Shell - Fundamentos de Lubricantes

Fundamentos de Lubricación

Propiedades de Aceites Lubricantes En esta sección aprenderemos lo basico sobre aceites lubricantes. Vamos a comenzar con las propiedades de los aceites minerales y sintéticos. Estas propiedades son:

1. Viscosidad, 2. Estabilidad Termica, 3. Estabilidad a la oxidacion, 4. Punto de fluidez, 5. Demulsibilidad, 6. Punto de ignición y 7. Punto de inflamación.

Propiedades de Aceites Lubricantes 1. Viscosidad La primer propiedad de los lubricantes es la viscosidad. Viscosidad es la resistencia interna del aceite para fluir. Viscosidad es la propiedad mas importante de los lubricantes. Algunas de sus funciones mas importantes son: 1. Formar una película lubricante, 2. Enfriar los componentes, y 3. Sellar y controlar el consumo de aceite. Analicemos mas a fondo la importancia de la viscosidad del lubricante.

Propiedades de Aceites Lubricantes Reconociendo las designaciones de viscosidad Cada uno de los siguientes grupos miden la viscosidad con su propia escala:

Abreviación

Nombre del Grupo

Que clasifica el grupo:

AGMA

American Gear Manufacturers Association

Aceites para engranes industriales

SAE

Society of Automotive Engineers

Aceites automotrices para motor/engranes

SUS

Saybolt Universal Seconds

Todos los lubricantes

ISO

International Standards Organization

Lubricantes industriales

cSt

Centistokes

Todos los lubricantes

Grados de viscosidad ISO

La International Standards Organization (ISO) clasifica la viscosidad de los lubricantes industriales. El sistema de clasificación ISO es una serie de grados de viscosidad del lubricante (VG), basados en la viscosidad cinemática a 40°C. La viscosidad es medida en mm2/sec (equivalente a cSt).

Grado de clasificación de viscosidad ISO ISO VG

MID-POINT 2 -1

LIMITS, KV 40°C

KV 40°C, mm s

Min.

Max.

ISO VG 2

2.2

1.98

2.4

ISO VG 3

3.2

2.88

ISO VG 5

4.6

ISO VG 7

ISO VG

MID-POINT 2 -1

LIMITS, KV 40°C

KV 40°C, mm s

Min.

Max.

ISO VG 100

100

90

110

3.52

ISO VG 150

150

135

165

4.14

5.06

ISO VG 220

220

198

242

6.8

6.12

7.48

ISO VG 320

320

288

352

ISO VG 10

10

9

11

ISO VG 460

460

414

506

ISO VG 15

15

13.5

16.5

ISO VG 680

680

612

748

ISO VG 22

22

19.8

24.2

ISO VG 1000

1000

900

1100

ISO VG 32

32

28.8

35.2

ISO VG 1500

1500

1350

1650

ISO VG 46

46

41.4

50.6

ISO VG 2200

2200

1980

2420

ISO VG 68

68

61.2

74.8

ISO VG 3200

3200

2880

3520

Clasificación AGMA La American Gear Manufacturers Association (AGMA)

• Establece los estándares para oxidación, carga y demulsibilidad para lubricantes de engranes. • Define la viscosidad de los lubricantes empleando los grados de viscosidad ISO. • Especifica los tipos de lubricantes para engrane por pruebas de desemeño y composición. • Identifica tres categorías principales de lubricantes de engranes:  Inhibidos  Antidesgaste  Compuestos

Clasificación AGMA (cont.) Número AGMA

Grado de Viscosidad ISO

1 2, 2EP 3, 3EP 4, 4EP 5, 5EP 6, 6EP 7 comp, 7EP 8 comp, 8EP 8A comp

46 68 100 150 220 320 460 680 1000

EP significa que contiene aditivos de Presión Extrema para trabajo pesado. "comp" significa contenido de Ácidos Grasos para reductores Sinfin-Corona

Sistema SAE Motores Número SAE 5W 10 W 20 W 20 30 40 50

Viscosidad cSt

A - 18oC A - 100oC Min - Max Min - Max 871 1307 2614 2614 10468 5.75 9.65 9.65 12.98 12.98 16.82 16.82 22.75

Lubricantes para Motores a Gasolina Clasificación de Servicio API Sistema de Clasificación “API”

Para servicio de Motores a Gasolina DESIGNACION DE LETRA

SA* SB* SC* SD* SE* SF* SG* SH* SJ

SL

DESCRIPCION ACEITE SIN ADITIVOS ACEITE CON ANTIOXIDANTES Y ANTIDESGASTE SIN DETERGENTES PROTECCION CONTRA LODOS, DESGASTE Y CORROSION. PARA VEHICULOS1967 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION QUE SC, PARA VEHICULOS 1971 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION QUE SD, PARA VEHICULOS 1980 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION CONTRA LA OXIDACION Y EL DESGASTE, PARA VEHICULOS 1988 Y ANTERIORES MEJOR CONTROL DE DEPOSITOS Y LODOS, PARA VEHICULOS 1993 Y ANTERIORES ESTRICTO CONTROL DE DESEMPEÑO Y MAYOR RENDIMIENTO QUE SG, PARA VEHICULOS 1996 Y ANTERIORES, PUEDEN SER GF-1 ACEITE DE OPTIMO RENDIMIENTO CON "ENERGY CONSERVING" PARA MULTIGRADOS, PUEDEN SER GF-2. MAYOR PROTECCION DE LOS CATALIZADORES. PARA VEHICULOS 1997 Y POSTERIORES. ACEITES DE LA MAS ALTA CALIDAD DISPONIBLES EN EL MERCADO.SATISFACEN LOS NUEVOS REQUISITOS DE "CONSERVACION DE ENERGIA COMO GF-3.MEJOR LIMPIEZA DEL MOTOR, EXCEPCIONAL ESTABILIDAD A LA OXIDACION Y MAYOR ESTABILIDAD A LA TEMPERATURA.

*CLASIFICACIONES OBSOLETAS, NO USAR A MENOS QUE LO ESPECIFIQUE EL FABRICANTE

NUEVA ESPECIFICACION SM - 2005

Clasificación API para Motores a Diesel DESIGNACION DE LETRA * CA * CB * CC CD CD-II CF CF-2 CE CF-4 CG-4 CH-4 CI-4, CI-4 Plus

DESCRIPCION ACEITE SIN ADITIVOS, SERVICIO LIGERO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO LIGERO-MODERADO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO MODERADO-SEVERO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO EXTREMA SERIE 3 ACEITE PAAR MOTORES DE 2 TIEMPOS, SERVICIO SEVERO ACEITE DE MAYOR PROTECCION QUE CD PARA MOTORES DE SERVICIO SEVERO, ASPIRACION NATURAL O TURBOCARGADOS ACEITE PARA MOTORES DE 2 TIEMPOS DE SERVICIO SEVERO, MAYOR DESEMPEÑO QUE CD-II ACEITE PARA MOTORES TURBOCARGADOS HD FABRICADOS DESDE 1983 ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO EXTREMO, QUE UTILIZAN MULTIGRADOS PARA REDUCIR LODOS Y CONSUMO DE ACEITE ACEITE DE MAXIMO DESEMPEÑO PARA MOTORES DE BAJAS EMISIONES DE SERVICIO EXTREMO. ACEITE DE ALTA TECNOLOGIA PARA MOTORES DE BAJAS EMISIONES, QUE CUMPLAN EPA 98, REDUCE NOTABLEMENTE ACUMULACION DE LODOS Y CONSUMO DE ACEITE ACEITE DE ALTA TECNOLOGIA DESARROLLADO CON ACEITES BASICOS DEL TIPO II HIDROCRAQUIADOS, CUMPLIENDO CON LAS MAS EXIGENTES ESPECIFICACIONES PARA MOTORES A DIESEL

NUEVA ESPECIFICACION CJ-4 Plus - 2006

Grados de Viscosidad SAE para Aceites de Engranaje Grados de Viscosidad SAE 75W 80W 85W 90 140 250

Temperatura máxima para Viscosidad -40 -26 -12 -

Viscosidad @ 100°C Mínimo

Máximo

4.1 7.0 11.0 13.5 24.0 41.0

< 24.o < 41.0 -

Clasificación API para Transmisión Estandar y Difrencial CLASIFICACION API

DEFINICION Y APLICACIÓN

GL-1

Aceite Mineral sin Aditivos, para algunas transmisiones manuales con bujes o sincronizadores de Metales Amarillos

GL - 2

Aceite Mineral sin Aditivos operan bajo condiciones de carga temperatura y velocidad que los GL-1 no satisfacen

GL- 3

Aceite mineral con aditivos EP para condiciones moderadamente severas de velocidad y carga. Son lubricantes con capacidad de carga mayor que los GL-1, pero menor a los GL-4

GL-4

EP mediano, para servicio moderado a severo, transmisiones de vehículos y camiones, engranes hipoidales.

GL-5

EP elevado para servicio severo, transmisiones y diferenciales engranes hipoidales. Máximo desempeño.

Propiedades de Aceites Lubricantes Tabla de Viscosidad La carta que se muestra compara los grados de viscosidad de lubricantes. Al leer de manera horizontal, la designación de viscosidades son iguales. Por ejemplo, sigue la regla en la carta y verás que: SUS 500 = cSt 100 = ISO 100 = AGMA 3 = SAE Engine 30 = SAE Gear 85W

Propiedades de Aceites Lubricantes Indice de Viscosidad (IV) El índice de viscosidad es la razón de cambio de la viscosidad de un lubricante con al temperatura. Mientras mas alto sea en IV, menos cambiará el lubricante con la temperatura. En la gráfica de abajo, nota que la inclinación de cada linea es distinta sobre el mismo rango de temperauras dependiendo de su viscosidad: el IV más bajo tiene la mayor inclinación, el IV más alto tiene la menor.

Viscosidad

Indice de Viscosidad

Muy alto IV (135) ej., sintéticos Alto IV (95) e., aceite mineral Bajo IV (65) ej., aceite nafténico

Temperatura

Nota: Los números en paréntesis son números adimensionales que muestran la diferencia de viscosidades entre 40°C y 100°C.

¿Monogrados o Multigrados? CAMBIO DE VISCOSIDAD DEL ACEITE CON RESPECTO AL CAMBIO DE TEMPERATURA (MONO VS MULTI) VISCOSIDAD (cP)

SAE 40

GRADOS SAE

60

VISCOSIDAD 100ºC (cSt)

50

SAE 15W-40 SAE 10W-30

40 30

Montañas Ciudad

-20 -10 0 10 20 OPERACION A BAJA TEMPERATURA

TEMPERAUTURA ºC

20

100ºC

230ºC

OPERACION DE ALTA TEMPERATURA

Propiedades de Aceites Lubricantes 2. Estabilidad Térmica La Estabilidad Térmica es otra propiedad de los lubricantes. Es la habilidad de resistir las altas temperaturas. Una mala estabilidad térmica puede resultar en: •

Lodos,

•

Depósitos y

•

Aumento de viscosidad.

Propiedades de Aceites Lubricantes 3. Estabilidad a la Oxidación La Estabilidad a la Oxidación es la habilidad de un lubricante a resistir la combinación química con el oxígeno. La Oxidación puede resultar en la formación de depósitos de lodo y el aumento de viscosidad. Es acrecentada por lo siguiente: •

Calor

•

Luz

•

Catalizadores metálicos

•

Ácidos formados por contaminación con agua

•

Otros contaminantes

ZDTP

Fenol

Propiedades de Aceites Lubricantes 4. Punto de Fluidez El punto de fluidez es la temperatura mas baja a la que un aceite puede fluir bajo condiciones de prueba. El punto de fluidez esta afectada por la cantidad de partículas de cera removidas durante la refinación del petróleo crudo: •

Más partículas de cera, más alto el punto de fluidez.

•

Menos partículas de cera, más bajo punto de fluidez.

Propiedades de Aceites Lubricantes 5. Demulsibilidad La Demulsibilidad es otra propiedad importante de los lubricantes. Es la habilidad de un aceite de separarse del agua.

Botella derecha Agua y aceite seprarados (buena demulsibilidad)

Botella izquierda No agua

Botella central Aceite y agua mezclados

Propiedades de Aceites Lubricantes 6. Punto de Inflamación El punto de ignición es determinado calentando el aceite hasta que se formen vapores; después de pasa una flama por encima del aceite. El punto de ignición es la temperatura a la cual el lubricante enciende sin sostener la flama. El punto de inflamación para un lubricante es típicamente de 200°C o más.

Propiedades de Aceites Lubricantes 7. Punto de Ignición El punto de ignición se determina de manera similar al punto de inflamacion. El aceite se calienta hasta que libera vapores; una flama se pasa sobre el aceite. El punto de ignición es cuando el aceite se enciende y se sostiene la flama. El punto de ignicion para un lubricante es típicamente 20°C o más por encima del punto de inflamación.

Básicos: Descripción Influencia general de los componentes Como se puede observar en la siguiente tabla, los básicos tienen un gran efecto en el desempeño del lubricante terminado. Propiedad del lubricante

Influencia del básico

Influencia del Aditivo

Viscosidad

Mayor

Menor

Indice de Viscosidad

Mayor

Mayor

Punto de Ignición

Mayor

Menor

Volatilidad

Mayor

Menor

Punto de Fluidez

Mayor

Mayor

Estabilidad a la Oxidación

Mayor

Mayor

Protección de herrumbre

Menor

Mayor

Control de depósitos

Mayor

Mayor

Espumación

Mayor

Mayor

Basicos: Descripción Propiedades de los básicos Aquí se muestran la comparación de composición entre los cinco grupos de básicos. Categorías API/ACEA : VI, SAT & S, % Grupo I

Grupo II

Grupo III

80 0.03

80 90% % S < 0.03

VI >120 % sat > 90% % S < 0.03

Espectro químico variado

Requiere hidroprocesado Convencional (solvente)

Requeire básicos hidroprocesados severo

Grupo IV

Grupo V

PAOs

Todos los Otros Espectro químico menor

Básicos: Descripción Propiedades de los básicos (cont.) A siguiente tabla compara el desempeño de los cicno distintos grupos de básicos. Comparación de propiedades de básicos Parámetro

Grupo I

Grupo II

Grupo III

Grupo IV

Grupo V

Estabilidad a la oxidación

Buena

Mejorada

Mejor

La mejor

Mejor a la mejor

Volatilidad

Buena

Buena - Mejor

Mejor

La mejor

Buena a mejor

Solvencia de aditivos

Muy buena

Buena con con algunos Buena con con algunos Buena con con algunos Buena a mejor básicos básicos básicos

Capacidades a baja temp.

Buena

Mejorada

Mejor

La mejor

Buena a mejor

Eficiencia / tracción

Buena

Buena

Mejorada

Mejor

Buena a mejor

Costo relativo vs. grupo I

1

1.1 to 1.2

1.5

4 to a

2 a 50

Rango de visc. @ 40°C cSt

Más de 500

Limitado a