combustibles y lubricantes
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CAPITULO 1
Combustibles y lubricantes
Los combustibles y lubricantes son elementos muy importantes en la industria automotriz, se considera que es el factor que hace posible que se genere energía. la mayoría de combustibles y lubricantes se obtienen del petróleo, así como también varios derivados que se utilizan en otras industrias.
Combustibles y lubricantes
Combustibles Los combustibles usados para motores de combustión interna están constituidos por una mezcla de hidrocarburos que se diferencian entre sí por la estructura de sus moléculas. La estructura y la magnitud de las moléculas así como la relación numérica de sus átomos de hidrógeno y de carbono determinan esencialmente el comportamiento de los combustibles en el momento de quemarse en el motor.
Estructura Las moléculas de hidrocarburo están constituidas o bien en forma de cadena o bien en forma de anillo. Las moléculas que tienenestructura en forma de cadena sencilla (parafinas y definas) son muy propicias al encendido y arden fácilmente. Con ello se produce en los motores Otto el pistoneo. En los motores Diesel las moléculas de hidrocarburos propicias al encendido se queman de modo irreprochable, sin pistoneo . Las moléculas con cadenas ramificadas (isómeros) o en forma de anillo (aromáticos y cicloparafinas) no son tan propicias al encendido. En los motores Otto se comportan como resistentes al pistoneo y en los motores Diesel, en virtud de su retardo de encendido, como propicias al pistoneo.
Obtención La materia prima más importante indudablemente para la obtención de combustibles es el petróleo. El gas natural y el carbón tienen sólo una importancia secundaria en cuanto a la obtención de combustible. Según se admite hoy, el recurso energético que llamamospetróleo se ha formado a lo largo de millones de años mediante descomposición de seres marinos muertos y sumergidos, como acumuladores indirectos de la energía solar.
Los muchos hidrocarburos contenidos en el petróleo no son todosapropiados para gasolina o gasoil. La mayor parte debe transformarsepor procedimientos químicos. La obtención del producto final serealiza por dos caminos en refinerías: 1. Separación (p. ej., destilado, filtrado) 2. Transformación (p. ej., craqueo, reformado).
Destilación del petróleo (método de separación) El petróleo se calienta manteniéndolo hermético al aire. Los compo-nentes que se evaporan dentro de un intervalo de ebullición de unos180°C, al condensarse dan los combustibles ligeros, preferente-mente gasolina, que se compone de parafinas normales (cadenas noramificadas) y cicloparafinas (anulares). El campo de ebullición de180 a 280°C proporciona los combustibles semipesados (combusti-ble para turbinas de gas, queroseno), y el intervalo de 210 a 360°C loscombustibles pesados para motores Diesel. El intervalo superior pro-porciona aceites de engrase y como residuo se obtiene el betún. Estaobtención de combustibles según sus intervalos de ebullición sellama destilación fraccionada.
Obtención de gasolina por el procedimiento de transformación El porcentaje de gasolina obtenida en la destilación normal esdemasiado pequeño para las necesidades actuales, y además de pocaresistencia al pistoneo. Foresta razón se desarrollaron procedimien-tos con los cuales el porcentaje de petróleo en los combustibles demotores de gasolina aumenta considerablemente y es además demayor resistencia al pistoneo.
a) Craqueo: Descomposición de macromoléculas de loscombustibles pesados de alto punto de ebullición, para convertirlos en isoparafinas y definas más ligeras y antidetonantes. Pero quedan más componentes pesados que pueden seguir elaborándose. b) Reformado: Las parafinas en forma de cadena proceden-tes de la destilación se transforman, con la ayuda de catalizadores (platino) en isoparatinas y aromáticos resistentes al pistoneo.
c) Polimerización: Los hidrocarburos gaseosos formados en elcraqueo y en el reformado se reúnen mediante catalizadores para formar macromoléculas (principalmente ¡soparafinas). Si se transforman parafinas de cadena lineal en isoparafinas, este proceso se llama isomerización. d) Alquilación: Las definas y parafinas se hacen reaccionarentre sí para formar isoparafinas más resistentes al pistoneo. e) Hidrogenación: Adición de átomos de hidrógeno a definas no saturadas, para formar ¡soparafinas resistentes al pistoneo.
Las gasolinas bastante resistentes al pistoneo obtenidas de estaforma se trata posteriormente mediante el refino. De esta manera seaumenta la pureza de la gasolina (separación de restos gaseosos,azufre y soluciones de resinas) y añadiendo aditivos se elimina latendencia a formar sedimentos, al cambio de color, formación dehielo, pistoneo y corrosión.
Propiedades Combustibles para motores de gasolina En los motores de gasolina el combustible debe gasificar fácil ytotalmente. Una medida para la gasificación del combustible es lacurva de ebullición. El porcentaje de combustible gasificado hasta70°C debe ser por un lado tan grande que el motor arranque conseguridad en frío, pero sin que exista peligro de formación de burbujas de vapor con el motor caliente. Hasta 180°C debe haberse gasificado el 90% del combustible, deforma que sobre todo con el motor todavía frío pueda evitarse ladilución del aceite de engrase debido al combustible no gasificado.
Resistencia al pistonao (ROZ, MOZ): A una alta temperatura deautoencendido de la gasolina le corresponde una resistencia alpistoneo elevada (tabla 1-1). Esta resistencia se determina por elíndice de octano de «research» (ROZ) y el índice de octano del motor(MOZ). Ambos índices de octano se determinan en el motor CFR(relación de compresión variable), por comparación con un combustible de referencia formado por isooctano (=100) y heptano normal(=0). El volumen de isooctano del combustible de referencia, que tiene la misma intensidad de pistoneo que el combustible ensayado, es su índice de octano. El MOZ es menor que el ROZ, ya que se determina con un número de revoluciones más alto y con precalentamiento de la mezcla a 150°C.
Para aumentar la resistencia al pistoneo puede adicionarse alcombustible una mezcla de tetrametilo de plomo(TML)ytetraetilodeplomo (TEL). Debido a la toxicidad de las combinaciones de plomocontenidas en los gases de escape, se tiende a limitar o eliminar elcontenido de plomo en la gasolina. Para alcanzar el índice de octanomínimo indicado en la norma DIN 51600 (gasolina normal ROZ 91,gasolina super ROZ 97,4) se añaden a menudo aromáticos como eltolueno y el xileno, o alcoholes como el metano.
Combustibles Diesel En contraposición a lo que ocurre con los combustibles Otto, loscombustibles Diesel tienen que ser tan propicios a la combustióncomo sea posible, para evitar el encendido retardado. La inflama-bilidad se define por el número de cetano. Cuanto más hidrocarburos con moléculas de estructura en cadena contenga un combustible Diesel tanto más propicio es al encendido. El número de cetano de los combustibles para vehículos con motor Diesel debe ser en lo posible superior a 45.
El cetano es el componente del combustible que se toma comotipo o patrón para los combustibles de motores Diesel; en realidad esllamado n-hexadecano (Ci(H34) y es un hidrocarburo de estructuraen cadena sencilla, del grupo de las parafinas. El «Reglamento sobre líquidos combustibles» y el «Reglamentotécnico sobre líquidos combustibles» de Alemania Federal contienenlas disposiciones legales sobre la construcción y el funcionamientode instalaciones para almacenamiento, trasiego y transporte de líquidos inflamables. Los carburantes ligeros (combustibles para motores Otto) tienenun punto de inflamación por debajo de los 21 °C y entran, por lo tanto,en el grupo A, clase de peligro I (Clase de la mayor peligrosidad).
Los combustibles Diesel tienen el punto de inflamación com-prendido entre los 55°C y los 100°C y entran en el grupo A, clase depeligro III.
CAPITULO 2
LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
LUBRICACIÓN
FUNDAMENTOS E
IMPORTANCIA
FRICCIÓNES LA FUERZA QUE SE OPONE AL
MOVIMIENTO QUE SE PRODUCE CUANDO 2
SUPERFICIES SE DESLIZAN O RUEDAN
UNA SOBRE OTRADepende de la rugosidad
de las superficies en contacto así como de la fuerza que actúa
sobre ellas.
EFECTOS PERJUDICIALES DE LA FRICCIÓN
• Genera calor.• Pérdida de potencia.• Daños a las superficies.
LUBRICANTESSUSTANCIAS SÓLIDAS,
SEMISÓLIDAS, O LIQUIDAS DE ORIGEN ANIMAL, VEGETAL, MINERAL O SINTÉTICA, QUE SE UTILIZA PARA REDUCIR EL ROZAMIENTO POR LA INTRODUCCIÓN DE UNA CAPA REDUCTORA DE FRICCIÓN ENTRE LAS PIEZAS EN MOVIMIENTO.
¿DE DÓNDE Y COMO OBTENEMOS EL LUBRICANTE?
OBTENCIÓN DE ACEITE BASE
Mediante el calentamiento del petróleo crudo en hornos, se lleva este a temperaturas del orden de 360 ( grados centígrados), haciendo circular por medio de bombas, de esta manera en la columna de destilación fraccionada obtener los diferentes derivados del petróleo.
OBTENCIÓN DE ACEITE BASE
En esta torre con destilación fraccionada sometida a vacío, la carga es el residuo de la anterior aquí se redestila calentando a
una temperatura de unos 400 ( grados centígrados), obteniendo la materia prima para obtener lubricantes.
TIPOS DE ACEITES
ACEITES MINERALES: Son una mezcla de hidrocarburos de distinta Comprensión; según sea el hidrocarburo predominante: Existe:Aceites Naftenicos Todos ellos diferenciados en el
comportamiento de:
Viscosidad y Temperatura, la estabilidad al envejecimiento
Aceites Aromáticos y la densidad.Aceites Parafinicos
ACEITES DESTILADOS: Se obtiene del petróleo, alquitrán de lignito o de hulla, mediante destilación. ACEITES REFINADOS: Se obtienen mediante tratamiento Químico de los destilados con: ácidos, disolventes y tierra descolorante. Son más puros, pero también más caros ($ ) ACEITES SINTÉTICOS: Es una transformación química de materia prima como: esteres. Entre los que tenemos: Aceite de silicona. Aceite de poliéster Aceite de esteres.
ACEITES VEGETALES Y ANIMALES.
PODEMOS CITAR LOS SIGUIENTES:
ACEITE DE NABINAACEITE DE RICINOACEITE DE HUESOS
SE UTILIZA RARAMENTE, PORQUE
SE ENVEJECE RÁPIDAMENTE.
ACEITE GRASOS (MIXTOS)
Tenemos aceites minerales + Aceites VegetalesNo soportan esfuersos térmicos.
ACEITES EMULSIONABLES:
Son de origen mineral + adición de emulcionadores y estabilizadores, se puede mezclar con agua.Se utiliza como aceite de taladrar, aceite de corte, etc.
LUBRICANTESUn lubricante está compuesto esencialmente por una base + aditivos.Las bases lubricantes determinan la mayor parte de las características del aceite, tales como: Viscosidad, Resistencia a la oxidación, Punto de fluidez. Las bases lubricantes pueden ser
• Minerales: Derivados del petróleo • Sintéticas: Químicas.
LUBRICANTES Las principales clases de material sintético usado
para mezclar el lubricante son:
TiposAplicacion Principal
Oligomeros de olefina (PAOs)
Automotriz e Industrial
Esterol dibasicoAviacion y Automotriz
Polioles de esterolAviacion y Automotriz
AlquilatosAutomotriz e
Industrial
Polialquilenos Industrial
Fosfato-Esterol Industrial
CONCEPTOS:
• VISCOSIDAD.• GRAVEDAD API.• COLOR• INDICE DE VISCOSIDAD.• PUNTO DE INFLAMACIÒN.• PUNTO DE FLUIDEZ.
VISCOSIDAD
RESISTENCIA DE UN LÍQUIDO A FLUIR. ESTA RESISTENCIA ES PROVOCADA POR LAS FUERZAS DE ATRACCIÓN ENTRE
LAS MOLÉCULAS DEL LÍQUIDO. LA VISCOSIDAD SE VE AFECTADA POR LAS CONDICIONES
AMBIENTALES, ESPECIALMENTE POR LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN, Y POR LA PRESENCIA DE ADITIVOS
MODIFICADORES DE LA MISMA
VISCOSIDAD
Viscosímetros en baños de temperatura constante: Determinación de la viscosidad cinemática a 40 y a
100 °C.
INDICE DE VISCOSIDAD
VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE UN ACEITE EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA.
CUANTO MÁS ALTO ES ES ÍNDICE DE VISCOSIDAD, MÁS ESTABLE ES LA
VISCOSIDAD DEL ACEITE.
PUNTO DE INFLAMACIÓN
LA TEMPERATURA MÍNIMA EN LA CUAL UN ACEITE EMPIEZA A EMITIR VAPORES INFLAMABLES.
CUANTO MÁS BAJO SEA ESTE PUNTO, MAS VOLATIL SERA EL ACEITE Y TENDRA MAS TENDENCIA A LA
INFLAMCIÓN. UN PUNTO DE INFLAMACIÓN ALTO ES SIGNO DE CALIDAD EN EL ACEITE.
PUNTO DE COMBUSTIÓN
TEMPERATURA A LA CUAL LOS VAPORES EMITIDOS POR UN ACEITE SE INFLAMANSUELE ESTAR ENTRE 30 Y 60 º POR ENCIMA DEL PUNTO DE INFLAMACIÓN.
PUNTO DE CONGELACIÓN.
EL PUNTO DE CONGELACIÓN (TAMBIEN LLAMADO PUNTO DE FLUIDEZ)ES LA MENOR TEMPERATURA A QUE SE OBSERVA FLUIDEZ EN EL ACEITE AL SER ENFRIADO.
EMULSIBILIDAD.
LA EMULSIBILIDAD ES LA CAPACIDAD DE UN LÍQUIDO PARA FORMAR UNA MEZCLA ÍNTIMA DE AGUA Y ACEITE.
Copa cerrada Pensky-Martens: Determinación del punto de inflamación.
PUNTO DE INFLAMACIÓN
GRAVEDAD API
EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO SE UTILIZA PARA LA MEDICIÓN DE LA DENSIDAD.
ES UNA ESCALA ARBITRARIA EN LA CUAL 10 GRADOS API CORRESPONDEN AL PESO ESPÉCIFICO 1, A
MENOR PESO ESPECÍFICO, MAYOR GRAVEDAD API Y VICEVERSA.
COLOR
LA DETERMINACIÓN DEL COLOR DE LOS ACEITES SOLAMENTE TIENE VALOR PRÀCTICO EN LA REFINERIA PARA EFECTOS DE CONTROL Y
UNIFORMIDAD.EN LOS ACEITES LUBRICANTES EL COLOR NO
TIENE RELACIÓN CON LA CALIDAD.
PUNTO DE FLUIDEZ
ES LA MENOR TEMPERATURA A LA CUAL EL ACEITE FLUYE LIBREMENTE BAJO
CONDICIONES ESPECÍFICAS DE ENSAYO.
FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES
FUNCIÓN PRINCIPAL
UN LUBRICANTE DEBE REDUCIR AL MÍNIMO:
EL DESGASTE LA FRICCIÓN DE PIEZAS EN
MOVIMIENTO.
OTRAS FUNCIONES
• DISIPAR EL CALOR.• IMPEDIR LA CONTAMINACIÓN.• AMORTIGUAR LOS IMPACTOS.• PROTEGER CONTRA HERRUMBRE Y
CORROSIÒN.
CONTAMINANTES
• POLVO Y SÓLIDOS FINOS.• AGUA Y SOLUCIONES REFRIGERANTES.• DESGASTE DE ENGRANAJES Y COJINETES.• PRODUCTOS DE OXIDACIÓN DEL ACEITE.
CLASIFICACIONES PARA SERVICIO EN MOTORES
TIPO DE SERVICIO:
API (American Petroleum Institute). ( E.E.U.U.)
ACEA (Asociación Europea de Fabricantes de Autos ) (Europa).
POR SU VISCOSIDAD, SAE (Society of Automotive Engineers).
ESPECIFICACIONES MILITARES.
ESPECIFICACIONES CIVILES, ALGUNOS GRANDES FABRICANTES POSEEN SUS PROPIOS ENSAYOS, TENIENDO EN CUENTA LAS CONDICIONES DE LUBRICACIÓN DE SUS MOTORES, EJEMPLO: CATERPILAR – FORD.
API (American Petroleum Institute)
• Motores a gasolina se estableció la letra "S" de Spark (bujía en inglés)
• Letras "A" hasta la "L" para representar la evolución en orden alfabético de los grados de clasificación que se han desarrollado en forma sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a medida que progresa la letra del alfabeto. En la siguiente tabla.
API (American Petroleum Institute)
Nivel de Calidad Periodo de Validez
SA antes de 1950
SB 1950 - 1960
SC 1960 - 1964
SD 1965 - 1970
SE 1971 - 1980
SF 1981 - 1987
SG 1988 - 1992
SH 1993 - 1996
SJ 1997 - 2000
SL 2001
API (American Petroleum Institute)
En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la letra "C" de la palabra inglesa Compression.
Y una letra en serie alfabética que representa la evolución del nivel de calidad.
Esta evolución se expone en la siguiente tabla:
API (American Petroleum Institute)
Nivel de Calidad Periodo de Validez
CA antes de 1950
CB 1950 - 1952
CC 1952 - 1954
CD / CD-II 1955 - 1987
CE 1987 - 1992
CF / CF-2 1992 - 1994
CF-4 1992 - 1994
CG-4 1995 - 2000
CH-4 2001
CALIDAD O NIVEL DE DESEMPEÑO ACEA
Representa la calidad de los componentes básicos de un aceite y la calidad de sus aditivos.
• De acuerdo con ACEA, la secuencia comienza con la letra A y luego un nº, que por el momento va desde 1 hasta 3, progresando la calidad a medida que aumenta este número.
• Los aceites calificados por ACEA como A3 son los de mayor calidad para motores GASOLINA.
• Para motores diesel, las categorías ACEA empiezan con la letra B para motores de automóviles y E para motores de vehículos comerciales (camiones, autobuses) .
• Para vehículos diesel el nivel máximo de calidad es, según ACEA E3 para vehículos comerciales y B3 para automóviles.
MAXIDIESEL SAE 15w40
• API CH-4/CF CH-4=Periodo de Validez, A PARTIR 2001
CF= Aceites multigrados para motores diesel de gran potencia, de aspiración atmosférica o turboalimentados, en las condiciones más severas de trabajo.
• ACEA E2/B3E2=Diesel comercial, calidad 2.B3=Motores de automóviles, calidad 3
SAE (Society of Automotive Engineers).
Se le conoce mundialmente como la norma SAE J300. Esta clasificación define dos grupos de viscosidades: 6 grados de viscosidad a bajas temperatura o grados de invierno que están seguidos por la letra W (Winter por invierno en inglés) y 5 grados de viscosidad de alta temperatura o grados de verano, que se identifican con un número solo.
SAE (Society of Automotive Engineers).
Grado SAE Viscosidad Cinemática cSt @ 100°C
0W 3,8
5W 3,8
10W 4,1
15W 5,6
20W 5,6
25W 9,3
20 5,6 a 9,3
30 9,3 a 12,5
40 12,5 a 16,3
50 16,3 a 21,9
60 21,9 a 26,1
ACEITE MULTIGRADO:Aceite de motor o engranajes que cumple los requerimientos de un grado de clasificación de viscosidad SAE, y que puede ser usado sobre un más amplio rango de temperatura que un aceite monógrado.
EJEMPLO
Un aceite multigrado SAE 15W-40, por ejemplo, tiene la viscosidad de un monogrado SAE 15 cuando hace frío y de un monogrado SAE 40 cuando hace calor.
ESPECIFICACIONES MILITARES
LUBRICACIÓN CORRECTA
• TIPO CORRECTO• CALIDAD CORRECTA• CANTIDAD CORRECTA• TIEMPO CORRECTO• LUGAR CORRECTO• CONDICIÓN CORRECTA
LUBRICACIÓN INCORRECTA
• EXESIVA
• INSUFICIENTE
• FUERA DE TIEMPO
CAPITULO 3
ADITIVOS PARA LUBRICANTES
Son sustancias químicas que se añaden en pequeñas cantidades a los aceites lubricantes para proporcionarles o incrementarles propiedades, o para suprimir o reducir otras que le son perjudiciales.
QUE ES UN ADITIVO
La misión de un aditivo de propaganda, pues no es preciso ni suficiente el que al ser mezclado con las masas o volumen total del aceite continúe preservando sus buenas cualidades, por el contrario la debe transferir a toda ella enriqueciéndola.
MISION
CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS PARA LUBRICANTES
Los aditivos pueden dividirse en dos grandes grupos, según los efectos que producen:
1.-Inhibidores destinados a retardar la degradación del aceite:
detergente-dispersantes, antioxidantes, anticorrosivos, agentes antidesgaste, agentes alcalinos y agentes antiemulsificadores.
2.-Aditivos que mejoran las cualidades físicas básicas con acción sobre:
el índice de viscosidad,
poder antiespumante,
sellado,
la oleosidad,
extrema presión
la rigidez dieléctrica.
ADITIVOS DETERGENTES-DISPERSANTES.
Estos aditivos tienen la misión de evitar que el mecanismo lubricado se contamine aun cuando el lubricante lo esté. La acción de estos dispersantes es la evitar acumulaciones de los residuos, los cuales se forman durante el funcionamiento de la máquina o motor y mantenerlos en estado disuelto de suspensión por toda la masa del aceite.la combinacion de efectos proporcionados por los antioxidantes y anticorrosivos en los aceites están destinados a lubricar órganos metálicos, sometidos a altas cargas.
ADITIVOS ANTICORROSIVOS Y ANTIOXIDANTES.
Para proteger contra la corrosión a los materiales sensibles por una parte, y por otra para impedir las alteraciones internas que pueda sufrir el aceite por envejecimiento y oxidación, se utiliza aditivos anticorrosivos y antioxidantes. Existe un solo producto para proteger de estos dos peligros, algunos de estos son: el ditiofosfato de zinc, los esteres del ácido estilfosfórico y como regla general los compuestos de fósforo, o de base arsénica o bismútica.
ADITIVOS ANTIDESGASTES.
Cuando el aceite fluye establemente lubricando cremalleras, bielas, bombas de aceite y camisas de pistones, o cuando las partes a lubricar operan parcial o enteramente bajo condiciones de lubricación límite, los aditivos antidesgaste son necesarios. Cuando los inhibidores antioxidantes son necesarios en estos lubricantes, el aditivos más usado es el ditiofosfato de zinc. Este aditivo combina propiedades antioxidantes, inhibidores de corrosión y antidesgaste.
Neutralizan los ácidos provenientes de la oxidación del aceite de forma tal que no pueden reaccionar con el resto del aceite. Se aplica a cualquier aditivos detergente que tenga disponible alcalinidad para neutralizar material ácido formado de la oxidación del aceite.
La alcalinidad para combatir el desgaste está asociada con la corrosión en la superficie exterior de los cilindros debida a los halógenos inorgánicos, que son productos de la combustión de los agentes residuales usados con plomo tetraetílico y los compuestos antidetonates en la gasolina.
La corrosión es más severa cuando la máquina no ha alcanzado la temperatura de operación y los ácidos formados están por debajo de su punto de saturación y se condensan. Para minimizar el desgaste por corrosión, el aditivos detergente dispersante incorpora agentes alcalinos.
AGENTES ANTIEMULSIFICADORES
Los agentes antiemulsificadores reducen la tensión interfacial de manera que el aceite puede dispersarse en agua. En la mayor parte de las aplicaciones de lubricación la emulsificación es una característica indeseable. Sin embargo, existen aplicaciones en las cuales los aceites minerales están compuestos de materiales emulsificantes que los hacen miscibles en agua. Los llamados aceites solubles usados con refrigerantes y los lubricantes usados en operaciones de maquinarias dependen de agentes emulsificantes para su exitosa aplicación como fluido de corte.
Los jabones y los ácidos grasos, el sulfato de sodio y los ácidos nafténicos se usan comúnmente con este propósito. Estos son usualmente activadores superficiales químicos compuestos, los cuales tienden a reducir la tensión interfacial permitiendo mezclas íntimas de la mezcla emulsificada y el agua para formar una suspensión liquida de fluido de corte
ADITIVOS MEJORADORES DEL ÍNDICE DE VISCOSIDAD.
Para este fin están los esteres del ácido polimetacrílico y soluciones de materiales plásticos que elevan la viscosidad y favorecen la curva de viscosidad temperatura.
SU FORMA DE ACTUAR ES LA SIGUIENTE:
A bajas temperaturas las moléculas de estas sustancias se contraen y ocupan poco volumen y se dispersan en el aceite en forma de minúsculas bolitas dotadas de una gran movilidad.
A elevada temperatura, las moléculas de aceite aumentan de velocidad y las bolitas se agrupan formando estructuras bastantes compactas que se oponen al movimiento molecular del aceite lo que significa un aumento de la viscosidad del aceite.
MEJORADORES DEL PUNTO DE FLUIDEZ Y CONGELACIÓN
Se emplean los mismos aditivos Mejoradores de viscosidad mismos que favorecen el punto de congelación y en consecuencia, el de fluidez. Se aplican a los aceites parafínicos, ya que la parafina por su elevado punto de congelación es la principal productora de la falta de fluidez de los aceites, formando aglomeraciones y solidificaciones al descender la temperatura.
ADITIVOS ANTIESPUMANTES
La presencia de cuerpos extraños en el aceite tales como gases con temperaturas inferiores de los 100 °C, producen lo que los aceites minerales puros de por sí no pueden cortar la formación de espumas debido al gran espesor que les da la película lubricante. Estas burbujas o espumas permanentes producen el paso del aceite por los conductos. Este aditivo evita estas burbujas adelgazando la envoltura de la burbuja del aire, hasta su rotura modificando tensiones superficiales e interfaciales de la masa de aceite.
ADITIVOS MEJORADORES DE LA OLEOSIDAD
La oleosidad es la adherencia del aceite a las superficies metálicas de lubricar, debido a la polaridad molecular contenida, que que hace que se fije fuertemente a dichas superficies.
Los componentes químicos de este aditivo son de bajísima resistencia a la oxidación, por esto se eliminan durante el proceso de la refinación industrial de los aceites lubricantes.
Esta propiedad debe recuperarse una vez terminado el proceso de refinación o en muchos casos aún después de ser obtenida la formulación de un producto lubricante.
Zinc: Inhibidor de corrosión, antidesgaste,
antifricción
Fósforo: Extrema presión
Calcio: Dispersante-detergente
Magnesio: Desmulsificante, neutraliza ácidos,
antioxidante
Sodio Anti-herrumbre
FUNCIONES DE ALGUNOS COMPONENTES QUIMICOS EN LOS ADITIVOS
ALGUNOS ADITIVOS ACTUALMENTE COMERCIALES
ORILUB UP
Aditivo para el aceite que mejora la lubricación de los motores tanto a gasolina como diesel. Compatible con cualquier tipo de aceite de base mineral de manera inmediata, no hay que esperar que el motor esté caliente y encendido para añadirlo. Incrementa el índice de viscosidad del lubricante prolongando su cambio. En motores usados reduce la quema de aceite y el escape de los gases hacia el cárter. USO : En cada cambio de aceite agregar 0,946 l y adicionarlo cada vez que se requiera completar el nivel de aceite.
Los fluidos Texamatic incluyen en su composición bases lubricantes de máxima calidad mezcladas con una combinación equilibrada de aditivos de última tecnología.Texamatic Fluid posee: 1) excelente nivel de detergencia, lo cual contribuye a mantener libres de depósitos a los delicados elementos que componen las transmisiones automáticas,
2) Buena resistencia a la oxidación, indispensable parámetro si se tienen en cuenta las elevadas temperaturas que se generan en este tipo de transmisiones, 3) Buena compatibilidad con elastómetros y plásticos lo cual reduce los costosos y tediosos desarmes a que dan lugar las averías de retenes y juntas.
CASTROL SYNTEC El empleo de sintéticos proporciona una extraordinaria protección durante cualquier rango de temperaturas en el cual su motor trabaja ofreciendo continuamente un aceite con características que brindan una lubricación superior a la de los aceites minerales permitiendo inclusive una mayor tolerancia cuando se abusa y se prolonga el período para el drenado y cambio de aceite.
CASTROL GTX
El aditivo sintético mantiene a su motor en perfecto estado de conservación prolongando la vida útil a la vez que puede llegar a extender notablemente el kilometraje acumulado para realizar mantenimientos mayores al motor, siempre que se respeten los períodos de cambio establecidos por el fabricante del motor.
ADITIVO TEFLOLUB DIESEL
Aditivo formulado para reforzar la lubricación de motores diesel. Trata las superficies en movimiento al crear una película de su ingrediente activo, el POLITETRAFLUOROETILENO Contiene bases parafínicas refinadas, y otras sustancias que le confieren un singular efecto sinérgico antifricción y antidesgaste, extendiendo la vida útil del motor.
Por la película que crea es reconocido en todo el mundo como el mejor compuesto antidesgaste, principalmente al momento crítico del arranque del motor y luego en operación. Disminuye un 70% del coeficiente de fricción Incrementa la vida en un 50% al disminuir la fricción Ahorra hasta un 3% de combustible.
RECOMENDACIONES DE USO:
•Agitar ligeramente el producto. •Adicionar 1 litro de ADITIVO TEFLOLUB DIESEL cada 50 litros de aceite en cada cambio.
Colocar el aditivo después de toda la carga del aceite, preferiblemente con el motor en marcha.
PORCENTAJE DE ADITIVOS EN LOS LUBRICANTES
TGF SAE 80W 90 Es un lubricante elaborado para transmisiones automotrices a partir de aceites básicos seleccionados y aditivos antidesgaste a base de fósforos y zinc que presenta alto IV, buena estabilidad a la oxidación y buenas características antidesgaste y antiespumante.
DENOMINACION DESCRIPCION APLICACIONES PRINCIPALES
Anticongelante Shell
Fluido refrigerante y anticongelante para el aceite motore a base de etilenglicol y aditivos que le confieren propiedades anticorrosivas y antiherrumbre. No afecta las mangueras y piezas de goma
motores de automóviles. Concentración:de acuerdo a la menor temperatura a la cual será sometido el equipo. Ej: para un punto de congelamiento de -15ºC emplear al 30%.
Shell Calibration Fluid C
Fluido anticorrosivo. Protección temporaria y calibración de sistemas de inyección Diesel.
DENOMINACION DESCRIPCION APLICACIONES PRINCIPALES
Shell Donax TM
Aceites minerales de baja viscosidad con aditivos que le confieren propiedades antidesgaste, antioxidantes y anticorrosivas
Transmisiones automáticas elementos que requieran aceites del tipo Dexron. Sistemas hidráulicos que requieran un aceite de viscosidad ISO 37 o SAE 10W-20. Direcciones servoasistidas. Cajas de velocidades manuales de vehículos comerciales.
Shell Donax TX
Fluido de alta calidad para transmisiones elaborado con bases sintéticas y aditivos que le confieren características friccionales especiales, propiedades antidesgaste, anticorrosivas y antiherrumbre.
Transmisiones automáticas, direcciones servoasistidas y cajas de velocidades manuales. También sistemas hidráulicos que requieran un lubricante de un grado de viscosidad ISO 37 o SAE 5W-20.
RECOMENDACIONES
Para conseguir la cualidad adecuada no es preciso la mezcla de un aditivo diferente, ya que existen productos que proporcionan varias ventajas simultáneamente.
Se recomienda que un aceite no sea aditivado con varias de estas sustancias, a no ser que la misma casa suministradora lo aconseje.
DEBO PONER UN ADITIVO EN EL ACEITE DE MI MOTOR?
Los fabricantes de motores normalmente no recomiendan el uso de aditivos suplementarios. Los aceites para motor están formulados para una máxima efectividad añadir algo podría perjudicar el delicado balance del producto. Tal vez mas importante, el uso de aditivos puede anular la garantía de su auto nuevo.
CAPITULO 4
GRASAS LUBRICANTES
INTRODUCCION
• No existe en el mundo máquina alguna que por sencilla que sea no requiera lubricación, ya que con esta se mejora tanto el funcionamiento, como la vida útil de los equipos y maquinarias.En el siguiente trabajo de investigación se ha querido estudiar las grasas lubricantes, sus diferentes usos, aplicaciones, especificaciones.
• La primera grasa lubricante se fabricó en 1872
DEFINICION
• PRODUCTO SÓLIDO O SEMI-SÓLIDO OBTENIDO MEDIANTE LA DISPERSION INTERNA DE UN AGENTE ESPESANTE EN UN LIQUIDO LUBRICANTE
Funciones
• El lubricante debe actuar como un sello, evitando la entrada de contaminantes.
• Conservan sus propiedades fundamentales durante largos periodos de uso.
• Permite el libre movimiento de las partes lubricadas a las temperaturas de operación
• Compatibilidad con sellos (naturaleza o sintéticos) y otros minerales en las partes a ser lubricadas.
FUNCIONES
• Lubricación por capa límite
• Esta condición se presenta cuando la cantidad de lubricante es insuficiente, o el movimiento relativo entre las dos superficies es demasiado lento.
• EL LUBRICANTE DEBE ACTUAR COMO UN SELLO EVITANDO LA ENTRADA DE CONTAMINANTES
• Película lubricante
• La película del lubricante debe ser lo suficientemente gruesa como para separar los componentes del mecanismo. El espesor necesario de película depende de la rugosidad superficial, la existencia de partículas de suciedad y la duración requerida.
Lubricación elasto-hidrodinámica
• 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.
Cuándo empleo grasa?
• La grasa se emplea generalmente en aplicaciones que funcionan en condiciones normales de velocidad y temperatura. La grasa tiene algunas ventajas sobre el aceite. Por ejemplo, la instalación es más sencilla y proporciona protección contra la humedad e impurezas. Generalmente se utiliza en la lubricación de elementos tales como cojinetes de fricción y antifricción, levas, guías, correderas, piñonería abierta algunos rodamientos.
PROPIEDADES Y COMPONENTES DE LAS GRASAS
• Viscosidad:
• La viscosidad es una de las propiedades mas importantes de un líquido y mas rápidamente observada. Es una medida de rozamiento que acontece entre las diferentes capas cuando un líquido se pone en movimiento. Es un dato principal en el proceso de fabricación y en la inspección del proceso acabado; en el empleo de la lubricación por aceite, la viscosidad es muy importante al seleccionar el lubricante adecuado.
Características de Flujo
• Son controladas por la viscosidad de; aceite lubricante y el tipo y cantidad de espesante utilizando en la elaboración de la grasa.
DISTINTOS TIPOS DE GRASAS Y ADITIVOS EMPLEADOS
• Grasas cálcicas (Ca):
• Las grasas cálcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena estabilidad mecánica.
• Grasas sódicas (Na):
• Las grasas sódicas se pueden emplear en una mayor gama de temperaturas que las cálcicas. Tienen buenas propiedades de adherencia y obturación.
• Grasas líticas (Li):
• Las grasas líticas tienen normalmente una estructura parecida a las cálcicas; suaves y mantecosas.
• No obstante, cuando esto sucede, están de alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones sólo se deberían utilizar si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabón de calcio-plomo, esto es, 60ºC.
• Grasas sintéticas:• En este grupo se incluyen las grasas basadas en aceites
sintéticos, tales como aceites ésteres y siliconas, que no se oxidan tan rápidamente como los aceites minerales. Las grasas sintéticas tienen por ello un mayor campo de aplicación.
Grasas para bajas temperaturas (LT)
• Tiene una composición tal que ofrecen poca resistencia, especialmente en el arranque, incluso a temperaturas tan bajas como -50º C. la viscosidad de estas grasas es pequeña, de unos 15mm²/s a 40º C. su consistencia puede variar de NLGI 0 a NLGI 2; estas consistencias precisan unas obturaciones efectivas para evitar la salida de grasa.
Grasas para temperaturas medias (MT)
• Las llamadas grasas ¨multi-uso¨ están en este grupo. Se recomiendan para equipos con temperaturas de -30 a +110º C; por esto, se puede utilizar en la gran mayoría de los casos.
• La viscosidad del aceite base debe estar entre 75 y 220mm²/s a 40º C. la consistencia es normalmente 2 ó 3 según la escala NLGI.
Grasas para altas temperaturas (HT)
• Estas grasas permiten temperaturas de hasta +150ºC. Contienen aditivos que mejoran la estabilidad a la oxidación. La viscosidad del aceite base es normalmente de unos 110mm²/s a 40º C, no debiéndose exceder mucho ese valor, ya que la grasas se puede volver relativamente rígida a temperatura de ambiente y provocar aumento del par de
rozamiento. Su consistencia es NLGI 3.
Grasas extrema presión (EP)
• Funcionan de manera que cuando se alcanzan temperaturas suficientemente altas en el exterior de las superficies metálicas, se produce una reacción química en esos puntos que evita la soldadura.
Aditivos para las grasas• Para obtener una grasa con propiedades especiales, se
incluyen a menudo uno o más aditivos. Entre los existentes, relacionamos los más comunes:
• Los aditivos antidesgaste mejoran la protección que la propia grasa ofrece. Es especialmente importante que el equipo en contacto esté bien protegido contra la oxidación si funciona en ambientes húmedos.
• Los antioxidantes retrasan la descomposición del aceite base a alta temperatura. Esto da lugar a mayores intervalos de relubricación, manteniendo bajos los costos.
ADITIVOS
• Los aditivos EP (extrema presión), por ejemplo jabones de plomo y compuestos de azufre, cloro o fósforo, aumentan la capacidad de carga de la película.
• Los estabilizadores hacen posible el espesado de aceite base con jabones con los que no forma compuestos fácilmente. Generalmente, sólo se precisa poca cantidad, por ejemplo, la grasa cálcica tiene un 1 a 3% de agua como estabilizador.
Composición de las Grasas
Los componentes principales de las grasas lubricantes son los siguientes:
• Aceite lubricante• Espesante• Aditivos
Aceites Lubricantes
El aceite lubricante representa alrededor del 85% de una grasa, y puede ser un aceite mineral derivado del petróleo o un aceite sintético.
Espesante
• La cantidad de espesante constituye generalmente del 4 al 15% de la grasa, aunque pueda llegar llegar hasta un 40% en ciertas grasa especiales.
• Los jabones espesantes son la sal de un ácido graso, se prepara por reacción de un ácido orgánico con un álcali metálico. El proceso es llamado “ saponificación”
Espesante
A c id o O rg á n ico A lca li M etá lico Ja bó n M e tá lico
S ap o n if ica ción
Propiedades de las Grasas
• Consistencia: Es una medida de la dureza relativa de una
grasa; se refiere al esfuerzo cortante o cizallamiento
Textura, Estructura y Color
La textura se describe como:• Mantecosa: la grasa separada en pequeños picos sin fibras
visibles.• Suave: la superficie de la grasa está relativamente libre de
irregularidades.• Filamentosa: la grasa tiende a disponerse en línea, finos
hilos, pero sin evidencia visible de estructura fibrosa.• Fibra Corta: la grasa muestra pequeñas separaciones con
evidencia de fibras.• Fibra Larga: la grasa una tendencia a disponerse en un
manojo de fibras.
Textura, Estructura y Color
• Las fibras se originan de los espesantes las cuales cristalizan en hilos
• El color es una propiedad no funcional de una grasa. Sin embargo, muchas grasa contienen tintes con el propósito de identificación.
Estabilidad Mecánica y Estructural
• La estabilidad estructural es la habilidad de una grasa para mantener su consistencia y textura de manufactura a pesar de su envejecimiento: la estabilidad mecánica es la resistencia de una grasa a permanentes cambios en su consistencia debido a la aplicación continua de fuerzas de cizallamiento.
Punto de GoteoEl punto de goteo de una grasa, es una prueba mediante la cual se determina
la temperatura a la cual está pasa de estado semisólido a liquido.Esta temperatura máxima de trabajo de la grasa, y en consecuencia
durabilidad de ka misma, depende de los siguientes factores:• Exposición continua a altas temperaturas• Aplicación en ciclos alternos de temperaturas altas y bajas.• Resistencia de las grasas a la evaporación• Diseño del mecanismo a lubricar• Estabilidad de la grasa a la oxidación• Frecuencia de relubricación.
Estabilidad a la Oxidación
• Es la resistencia de la grasa a deterioro químico en almacenaje y uso, por exposición al aire. Una alta resistencia a la oxidación es importante siempre que se requiera un almacenaje o vida de servicio largos o donde pueda encontrarse altas temperaturas, aun por cortos periodos.
Protección a la Herrumbre y a la Corrosión
• Es otra propiedad especialmente para las grasas de servicio marino donde la maquinaria puede estar expuesta a grandes volúmenes de agua fresca y salada en estado liquido y vapor. El grado de protección de una grasa depende de su composición, reacción con el agua y habilidad para mantener un sello contra la entrada de corrosivos y otras materiales indeseables.
• Hay dos métodos estandarizados que son: para medir las características de prevención a la herrumbre y un método para determinar la corrosividad de los componentes de la grasa hacia el cobre.
Pérdida por Evaporación
• La exposición de una grasa a temperaturas elevadas puede causar evaporación del lubricante liquido y resultara en un endurecimiento o en cambios no deseables. El problema es para aquellas grasa que son trabajadas a bajas temperaturas, y que por alguna razón, se someten a temperaturas excesivas.
Clasificación de las Grasas
• Se clasifican las grasas de acuerdo a:a) La naturaleza del agente espesanteb) Por las propiedades que permiten aplicarlas
en servicios específicos.c) Por su consistencia o penetración, según la
clasificación del “National Lubricating Grease Institute” (NLGI)
Clasificación de las Grasas
• Según su naturaleza química del espesante, las grasas se clasifican en:
a) Grasas de Jabones Simpleb) Grasas de Jabones Mixtosc) Grasas de Jabones Complejosd) Grasas sin Jabón
Grasas de Jabones Simples
• Son aquellas en las cuales el espesante es un jabón formado a partir de un ácido graso y un álcali. Las grasas de jabón metálico se preparan por neutralización de aceites grasos, o por saponificación de materias grasas.
Grasas de Jabones Mixtos
• Es constituida de dos o varios sistemas espesantes separados, formados simultáneamente durante la fabricación. No se debe confundir con las grasa obtenidas por la mezcla de dos grasas de jabones diferentes.
• Las propiedades están comprendidas entre aquellas de las grasas simples hechas con los mismos jabones.
Grasa de Jabones Complejos
• Esta constituido por una red o fibras formadas por cristalización simultanea de dos compuestos a) el jabón normal y b) un agente complejante tal como el agua, una sal, aditivo, etc que dan origen a jabones complejos.
• Las propiedades de una grasa compleja depende de:
a) La relación de jabón/agente complejante.b) La clases de materias primas.c) Las condiciones de manufactura.
Grasas sin Jabón
• Se obtiene por dispersión de compuesto inorgánicos u orgánicos en el fluido lubricante, estos compuestos son insolubles, en la fase liquida, a todas las temperaturas.
Manufactura de Grasas
• La producción de las grasas comprende dos etapas principales que son:
a) La Saponificación que es una reacción química entre ácidos grasos de origen animal, vegetal o sintético con bases alcalinas.
b) Mezclar el jabón preparado en la saponificación con aceites y aditivos en tal forma que el producto final será homogéneo.
Los Procesos para producir las Grasas
Se pueden agrupar en tres clases que son:1) Procesos por Cargas: (Reactores abiertos a
presión atmosférica, reactores a presión).2) Proceso Semi-Continuos.3) Proceso Continuos.
Aplicacion de la Grasa
La aplicación de la grasa puede hacerse por:• Manual• Copas de Engrase de Compresión• Llenadores y Pistolas a Presión• Bloques de Grasa• Bombas de Distribución• Sistemas Centralizados de Lubricación