermedia. Las principales características y diferencias entre ellos se presentan en la siguiente tabla.

Parafínicos Densidad Punto de inflamac ión

Índice de viscosidad Volatilida d Carbono Conradson

Página

Baja Alto (necesidad de desparafinar o aditivar con depresores de punto de congelamie nto) Alto Baja (alto punto de inflamació n) Medio, adherente y de aspecto granuloso

Nafténicos

Aromáticos

Elevada Bajo (ause ncia de punto de nieb la)

Muy alta Muy bajo

Bajo Alta (bajo p unto de inflamació n)

Muy alto Muy alta

Bajo, poco adherente, aspecto pulvure nto

Elevado

Página 119

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

Poder disolvente a degradación Oxidació n

No presenta Retardada con formación de ácidos más o menos corrosivos

Punto de a nilina

Alto

Figura 4.03:

Presenta Alto Sin periodo de inducc ión, menor acción corrosiva pero da formación de precipitado Bajo

Gran oxidabilidad y precipitació n de productos solubles

Muy bajo

Propiedades características de los distintos tipos de hidrocarburos

Las etapas más importantes de refino son las siguientes:

Figura 4.04:

Etapas de refinado

Destilación atmosférica.- El petróleo es calentado a una temperatura cercana a los 350°C. Se evapora parcialmente y, según la volatilidad de sus componentes, se separa en "cortes" que son recogidos en diversas bandejas colocadas a lo largo de la columna de destilación; de esta forma se obtienen en alto de la torre de destilación los gases, las gasolinas, y en las bandejas in feriores, los querosenos y posteriormente los gasóleos. Finalmente en la parte inferior, los productos pesados que serán utilizados para la fabricación de lubricante e in cluso como el asfalto. Destilación al v acío.- Los residuos pesados de la destilación atmosférica contienen tres componentes principales: parafinas, Nafténicos y aromáticos. Dichos residuos pasan por una segunda destilación al vacío, lo que posibilita la evaporación de los

Página 120

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

hidrocarburos a temperaturas lo suficientemente bajas como para evitar su deterioración. En la parte alta de la columna se recoge el gasóleo y en la parte inferior, el residuo. Entre ellos se obtiene tres o cuatro pares de destilados que posteriormente pasarán por un cierto número de operaciones hasta que se les retiren los productos no deseados, antes de su utilización como aceites lubricantes. El desasfaltado.- Esta operación consiste en eliminar los asfaltos, se realiza en una columna de extracción con propano. Se obtiene un aceite muy viscoso, rico en componentes aromáticos que le confieren una débil resistencia a la oxidación. La refinación con furfural.- En la actualidad, los nuevos procedimientos como la hidrorefinación están siendo utilizados para obtener aceites a partir de la destilación petrolífera. Los aceites minerales obtenidos en este proceso son considerados "no convencionales", pues poseen características próximas a las de los aceites sintéticos. La desparafinación.- Después de la segunda extracción, el producto refin ado recogido contiene una proporción importante de parafin as lineares que poseen un punto de congelación muy elevado. El objetivo de esta operación es enriquecer el substrato con parafinas ramificadas, lo que significa que poseerán un bajo punto de congelación. El acabado.- El acabado tiene por objetivo estabilizar los aceites que han pasado por diversos tratamientos térmicos durante el proceso de refinación, especialmente las destilaciones y las recuperaciones de solventes. La hidro-refinación.- Es un proceso que se remonta a 1960, las condiciones del proceso son severas: temperaturas en torno a los 400°C, presión entre los 150 y los 180 bares. Gracias a un craqueo catalítico este procedimiento transforma los aromáticos de cadenas lineales en vez de eliminarlas.

Aceite base reciclados Durante la crisis del petróleo en la década de los 70, varios procesos fueron desarrollados en orden a obtener aceites base de alta calidad a partir del reciclado del aceite usado. Algunas plantas fueron puestas en marcha y funcionaron durante algún tiempo pero generalmente con muy malos resultados económicos. Los altos costes asociados a la recogida de los aceites usados y los sofisticados procesos de refino eran los principales in convenientes. Los aceites reciclados pueden sustituir satisfactoriamente los aceites base directamente derivados del petróleo con el correcto proceso de tratamiento que elimin a todos sus

Página

Página 121

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

contaminantes3 0 . De hecho todos los aceites reciclados poseen características superiores frente a la oxidación que los aceites vírgenes ya que los compuestos más fácilmente oxidables ya han reaccionado durante su uso primario y son eliminados en el proceso de reciclado.

Otros tipos de Aceite base Los hidrocarburos y otros compuestos químicos pueden ser diseñados para cumplir requerimientos más críticos y pueden aportar un nivel de comportamiento superior sobre periodos prolongados y en determinados casos con fuertes solicitaciones sobre el lubricante. Normalmente están constituidos por un solo tipo de molécula y usualmente de un tamaño restringido y pueden aportar una combinación de propiedades que no puede alcanzarse con la mezcla de bases directamente obtenidas del petróleo, entre ellas se pueden encontrar: •

•

•

•

Diésteres, tienen poca viscosidad pero tienen excelentes propiedades de temperatura de -60 a +120°C y, con aditivos adecuados, que ofrecen buena protección contra la corrosión. Aceites de silicona, poseen una gama adecuada de temperatura es -70 a + 200°C. No obstante, las propiedades de estos aceites en cuanto a la protección contra la corrosión, son limitadas. Los aceites de flúor-silicona tienen mejores propiedades que los demás. Aceites fluorados, la designación completa de estos aceites es éter alkilicopolifluorado. Tienen buena estabilidad a la oxidación y buenas propiedades EP, y son apropiados para temperaturas de hasta +250°C. Su alto precio ha restrin gido hasta ahora su demanda. Aceite poliglicol, estos aceites forman un grupo que está creciendo en interés, principalmente para equipos a lubricar con temperaturas de funcionamiento a mas de +90°C. Su estabilidad a la oxidación es buena. Han llegado a durar hasta 10 veces más que sus correspondientes aceites minerales. Los aceites de poliglicol no espesan ni forman depósitos de coke. Su densidad es mayor que 1, por lo que el agua libre flota sobre el aceite. No obstante, con fuerte agitación forman dispersión.

30

Mang, T.; Lubricants and Lubrications. Wiley-VCH. Weinhein, 2001

Página 122

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

•

•

4.1.4

Hidrocarburos sintéticos (aceites SHC), la viscosidad de estos aceites es relativamente independiente de temperatura, se pueden usar de -50 a +160°C. Otros como: esteres fosfátos, hidrocarburos hidrogenados, Hidrocarburos de síntesis, Oligomeros de oleofinas, Esteres orgánicos.

Aditi vos de lubricantes

Los aditivos son sustancias incorporadas a los aceites y grasas lubricantes en pequeñas proporciones para impartir o modificar propiedades específicas, dependiendo de la aplicación final del producto. Un lubricante actual de calidad puede contener hasta un 20% de contenido de aditivos, por lo cual se los ha agrupado en tres familias generales de aditivos: Los que refuerzan ciertas propiedades de los lubricantes, los que imparten nuevas características y los que protegen al propio lubricante para evitar que, por efecto del uso, se modifiquen sus características. A continuación se detallan los aditivos más comunes utilizados en la formulación de lubricantes3 1 : Antioxidante.- Los lu bricantes, al estar sometidos a elevadas temperaturas y en presencia de aire (oxigeno), tienden a oxidarse. El mismo efecto ocurre por la presencia de metales de desgaste (cobre, hierro, bronce, otros) que, combinados con la humedad presente en el aceite por efecto de la condensación, actúan como catalizadores de la oxidación. El efecto de la oxidación se refleja como un incremento tanto de la viscosidad como en la acidez del aceite, lo que se traduce en la formación de lacas, barnices o depósitos de carbón en las superficies calientes. Los aditivos antioxidantes minimizan estos efectos en el lu bricante, permitiendo extender su vida útil. Detergentes y dispersantes.- Estos aditivos son utilizados básicamente en formulaciones de aceites para motores de combustión interna para evitar la formación de lacas y lodos que tienden a depositarse en las partes internas del motor, que genera un incremento en las fugas de aceite a la cámara de combustión y de los gases producidos por la combustión hacia el aceite. La función del aditivo detergente se

31

Albarracín, P .; lubricación industrial y automotriz. Editorial Omega, Colombia 2003

Página

Página 123

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

reduce a evitar o minimizar la formación de estos depósitos, la incorporación de estos aditivos al aceite produce un efecto colateral, facilitan la formación de emulsiones. Los aditivos dispersantes se utilizan para mantener en suspensión a los contaminantes, para que sean atrapados por el filtro de aceite o sean removidos del motor con el cambio de aceite. Para reforzar la capacidad lubricante de los lubricantes bajo Antidesgaste.condiciones de lubricación mixta se incorporan aditivos de naturaleza pol ar que son muy afines a las superficies metálicas reduciendo así la fricción entre las superficies. Dependiendo de las condiciones de operación, se utilizan compuestos diferentes que se adecuan al uso específico del lubricante. Estos aditivos, al adherir se firmemente a la superficie, cumplen con una función secundaria de protección contra la herrumbre provocada por la condensación de agua sobre la superficie. Extrema presión.- Bajo condiciones severas de operación donde hay cargas elevadas y altas temperaturas, se utilizan aditivos de extrema presión para reducir la fricción y aumentar el área de carga. Estos aditivos reaccionan químicamente con la superficie metálica formando un substrato mas “maleable” que deforma las irregularidades de la superficie para aumentar el área de carga, logrando así una mejor distribución de los esfuerzos. Estos aditivos se activan a elevadas temperaturas, como las que se presentan al entrar en contacto los picos de las asperezas de las superficies deslizantes. Entre las aplicaciones más comunes de estos aditivos están las de los aceites para engranajes, excluyendo los de bronce. Mejoradores de índice de viscosidad.- Todos los aceites indistintamente de su naturaleza, pierden viscosidad al calentarse. Para reducir este efecto se incorporan aditivos que modifican el índice de viscosidad del aceite base, haciendo su viscosidad más estable a los cambios de temperatura. Los compuestos utilizados para lograr este efecto son polímeros que, al calentarse incrementan su volumen dificultando su movilidad lo que se refleja como incremento en la viscosidad. Este efecto, en el seno de un aceite cuya viscosidad se ve reducida por el in cremento en la temperatura, se traduce en una menor reducción de la viscosidad de la mezcla. Son utilizados en aceites multigrado para motor y en general para aceites que van a operar a temperaturas que varían en rangos amplios. Antiespumantes.- Los aceites básicos tienden a formar espuma cuando son sometidos a fuerte agitación. La cantidad de es puma generada depende del grado de refinación del crudo así como de la naturaleza del mismo. El efecto negativo de la

Página 124

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

formación de espuma en un aceite se traduce en pobre capaci dad lubricante (mezcla, aire- aceite), mayor oxidación del aceite por contacto prolongado con el aire y en algunos casos a una reducida refrigeración del lu bricante. Esta última consecuencia se produce por la capa de espuma que separa al aceite del aire y que actúa como un aislante térmico, lo cual termina en una reducción de la viscosidad con la posible pérdida de la película lu bricante. Los aditivos antiespumantes, generalmente siliconas, reducen la tensión superficial de las burbujas de aire, permitiendo así la coalescencia entre ellas para formar burbujas mayores más fáciles de destruirse. Estos aditivos son utilizados en la gran mayoría de las formulaciones de aceites lubricantes. Antiherrumbre.- La condensación de agua en los equipos al entrar en contacto con las superficies metálicas tiende a provocar la herrumbre. Para evitar este efecto se incorporan a los aceites aditivos muy polares que tienen una gran afinidad por los metales creando una barrera entre estos y el agua condensada. Anticorrosivos.- El azufre presente en los combustibles así como algunos de los elementos de los antidetonantes tienden a formar ácidos fuertes durante la combustión. Estos ácidos fuertemente corrosivos atacan las superficies metálicas provocando serios daños a los equipos. Para evitar este efecto dañino de la formación de estos ácidos se incorporan a los aceites aditivos alcalinos que neutralizan los ácidos condensados en los cilindros que progresivamente van pasando al aceite. La presencia de estos aditivos en los aceites se miden por el número de base total (Total Base Number TBN ). Depresores de punto de fluidez.- Estos compuestos permiten a los aceites operar a temperaturas inferiores sin congelarse. Son incorporados a aquellos aceites que están destinados a operar a temperaturas muy inferiores a los cero grados centígrados. El punto de flu idez de un aceite parafinado generalmente está entre 0 y -9°C. Colorantes.- Son aditivos cuya única función radica en modificar la coloración del lubricante, como en el caso de los lubricantes diseñados para transmisiones automáticas, que se colorean de rojo para facilitar la selección y evitar confusiones. También son utilizados en aceites para motores a gasolina de dos tiempos estos aceites deben ser mesclados en la gasolina y, al hacerlo, le modifica el color al combustible, lo que permite verificar la presencia del aceite. Emulsificantes.- Son aditivos que permiten dispersar pequeñas gotas de aceite en agua para formar un líquido lechoso de apariencia homogénea, conocido como emulsión. Si bien son mezclas inestables, se pueden lograr combinaciones de componentes que

Página

Página 125

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

permiten lograr emulsiones que permanecen estables por largo tiempo. Los emulsificantes están compuestos por moléculas con una parte hidrofilia que tiende a solubilizarse en agua y el grupo lipofilico, con tendencia a solubilizarse en aceite. Demulsificantes.- Son aditivos que promueven una rápida separación del agua, de esta forma se evita que una posible contaminación del aceite con agua genere deterioros a los equipos donde sea utilizado: aceites para equipos marinos, turbinas y sistemas hidráulicos entre otros. Bactericidas.- Son utilizados para evitar o controlar el crecimiento de colonias de bacterias en los flu idos. La proliferación de bacterias en las emulsiones, afecta la estabilidad de las mismas a la vez que las vuelven acidas. Este efecto tiende a generar corrosión de los metales, malos olores e irritación en la piel. También son utilizados en algunos lubricantes no emulsionables y en combustibles donde la condensación del agua en el flu ido puede crear un hábitat adecuado para las bacterias. Promotores de adherencia.- Son polímeros que incorporados a los lubricantes, les imparten una mayor adherencia para reducir el escurrimiento. Generalmente se utilizan en grasas y en aceites para guías de máquinas y herramientas o para herramientas neumáticas. Agentes grasos.- Son compuestos de origen animal y/o vegetal que tienen gran capacidad de desplazar el agua. Son utilizados comúnmente en equipos que operan con vapor o aquellos que están expuestos a ambientes húmedos. Aditivos con un efecto pol ar.- Las grasas animales y vegetales, los ácidos grasos y ésteres, tienen un efecto polar que hace a las moléculas tomar una orientación perpendicular a pequeñas adiciones de estas sustancias hacen que mejore la capacidad de absorción de presión que disminuya el rozamiento a temperaturas de hasta unos 100°C máximo. Aditivos EP activos.- Estos aditivos, fósforo y compuestos de cloro y azufre, actúan de forma diferente a los anteriores. No se conoce en detalle como trabajan, pero, después de reacciones intermedias, se obtiene fin almente una combinación química con la superficie metálica. Los compuestos fosfuros, cloruros y sulfuros, tienen mucha menor resistencia que el metal y pueden cizallarse fácilmente. El aditivo de cloro es activo de 150 a 400°C, el de azufre entre aproximadamente 250 y 800°C, mientras que los de fósforo reaccionan a temperaturas menores. Estas temperaturas están muy localizadas y limitadas en un tiempo de una diezmilésima de segundo en el que dos

Página 126

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

zonas metálicas están en contacto. Algunos compuestos de plomo también tienen el mismo efecto. Aditivos sólidos.- Los aditivos sólidos, como el bisulfuro de molibdeno, pueden también mejorar las propiedades lubricantes. El tamaño de las partículas debe ser de unas 0.2 micras, pudiendo así permanecer en suspensión en el aceite. Las partículas mayores o menores que éstas, sedimentaran. Cuando hay que filtrar un aceite que contienen aditivos sólidos, el tamaño de los poros debe ser al menos de 20 a 30 micras, ya que de otra forma el descenso de presión en el sistema será in necesariamente grande.

4.1.5

Clasificación y especificación de los lubricantes

La primera propiedad de los lubricantes en ser clasificada fue la viscosidad y la clasificación de viscosidad SAE (Society of Automotive Engineers) ha sido la base de la misma desde su admisión a principios de 1900. Ello no quiere decir que no cambio desde entonces y es ahora mundialmente adoptada habiendo alcanzado la designación de un estándar ISO. La clasificación de los aceites esta muy relacionada con las especificaciones y la homologación de los mismos, en orden a conseguir dos claros objetivos: por una parte ayudar al usuario fin al a seleccionar el lubricante correcto para su aplicación y por otra parte proteger al fabricante del equipo y al del aceite de posibles demandas por parte del usuario final que ha hecho un uso inadecuado de sus productos.

Clasificación ISO para aceites industriales La Organización de Normalización Internacional, debido a la existencia de varios sistemas de clasificación, género un único sistema para evitar las tablas de conversión de un sistema a otro. Las características de esta clasificación son las siguientes: • Posee 18 grados de viscosidad, desde 2 hasta 1500 cts. a 40°C • •

Página

Cada grado se designa por el número entero más próximo a su viscosidad cinemática media. Cada grado representa un intervalo de viscosidad generado a partir de su viscosidad cinemática media más o menos (±10 %) de este valor. Grado ISO

Viscosidad Cinemática a 40°C

Límites de viscosidad Cinemáti ca

2 3

2.2 3.2

1.98 /2.42 2.88/3.52

cts. a 40°C

Página 127

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

5 7 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460

4.6 6.8 10 15 22 32 46 68 100 150 220 320 460

4.14/5.06 6.12/7.48 9.00/11.0 13.5/16.5 19.8/24.2 28.8/35.2 41.4/50.6 61.2/74.8 90.0/110 135/165 198/242 288/352 414/506

680 1000 1500

680 1000 1500

612/748 900/1100 1300/1650

Clasificación AGMA para aceites para engranajes La asociación Americana de fabricantes de Engranajes (AGMA) posee dos clasificaciones de viscosidad para engranajes de uso in dustrial: Cerrados (AGMA 250.04) y abiertos (AGMA 251.02) para los siguientes tipos de aplicación: R &O AG MA

Rango de viscosidad cts. a 40°C

GR ADO ISO

EP AGMA

Grado AG MA an tiguo SSU @ 1 00°F

1 2 3

41.4 - 50.6 61.2 - 74.8 90 - 110

46 68 100

2 EP 3 EP

193 - 235 284 - 387 417 -510

4 5 6 7 Comp 8 Comp 8A Comp

135 - 165 198 - 242 288 - 352 414 - 506 612 - 748 900 - 1100

150 220 320 460 680 1000

4 EP 5 EP 6 EP 7 EP 8 EP 8A EP

626 - 725 918 - 1122 1335 - 1632 1919 - 2346 2837 - 3467 4171 - 5098

Protección a la herrumbre y oxidación (R&O), protección extrema presión (EP). En el primer caso inclu ye los compuestos (compounded) donde la aditivación esta basada

Página 128

Principios y fundamentos de Ingeniería de M antenimiento

en ácidos grasos y se recomiendan frecuentemente para engranajes del tipo sin fín generalmente construidos de bronce.

Clasificación S.A.E. La norma SAE J300 rige esta clasificación, la última actualización corresponde a diciembre de 1999 y es mundialmente aceptada, se divide en doce grados de viscosidad distribuidos en dos series: Con la letra “W” asociada, están definidos por la temperatura baja de Carter y de bombeabilidad (condición de invierno), además de un mínimo a 100°C. Sin la letra “W” están caracterizados únicamente por un rango de viscosidad a 100°C. (condición de verano). Están viscosidades se definen como aceites monogrado y cuando se combinan las características de ambas series, como multigrados. Los grados 20,30 y algunos multigrados, especifican viscosidad de alto corte a 150°C para simular la estabilidad de la viscosidad en cojinetes y anillos y cilindros bajo condiciones severas de operación.

GR ADO SAE

Viscosidad Carter °C,cp. Max

Viscosidad Bomba °C,cp max

Viscosidad cin emática 100°C cts. Min

Viscosidad cin emática 100°C cts. Max

Viscosidad alto corte 150°C cp. min

0w 5w 10w 15w 20w

3250 3500 3500 3500 4500

a -30 a -25 a -20 a -15 a -10

60000 a-40 60000 a -35 60000 a -30 60000 a -25 60000 a -20

3.8 3.8 4.1 5.6 9.3

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

25w 20 30 40 40 50 60

6000 a -5 0 0 0 0 0 0

60000 a -15 0 0 0 0 0 0

5.6 9.3 12.5 12.5 12.5 16.3 21.9

0 menor 9.3 menor 12.5 menor 16.3 menor 16.3 menor 21.9 menor 26.1

0 2.6 2.9 2.9 3.7 3.7 3.7

Respecto a los lubricantes de transmisiones manuales y diferenciales se establece: grados de invierno 75W, 80W, y 85W determinados por la máxima temperatura baja a la cual alcanzan una viscosidad de 150.000, medida en centipoise. Grados de verano 90,140, y 250 definidos por un rango de viscosidad a 100°C en centistokes y las combinaciones de los grados de invierno y verano para dar origen a los aceites

Página

Página 129

Diagnóstico mediante el A nálisis de Lubricantes

multiclima, siendo en estos casos los más recomendados por los fabricantes el SAE 80w90 y 80w140. Grados semi sin téticos se encuentran como SAE 75w90 y 80w140.

75W

80W

85W

80W90

85W140

90

140

250

min. Cts.

4.1

7.0

11.0

13.5

24.0

13.5

24

41.0

max. Ct s.

NR

NR

NR