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8/14/2019 Tesis de Lubricantes
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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE
CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICAESCUELA DE INGENIERA AUTOMOTRIZ
ANLISIS DE LA DEGRADACION DE ACEITESLUBRICANTES Y PROPUESTA DE PLANES DE
MEJORA PARA EL MANTENIMIENTO DEL EQUIPOPESADO DEL ILUSTRE MUNICIPIO DEL CANTN
ARCHIDONA
LUIS GIOVANNI VITERI BONILLAJUAN CARLOS JARAMILLO HIDALGO
TESIS DE GRADOPrevia a la obtencin del Ttulo de:INGENIERO AUTOMOTRIZ
RIOBAMBAECUADOR2011
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FACULTAD DE MECNICA
CERTIFICADO DE APROBACIN DE TESIS
Marzo 09 de 2011
FechaYo recomiendo que la tesis preparada por:
LUIS GIOVANNI VITERI BONILLA
Nombre del Estudiante
Titulada: ANLISIS DE LA DEGRADACIN DE ACEITES LUBRICANTES Y
PROPUESTA DE PLANES DE MEJORA PARA EL MANTENIMIENTO DEL
EQUIPO PESADO DEL ILUSTRE MUNICIPIO DEL CANTN ARCHIDONA
Sea aceptada como parcial complementacin de los requisitos para el ttulo de:
INGENIERO AUTOMOTRIZ
f) Decano de la Facultad de Mecnica.
Nosotros coincidimos con esta recomendacin:
Ing. Carlos Santilln M.f) Director de Tesis
Ing. Celin Padilla P.f) Asesor de Tesis
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FACULTAD DE MECNICA
CERTIFICADO DE APROBACIN DE TESIS
Marzo 09 de 2011
Fecha
Yo recomiendo que la tesis preparada por:
JUAN CARLOS JARAMILLO HIDALGO
Nombre del Estudiante
Titulada: ANLISIS DE LA DEGRADACIN DE ACEITES LUBRICANTES YPROPUESTA DE PLANES DE MEJORA PARA EL MANTENIMIENTO DEL
EQUIPO PESADO DEL ILUSTRE MUNICIPIO DEL CANTN ARCHIDONA
Sea aceptada como parcial complementacin de los requisitos para el ttulo de:
INGENIERO AUTOMOTRIZ
f) Decano de la Facultad de Mecnica.
Nosotros coincidimos con esta recomendacin:
Ing. Carlos Santilln M.f) Director de tesis
Ing. Celin Padilla P.f) Asesor de Tesis
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FACULTAD DE MECNICA
CERTIFICADO DE EXAMINACIN DE TESIS
Nombre del estudiante: LUIS GIOVANNI VITERI BONILLA
TTULO DE LA TESIS: ANLISIS DE LA DEGRADACIN DE ACEITES
LUBRICANTES Y PROPUESTA DE PLANES DE MEJORA PARA EL
MANTENIMIENTO DEL EQUIPO PESADO DEL ILUSTRE MUNICIPIO DEL
CANTN ARCHIDONA
Fecha de Examinacin: Marzo 09 de 2011
RESULTADO DE LA EXAMINACIN
Comit de Examinacin Aprueba No aprueba Firma
Ing. Eduardo Villota M.
Ing. Carlos Santilln M.
Ing. Celin Padilla P.
Ms que un voto de no aprobacin es condicin suficiente para la falta total.
RECOMENDACIONES:
El presidente del tribunal quien certifica al consejo Directivo que las condiciones de defensa se
ha cumplido.
F) PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
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FACULTAD DE MECNICA
CERTIFICADO DE EXAMINACIN DE TESIS
Nombre del estudiante: JUAN CARLOS JARAMILLO HIDALGO
TTULO DE LA TESIS: ANLISIS DE LA DEGRADACIN DE ACEITESLUBRICANTES Y PROPUESTA DE PLANES DE MEJORA PARA EL
MANTENIMIENTO DEL EQUIPO PESADO DEL ILUSTRE MUNICIPIO DEL
CANTN ARCHIDONA
Fecha de Examinacin: Marzo 09 de 2011
RESULTADO DE LA EXAMINACIN
Comit de Examinacin Aprueba No aprueba Firma
Ing. Eduardo Villota M.
Ing. Carlos Santilln M.
Ing. Celin Padilla P.
Ms que un voto de no aprobacin es condicin suficiente para la falta total.
RECOMENDACIONES:
El presidente del tribunal quien certifica al consejo Directivo que las condiciones de defensa se
ha cumplido.
F) PRESIDENTE DEL TRIBUNAL
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DERECHOS DE AUTORA
El trabajo de grado que presentamos, es original y basado en el proceso de investigacin y/oadaptacin tecnolgica establecido en la Facultad de Mecnica de la Escuela Superior Politcnica
de Chimborazo. En tal virtud, los fundamentos tericos - cientficos y los resultados son de
exclusiva responsabilidad de los autores. El patrimonio intelectual le pertenece a la Escuela
Superior Politcnica de Chimborazo.
f) Luis Giovanni Viteri Bonilla f) Juan Carlos Jaramillo Hidalgo
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AGRADECIMIENTO
El ms sincero agradecimiento a la Escuela Superior Politcnica de Chimborazo, en especial a la
Escuela de Ingeniera Automotriz, por brindarnos la oportunidad de obtener una profesin y ser personas
tiles a la sociedad.
Nuestro permanente agradecimiento al comit de tesis Ing. Carlos Santilln, Ing. Celin Padilla por su
importante contribucin y asistencia en el desarrollo de la presente tesis. A la empresa CONAUTO, Talleres
Municipales del cantn Archidona, en las personas de sus autoridades y trabajadores.
Luis y
Juan
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DEDICATORIA
Con mucho cario a mis padres que han estado conmigo en todo momento mi papi Luis y mami Cecilia por
haberme trado al mundo, incentivndome en el esfuerzo y la perseverancia. A mi hermano Javier que ha estado
apoyndome siempre, le quiero mucho.
A todos aquellos amigos que estuvieron ayudndome a vencer los obstculos presentes en trayecto del camino.
Luis Giovanni
Este esfuerzo que he realizado para alcanzar la meta de ser un profesional se lo dedico a mis padres, Amado
Jaramillo y Albita Hidalgo, se que mi progenitor desde el cielo est muy contento y me enva sus bendiciones las
cuales las recibo a cada momento y mi madre que con su amor incondicional me ha fortalecido espiritualmente.
A mis hermanos ya que sin su apoyo y respaldo no hubiera sido posible alcanzar este triunfo porque muchas
veces sus consejos me hicieron tener el valor de continuar para llegar a culminar mi objetivo.
J.C.J.H.
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TABLA DE CONTENIDOS
CAPTULO1.
2.
3.
4.
GENERALIDADES...................................1.1 Introduccin...1.2 Antecedentes.. 1.3 Justificacin tcnico-econmica....1.4 Objetivos
FUNDAMENTO TERICO.. 2.1 Motores diesel de 4 tiempos..2.2 Lubricantes 2.3 Tipos de lubricantes..2.4 Aditivos.2.5 Degradacin del aceite .2.6 Contaminacin del aceite .2.7 Anlisis para la determinacin del desgaste del motor.2.8 Toma de muestras 2.9 Manejo del aceite lubricante.2.10 Almacenamiento de los bidones2.11 Control de existencias dentro del almacn ...2.12 Aceite usado . 2.13 Etiquetado de aceites.
ANLISIS DEL EQUIPO PESADO Y DEL LUBRICANTEUTILIZADO...3.1 Antecedentes generales de la Ilustre Municipalidad del Cantn
Archidona..3.2 Parmetros de evaluacin y anlisis de aceite lubricante..3.3 Registro de unidades..3.4 Especificaciones tcnicas .....3.5 Estado tcnico...
ANLISIS DE RESULTADOS.4.1 Unidad de Prueba 1..4.2 Unidad de Prueba 2....4.3 Unidad de Prueba 3 ..4.4 Unidad de Prueba 4...4.5 Unidad de Prueba 5...4.6 Unidad de Prueba 6 ..4.7 Unidad de Prueba 7 .4.8 Unidad de Prueba 8..4.9 Sntesis de resultados de los ensayos a los motores.
PGINA11234
66111824272828363738394041
42
42
49495355
7777838995101107113118125
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5.
6.
7.
PROPUESTA DE UTILIZACIN DEL LOS LUBRICANTES...5.1 Sistema de almacenamiento del lubricante5.2 Programa de mantenimiento..5.3 Organigrama de mantenimiento.
5.4 Aceite Lubricante ideal .EVALUACIN ECONMICA.6.1 Anlisis de costos actuales6.2 Anlisis de los costos de la propuesta y ahorro.....
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.7.1 Conclusiones.7.2 Recomendaciones.
REFERENCIAS BIBLIOGRFICASBIBLIOGRAFALINKOGRAFAANEXOS
128128129152
153155155155
157157157
159160161162
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LISTA DE TABLAS
TABLA
2.12.22.32.42.52.62.72.82.93.13.23.33.43.53.63.73.83.93.103.113.123.133.143.153.163.173.183.193.203.213.223.233.243.253.263.273.283.293.303.313.323.33
DIFERENCIA ENTRE MOTOR DIESEL Y GASOLINA..TIPO DE LUBRICANTE PARA MOTORES DE GASOLINA...TIPO DE LUBRICANTE PARA MOTORES A DIESELTIPO DE LUBRICANTE PARA TRANSMISIONES.TIPO DE LUBRICANTE SEGN NORMA SAE...CLASIFICACIN VISCOSIDAD EN EL SISTEMA ISO..RANGOS MNIMO Y MXIMO VISCOSIDAD SISTEMA ASTM.ELEMENTOS CONTAMINANTES PRESENTES EN EL ACEITE..CADUCIDAD SEGN TIPOS DE ACEITEVEHCULOS Y MAQUINARIA EXISTENTES.VEHCULOS Y MAQUINARIA EXISTENTES.
REGISTRO DE UNIDAD 05-21...REGISTRO DE UNIDAD 05-12...REGISTRO DE UNIDAD 05-15...REGISTRO DE UNIDAD 05-16...REGISTRO DE UNIDAD 01-10...REGISTRO DE UNIDAD 05-22...REGISTRO DE UNIDAD 05-02...REGISTRO DE UNIDAD 05-18...ESPECIFICACIONES TCNICAS NISSAN ..ESPECIFICACIONES TCNICAS GH1J (4X2).....MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 1
MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 1MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 1MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 2MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 2MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 2MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 3MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 3MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 4MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 4....MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 5MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 5MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 6MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 6MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 7MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 7MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 7MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 8MUESTRA PARA EL ANLISIS UNIDAD 8PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 1PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 2
PGINA
71920212223243539434549505051515252535354565656585859596060616162626363646465656667
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3.343.353.363.37
3.383.393.403.413.423.433.443.453.463.474.14.24.34.44.54.64.74.84.94.104.114.124.134.144.154.165.15.25.35.45.55.65.75.85.95.105.115.125.135.145.15
PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 3PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 4PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 5PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 6
PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 7PRUEBA DE LABORATORIO UNIDAD 8VALORES PERMISIBLES...................................................................PROPIEDADES ACEITE URSA PREMIUM TDX.PROPIEDADES ACEITE CASTROL TECNITIONPROPIEDADES ACEITE MAXIDIESEL PLUS 40PROPIEDADES ACEITE CASTROL TURBOMAX GUARDIAN ...PROPIEDADES ACEITE PDV ULTRADIESELPROPIEDADES ACEITE HAVOLINE ..PROPIEDADES ACEITE GOLDEN BEAR DIESELMAX..ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 1..MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 1.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 2..MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 2.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 3 ..MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 3.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 4...MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 4.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 5...MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 5.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 6...MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 6.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 7...MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 7.ANLISIS DE RESULTADOS GRUPO 8...MATERIALES DE DESGASTE GRUPO 8MANTENIMIENTO DIARIO DEL VEHCULOINFORME DEL CONDUCTOR DEL VEHCULO.INTERVALOS DE LUBRICACIN Y DE CAMBIO DEL FILTRO.INTERVALOS DE LUBRICACIN Y DE CAMBIO DEL FILTRO.INTERVALOS DE MANTENIMIENTO ...INTERVALOS DE MANTENIMIENTO ...INTERVALOS DE MANTENIMIENTO ...INTERVALOS DE MANTENIMIENTO INTERVALOS DE MANTENIMIENTO ... INTERVALOS DE MANTENIMIENTO INTERVALOS DE MANTENIMIENTO ...INTERVALOS DE MANTENIMIENTO.INTERVALOS DE MANTENIMIENTO.ORDEN DE TRABAJO O. T...LUBRICANTES RECOMENDADOS..
68697071
727374747575757576767777838389899595101101107107113113118119130135137138139140141142143144145146147149153
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6.16.26.3
ANLISIS DE COSTOS... ANLISIS DE ACEITES..ANLISIS DE COSTOS DE LA PROPUESTA..
155156156
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA
2.12.22.32.42.52.62.72.82.92.102.112.122.132.144.14.24.34.44.54.64.74.84.94.104.114.124.134.144.154.164.174.184.194.204.214.224.234.244.254.264.274.284.29
Rudolf Diesel La Combustin diesel y gasolina..Obtencin del lubricante ..Viscosidad dinmica Problemtica asociada a la lubricacin de los motores..Equipo espectrmetroEquipo ferrgrafo ..Contador de partculas ..Equipo de muestreoProceso de entrada de agua de lluvia en almacenaje exteriorAlmacenaje exterior correcto Ejemplo de buena prctica en un almacn de aceite..Almacenamiento horizontal...Muestras de utilizacin de cdigos de colores...Prueba de viscosidad del vehculo 05-21...Prueba de TBN del vehculo 05-21Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-21.Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-21Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-21 .Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-21..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-21Anlisis de tendencia de metales ALUMINIO del vehculo 05-21...Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-21.Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-21Prueba de viscosidad del vehculo 05-12 ..Prueba de TBN del vehculo 05-12Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-12.Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-12Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-12..Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-12..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-12Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 05-12Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-12.Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-12Prueba de viscosidad del vehculo 05-15...Prueba de TBN del vehculo 05-15Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-15 Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-15Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-15..Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-15..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-15Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 05-15Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-15.
PGINA
671214272931323637383940417878797980808181828284848585868687878888909091919292939394
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4.304.314.324.33
4.344.354.364.374.384.394.404.414.424.434.444.454.464.474.484.494.504.514.524.534.544.554.564.574.584.594.604.614.624.634.644.654.664.674.684.694.704.714.724.734.74
Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-15Prueba de viscosidad del vehculo 05-16...Prueba de TBN del vehculo 05-16Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-16
Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-16Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-16..Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-16..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-16Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 05-16Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-16.Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-16Prueba de viscosidad del vehculo 01-09...Prueba de TBN del vehculo 01-09Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 01-09 Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 01-09Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 01-09..Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 01-09..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 01-09Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 01-09Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 01-09.Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 01-09Prueba de viscosidad del vehculo 05-22...Prueba de TBN del vehculo 05-22Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-22.Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-22Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-22..Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-22..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-22Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 05-22Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-22.Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-22Prueba de viscosidad del vehculo 05-02...Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-02.Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-02....Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-02..Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-02..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-02Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 05-02Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-02.Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-02Prueba de viscosidad del vehculo 05-18...Prueba de TBN del vehculo 05-18Anlisis de tendencia de metales CROMO del vehculo 05-18Anlisis de tendencia de metales NIQUEL del vehculo 05-18Anlisis de tendencia de metales PLATA del vehculo 05-18..
94969697
9798989999100100102102103103104104105105106106108108109109110110111111112112114114115115116116117117118119120120121121
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4.754.764.774.78
4.795.1
Anlisis de tendencia de metales COBRE del vehculo 05-18..Anlisis de tendencia de metales ESTAO del vehculo 05-18Anlisis de tendencia de metales ALUMNIO del vehculo 05-18Anlisis de tendencia de metales PLOMO del vehculo 05-18.
Anlisis de tendencia de metales HIERRO del vehculo 05-18Organigrama del Municipio del Cantn Archidona...
122122123123
124152
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LISTA DE ABREVIACIONES
API American Petroleum InstituteSAE Society of Automotive Engineers
ASTM American Society for Testing of Materials
ISO Normas Internacionales para la Estandarizacin
FIFO First in, First out
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ANEXOS
ANEXO 1: Gua de procedencia de elementos para aceite usado
ANEXO 2:
ANEXO 3:
ANEXO 4:
ANEXO 5:
ANEXO 6:
ANEXO 7:
ANEXO 8:
Funcionamiento de partes a lubricar
Gua de aceites para motores
Cdigo y filtros de la maquinaria del Municipio de Archidona
Control de mantenimiento
Productos para motores diesel
Datos de seguridad de materiales
Etiqueta y envase de muestra
.
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RESUMEN
El mantenimiento que se realiza dentro del Ilustre Municipio de Archidona es de tipo
correctivo, mismo que ha generado un fuerte egreso econmico y los consecuentes problemas de
operacin al interior de la institucin; por lo que fue necesario disear un programa de
mantenimiento para la mejora en la conservacin del equipo pesado, utilizando el anlisis de
aceites lubricantes usados bajo el concepto del estudio espectromtrico.
La implementacin de un programa de mantenimiento preventivo planificado en el Ilustre
Municipio de Archidona rene las siguientes actividades: plan de mantenimiento preventivo
planificado que contempla:documentacin tcnica bsica, que consiste en registro de unidades,
planes de mantenimiento diario y regular, operaciones de mantenimiento por kilometro, ordenes
de trabajo y capacitacin del personal de operacin. La implementacin de este sistema pretende
obtener, disponibilidad, confianza, mayor rendimiento, bajos costos de mantenimiento y
reduccin de costos de inventario.
Los resultados obtenidos del anlisis de aceite fueron determinantes en la evaluacin del
estado tcnico de las unidades y de la planificacin del mantenimiento preventivo acorde a la
nueva tecnologa de automocin y las caractersticas de servicio de las unidades del parque
automotor.
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SUMMARY
A corrective maintenance is carried out at the Ilustre Municipio de Archidona which hasgenerated a big economic debits and operation problems as well at the institution; to design a
maintenance program was necessary to improve property machinery by using oil analyses used
under spectrometric study concept.
The implementation of the program the planning preventive maintenance program
implementation at the municipality has the following activities: the plan of planning preventive
maintenance which consists of a basic technical documentation with unites registration, daily and
regular maintenance plans, maintenance operations per kilometer, working orders and cleaning
personal operation. The implementation of the system pretends to get availability, confidence,
greater performance, low costs of maintenance and reduction of inventory costs.
The oil analysis obtaining results were decisive with the technical state evaluation and
preventive maintenance planning according to automation new technology and service
characteristics of the automotive fleet.
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CAPTULO I
1. GENERALIDADES
1.1 Introduccin
El presente trabajo se refiere al estudio y anlisis del desgaste de las piezas en motores
de combustin interna a diesel. Se ha considerado trabajar con motores de 4 tiempos, 6 cilindros
en lnea debido a la facilidad de contar con una base muy completa de datos estadsticos del
desgaste generado en motores de este tipo desde el inicio de su funcionamiento.
El trabajo abarca el estudio de los aceites lubricantes existentes, clasificacin,
propiedades, viscosidad, estndares de calidad, origen, procedencia, aditivos que se aaden de
acuerdo a las condiciones de operacin. Con todos estos antecedentes se puede tratar de
determinar el origen y efectos del desgaste as como tambin los depsitos en el motor. Adems,
se introduce el uso del anlisis de lubricantes como ventaja en el mantenimiento de equipos, ya
que nos da una advertencia anticipada de los problemas que pueden surgir mientras el equipo est
trabajando y los ya existentes antes de que stos se tornen ms serios. Este programa nos genera
ahorro de tiempo y dinero, evitando las reparaciones innecesarias, y permitindonos programar la
reparacin del equipo sin ponernos en apuros.
Se debe tener en cuenta que la industria automotriz es la industria ms grande que existe
en el mundo y la que ms trabajo genera, por ende el funcionamiento y mantenimiento que se
suministre depender de las personas que estn a cargo.
Con el deterioro del equipo en su normal funcionamiento, es muy posible entender quelos lubricantes no son a la poca en el cual se hallan los ms ptimos y as ser necesario
reemplazarlos por unos ms adecuados.
En la mayor parte de los motores solo se utiliza eficazmente del 23 al 35% de la energa
generada por la combustin del combustible en los cilindros, el resto se disipa en prdidas
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termodinmicas y mecnicas entre las que se cuenta la friccin, de tal modo que en el par anillo -
mbolo se tiene casi la mitad de estas prdidas. La disminucin del peso del mbolo, el uso de
mejores materiales en los anillos y los cilindros, permite reducir este valor en cerca del 25%.
En el caso de los motores de combustin interna, la friccin de los elementos, no solo
genera desgaste sino que hace que se tengan prdidas del orden de hasta el 6% de la potencia del
motor. Para evitar la friccin en los motores de combustin interna, el aceite que se utilice debe
tratar de adherirse a las piezas de modo que se forme una capa lmite o pelcula fluida que se
regenere y desplace adecuadamente.
Se supone que una buena lubricacin debe mantener las dos piezas flotando
separadamente por lo que se necesita tener una presin en la capa de aceite.
Este proyecto, en su desarrollo, incursiona en varios aspectos como lo son:
Lubricacin en motores a diesel.
Anlisis de lubricantes.
Las recomendaciones para ptimo funcionamiento de motores.
Predecir el desgaste en un motor de combustin interna no es fcil, pero resulta de gran
utilidad si se trabaja con esta clase de equipos.
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1.2 Antecedentes
En los motores de combustin interna, el sistema de lubricacin se encarga de lubricar
las piezas en movimiento relativo. Al producirse desgastes interiores, debido a la friccin entreellas, las pequeas partculas de material desprendidas pasan al aceite; las partculas ms grandes
se depositan en el fondo del crter o quedan atrapadas en el filtro, el resto permanecer en
suspensin en el aceite. La cantidad o la masa de partculas metlicas en suspensin
(concentracin) en el aceite lubricante determinar si el desgaste en el motor es normal,
progresivo o acelerado. Sin embargo, la tcnica del anlisis de aceite se debe respaldar en una
serie de anlisis peridicos y continuos, con lo cual se puede establecer la tendencia del desgaste
y controlar estadsticamente los desgastes normales, progresivos o acelerados.
El anlisis de aceite lubricante es considerado como un mtodo de mantenimiento
preventivo y predictivo en los motores de combustin interna. Es una tcnica que permite saber
qu est ocurriendo en el interior del motor, ayudando a detectar rpidamente problemas de
desgaste de los componentes del motor, as como la contaminacin y degradacin del aceite
lubricante.
El diagnstico tcnico de motores Diesel ha evolucionado enormemente en los ltimos
aos. Existen diversos mtodos, entre ellos, el basado en el anlisis de laboratorio de aceite
lubricante que se emplea con rigurosidad cientfica para saber qu es lo que est ocurriendo en el
interior del motor. Sus principales ventajas son: constituye una herramienta del mantenimiento
predictivo, evita paralizaciones no programadas, ayuda a prevenir fallas, incrementa la vida til
del motor Diesel, reduce los costos de inventario, mejora la disponibilidad de los motores y
contribuye con el control de emisiones de los gases de escape evacuados hacia el medio
ambiente, disminuyendo la contaminacin del aire.
La Ilustre Municipalidad de Archidona cuenta con un parque automotor extenso, cuenta
con un nmero de unidades de transporte pesado relativamente grande, aproximadamente veinte
(20) de las cuales se encuentran en funcionamiento continuo, las mismas prestan servicio a los
diferentes trabajos en el desarrollo de la urbe as como tambin sus parroquias y comunidades.
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1.3 Justificacin Tcnico-Econmica
Siendo la lubricacin uno de los elementos de control ms importante en la vida til delmotor (en este caso aplicado a los vehculos), ya que a travs de este, se logra separar el contacto
superficial entre los pares de trabajo, resultando en que el movimiento de los elementos de un
sistema garanticen eficiencia, eficacia, y por tanto prolongar la vida til del motor y todos sus
elementos.
Alrededor de la lubricacin se encuentran muchos factores que pueden variar su normal
funcionamiento tanto internos como externos, y que un cambio en las caractersticas del mismo
podran causar un sin nmero de problemas, el principal seria el mecnico, con lo cual
conllevara prdidas econmicas considerables.
La seleccin del taller calificado especfico para el servicio de control del estado de
lubricacin del equipo pesado, en nuestro medio es escasa, razn por la cual la institucin
(Municipio de Archidona) est obligada a salir a los talleres de otra ciudad como Quito, Ambato,
Latacunga etc.
Las dificultades de evaluar correctamente provoc en primera instancia, la bsqueda de
argumentos de respetados artesanos de la localidad, del por qu? de este fenmeno y Cmo?
afectaban al parque automotor del municipio, quienes de manera emprica y poca prctica dieron
a conocer las posibles razones, ideas y recomendaciones, las mismas que definitivamente estn
lejos de la mecnica automotriz actual, la misma que cada vez nos sorprende ms, por su
ascendente crecimiento tecnolgico; argumentos propuestos que para el caso de fallo del motor
indican la necesidad del recambio total de sus elementos, en si esto es lo ms recomendable, sinembargo es parte de esta investigacin, gracias al anlisis de Espectrometra de Emisin Atmica,
se tratar de controlar la contaminacin, desgaste de aditivos, y que finalmente se pondr a
consideracin la propuesta de control y de mantenimiento tcnico, esto gracias al detalle del
anlisis que se lo har con el respaldo de una entidad calificada para este fin.
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Este proyecto tiene por objeto plantear estrategias que permitan disminuir al mnimo el
desgaste del motor. El actual trabajo se refiere al anlisis de la degradacin de los aceites
lubricantes del motor diesel (4 tiempos de diferente cilindraje), el mismo que se relaciona
directamente con las asignaturas de motores de combustin interna, lubricantes y lubricacin,para lo cual se contar con la ayuda de profesionales capacitados en las reas, adems de tcnicas
apropiadas para este fin, sern tambin supervisadas por tcnicos especializados los que darn
una perspectiva clara del anlisis final.
Los resultados de la investigacin, al ser un requerimiento especfico del Ilustre
Municipio del Cantn Archidona, sern verificables; y de las aplicaciones de las
recomendaciones permitirn a la Institucin, efectuar los correctivos necesarios, que al final se
reflejar en un beneficio econmico.
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo General
Analizar la degradacin del aceite lubricante e implementar planes de mejora de
mantenimiento con la finalidad de la reduccin de costos de conservacin del equipo pesado del
Ilustre Municipio del Cantn Archidona.
1.4.2 Objetivos Especficos
Determinar el estado del parque automotor del Ilustre Municipio del Cantn Archidona
(sistema de lubricacin).
Determinar las propiedades de los aceites lubricantes usados, mediante un conjunto de
pruebas de laboratorio. Implementar un adecuado y correcto sistema de almacenaje de aceites.
Analizar los resultados de las pruebas, con la finalidad de efectuar la propuesta de los planes
de mejora y control al equipo pesado del municipio de la ciudad de Archidona.
Evaluar los planes de mejora y control desde el punto de vista econmico.
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Figura 2.2: La Combustin Diesel y Gasolina
Dieselideo un motor de cuatro tiempos y elevada compresin, capaz de funcionar con diversos
tipos de combustibles pesados, tanto lquidos como slidos. La primera tentativa, auspiciada por la firma
Man, fue un fracaso. El motor simplemente exploto, Dieselnecesito tres aos ms para poner a punto elprimer motor practico de este tipo. Fue en 1898,seis aos despus de registrar su patente, cuando presento
en Munich, su primer motor practico, un cuatro tiempos monocilndrico, refrigerado por agua. Un
cervecero norteamericano. Adolphus Busch, adquiri la patente para Estados Unidosy muy pronto un
moto bicilindrico comenz a producir electricidad para sus factoras.
2.3.2 Diferencia entre motor Diesel y Gasolina
Tabla 2.1: DIFERENCIA ENTRE MOTOR DIESEL Y GASOLINA
A FAVOR EN CONTRA
DIESEL
Menor consumo de combustible,
menor precio del carburante,
ms durabilidad del motor, el
mantenimiento a largo plazo, el
mayor valor en el mercado de
segunda mano, contaminanmenos.
El precio, el ruido, precio de
reparaciones muy elevado, mal
arranque en fro.
GASOLINA
El precio, menos ruido, precio
de reparaciones ms bajo, buen
arranque en fro.
Mayor consumo de combustible, mayor
precio del carburante, menor
durabilidad del motor, menor valor en
el mercado de segunda mano.
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2.3.3 Combustible Diesel [5]
En contraposicin a lo que ocurre con los combustibles Otto, los combustibles diesel
tienen que ser tan propicios a la combustin como sea posible, para evitar el encendido retardado.La inflamabilidad se define por el nmero de cetano CaZ. Cuanto ms hidrocarburos con
molculas de estructura en cadena contenga un combustible diesel tanto ms propicio es el
encendido. El numero de cetano de los combustibles para vehculos con motor diesel deben ser
en lo posible superior a 45.
2.3.4 Funcionamiento
Un motor diesel funciona mediante la ignicin (encendido) del combustible al ser
inyectado muy pulverizado y con alta presin en una cmara (o precmara, en el caso de
inyeccin indirecta) de combustin que contiene aire a una temperatura superior a latemperatura
de auto combustin,sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Esta es la llamada
auto inflamacin.
La temperatura que inicia la combustin procede de la elevacin de la presin que se
produce en el segundo tiempo del motor, la compresin. El combustible se inyecta en la parte
superior de la cmara de combustin a gran presin desde unos orificios muy pequeos que
presenta elinyectorde forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presin
(entre 700 y 900C) Como resultado, la mezcla se inflama muy rpidamente. Esta combustin
ocasiona que el gas contenido en la cmara se expanda, impulsando el pistnhacia abajo.
Esta expansin, al revs de lo que ocurre con el motor de gasolina, se hace a presin
constante ya que contina durante la carrera de trabajo o de expansin. La biela transmite estemovimiento alcigeal,al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistn en un
movimiento de rotacin.
Para que se produzca la auto inflamacin es necesario alcanzar la temperatura de
inflamacin espontnea del gasleo. En fro es necesario pre-calentar el gasleo o emplear
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_combusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_combusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inyectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inyectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inyectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bielahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bielahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1alhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bielahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inyectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_combusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3n -
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combustibles ms pesados que los empleados en elmotor de gasolina,emplendose la fraccin de
destilacin del petrleo fluctuando entre los 220 C y 350 C, que recibe la denominacin de
gasleoo gasoil en Ingls.
2.3.5 Cilindraje
Es el volumen comprendido entre el PMS y el PMI, es decir, el volumen de la parte del
cilindro que comprende la carrera.
Si un motor tiene varios cilindros, la cilindrada total de ste ser la suma de las
cilindradas de todos los cilindros.
La cilindrada de un motor, se expresa en centmetros cbicos (c.c.) o litros y se halla:
(1)
2.3.6 Medidas de par motor, potencia y cilindrada
La cilindrada depende de la fuerza de cada explosin en el interior de los cilindros y
cada pistn recibe el impulso de la explosin o de la combustin que transmite al cigeal
mediante la biela, este impulso es una fuerza medida en kilgramos (Kg).
El cigeal convierte esta fuerza vertical en rotacin gracias a sus codos, distribuyendo a
esta fuerza por igual en su movimiento rotativo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_gasolinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_gasolinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_gasolinahttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_del_petr%C3%B3leohttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_del_petr%C3%B3leohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas%C3%B3leohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas%C3%B3leohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gas%C3%B3leohttp://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_del_petr%C3%B3leohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_gasolina -
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La medida del codo del cigeal es fundamental para determinar el par motor, ya que
transforma la fuerza lineal recibida del pistn mediante la biela, a fuerza rotativa.
A razn de un ejemplo, se propone que un cigeal tiene una medida de codo de 15 cm
y que la fuerza que recibe del pistn es de 10 Kg, entonces el par motor ser de 1.5 Kgm (150 Kg
x cm) o, explicado de otra manera, el esfuerzo de giro producido por un peso de 1.5 Kg sobre una
manivela de 1 metro de longitud o el esfuerzo de giro producido por un peso de 150 Kg sobre una
manivela de 1 centmetro de longitud.
Un caballo de fuerza (Hp) Equivale a 33.000 pies-libras, es decir, 330 libras a 100 pies o
explicado de otra manera: el esfuerzo que supone levantar 330 libras a 100 pies de altura.
Un pie equivale a 0.3048 metros o 30.48 cm y una libra equivale a 0.4536 kilgramos o
453.6 gramos. Ahora con estos datos calculemos la relacin entre Kilgramos x metro y pies-
libras.
1 pie-libra = 330 libras x 100 pies = 33000 libras x pies
1 pie-libra = 149.688 Kg x 30.48 m = 4562.49 Kg x m
Entonces obtenemos que 1 Kgm es igual a 7.2 pie-libras y que 1 pie-libra es igual a
0.138 Kgm.
Remitindonos al par motor que del ejemplo de un principio, de 1.5 Kgm, se puede decir
perfectamente que ese motor tiene un par motor de 10.8 Pies-libras, en medida inglesa y
estadounidense.
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Ahora que se tiene un poco ms claro el concepto de par motor y las distintas unidades
para poder medirlo, se define la potencia del mismo.
La potencia de un motor es el resultado de multiplicar su par motor por las revoluciones
a las que se desarrolla y por un factor que depende de las unidades que utilicemos. Este factor F
en Kgm y Rpm es de 1/716 y en pies libras de 1/5252.
La misma medida de potencia, pero en Caballos de Fuerza (Hp) sera de 10.8 pies-libras
por 3000 Rpm y por 1/5252, lo que dara un resultado de 6.16 Hp, prcticamente son iguales, la
diferencia viene dada por los clculos de conversin.
Cuando se utiliza datos de Hp para calcular el par motor, se debe recordar que el factor
de conversin es de 1/5252 en la frmula y que el par motor viene dado en pies-libras, de lamisma forma si se emplea unidades de Cv para calcularlo, es necesario recordar que el factor de
conversin es de 1/716 y el par viene dado en Kilgramos-metro.
Queda por ltimo detallar el clculo de la cilindrada de un motor, para ello continuando
con el mismo ejemplo, nuestro motor tiene un calibre de 70 mm, una carrera de 59 mm y 4
cilindros. La frmula que a emplear para calcular la cilindrada es:
(2)
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Donde r es el calibre partido por dos (radio del cilindro), h es la carrera y N el n de
cilindros. El motor de ejemplo tendr una cilindrada de
(3)
2.4 Lubricantes
Se llama lubricante a toda sustancia slida, semislida o lquida, de origen animal,
mineral o sinttico que, puesto entre dos piezas con movimiento entre ellas, reduce el rozamientoy facilita el movimiento.
Los aceites lubricantes tienen entre susfunciones:no permitir la formacin de gomosos,
no permitir la formacin de lodos, mantener limpias las piezas del motor, formar una pelcula
continua y resistente y permitir la evacuacin de calor.
Adems, los lubricantes, segn sus caractersticas, pueden cumplir otras misiones:
Sellar el espacio entre piezas: Dado que las superficies metlicas son irregulares a nivel
microscpico, el lubricante llena los huecos. En los motores de explosin este sellado evita fugas
de combustible y gases de escape y permite un mejor aprovechamiento de la energa.
Mantener limpio el circuito de lubricacin: en el caso de los lubricantes lquidos estos
arrastran y diluyen la suciedad, depositndola en el filtro.
Contribuir a la refrigeracin de las piezas: En muchos sistemas, de hecho, el lubricante
es adems el agente refrigerante del circuito.
Transferir potencia de unos elementos del sistema a otros: Tal es el caso de los aceites
hidrulicos.
http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml -
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Neutralizar los cidos que se producen en la combustin. Proteger de la corrosin: El
lubricante crea una pelcula sobre las piezas metlicas, lo que las asla del aire y el agua,
reduciendo la posibilidad de corrosin.
2.2.1 Obtencin [5]
Figura 2.3: Obtencin del lubricante
En los automviles por lo general se emplean aceites lubricantes que se obtienen
partiendo del petrleo. Ahora bien, si se realizara la destilacin del mismo modo que en el caso
de los carburantes, se producira en la zona de vaporizacin de los lubricantes a consecuencia de
las muy altas temperaturas que en ella imperan, en gran parte una desintegracin de las grandes
molculas de hidrocarburos, cosa que se traducir en la obtencin de materiales poco aptos para
fines de lubricacin. Por este motivo los hidrocarburos de los aceites lubricantes se obtienen por
destilacin al vacio, es decir, bajo una gran depresin. Con esto, baja fuertemente la zona de
vaporizacin para destilacin de aceites lubricantes, quedando limitada a unos 350 C.
El producto destilado as obtenido se purifica, adems, de componentes no deseablesmediante refino con disolventes, cidos y tierras decolorantes (tierra de Fuller). Despus del
refino los aceites de base ya limpios se enriquecen todava, mediante adicin de productos
especficos (aditivos), en propiedades especiales tales como proteccin contra envejecimiento,
proteccin anticorrosiva, supresin de la formacin de espuma, etc.
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2.2.2 Propiedad de los lubricantes
Los lubricantes estn definidos por una serie de caractersticas, algunas de las cuales se
utilizan para clasificar los aceites o grasas. Dada la naturaleza de los distintos tipos de lubricantesno todas las caractersticas son aplicables a todos ellos y de cuyas propiedades se puede indicar
las siguientes:
2.2.3 Color y fluorescencia
Elcolor de laluz que atraviesa los aceites lubricantes varia de negro (opaco) a
transparente (claro). Las variaciones en el color de los aceites lubricantes resulta de: diferencias
en los petrleos crudos, viscosidad, el mtodo y grado de tratamiento durante la refinacin, y la
cantidad ynaturaleza de los aditivos usados. El color tiene poco significado al momento de
determinar el desempeo de un aceite.
Actualmente el color del aceite dice muy poco acerca de sus caractersticas, ya que es
fcilmente modificable con aditivos. No obstante, hasta hace pocos aos, se le daba gran
importancia como indicativo del grado de refino, y la fluorescencia era indicativo del origen del
crudo (aceites minerales).
2.2.4 Viscosidad
La viscosidad es una de las propiedades ms importantes de un lubricante. De hecho,
buena parte de los sistemas de clasificacin de los aceites estn basados en esta propiedad.
La viscosidad se define como la resistencia de un lquido a fluir. Esta resistencia es
provocada por las fuerzas de atraccin entre las molculas del lquido. El esfuerzo necesario para
hacer fluir el lquido (esfuerzo de desplazamiento) estar en funcin de esta resistencia. Los
http://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/colarq/colarq.shtml -
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fluidos con alta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo
hacen con facilidad.
Probablemente la propiedad ms importante de un aceite lubricante es la viscosidad. Laviscosidad es un factor fundamental para: la formacin de pelculas lubricantes, afecta la
generacin de calor y el enfriamiento de cilindros, engranes y cojinetes. La viscosidad rige el
efecto sellante del aceite, la tasa deconsumo del aceite y determina la facilidad con la cual la
maquinaria se enciende en condiciones de fro. Al momento de seleccionar el aceite apropiado
para una aplicacin dada la viscosidad es la consideracin primaria, esta debe ser lo
suficientemente alta para proveer pelculas lubricantes y no tanto como para que las prdidas
debidas a la friccin sean excesivas. Como la viscosidad es un factor de la temperatura es
necesario considerar las temperaturas de operacin del aceite en la maquinaria.
2.2.4.1 Viscosidad Cinemtica
La viscosidad cinemtica se define como la resistencia a fluir de un fluido bajo la accin
de la gravedad.
En el interior de un fluido, dentro de un recipiente, la presin hidrosttica (la presin
debida al peso del fluido) est en funcin de la densidad.
Por otra parte, el tiempo que tarda en fluir un volumen dado de fluido es proporcional a
su viscosidad dinmica.
La viscosidad cinemtica se expresa como:
(4)
Donde nes el coeficiente de viscosidad dinmica y dla densidad, todo ello medido a la
misma temperatura.
http://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtml -
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2.2.4.2 Viscosidad Dinmica
Se define, como la resistencia de un lquido a fluir.
Matemticamente se expresa como la relacin entre el esfuerzo aplicado para mover una
capa de aceite (tensin de corte) y el grado de desplazamiento conseguido.
El concepto de viscosidad puede entenderse con ayuda de la figura:
Figura 2.4: Viscosidad dinmica
La figura representa dos placas, una fija y otra mvil, separadas una distancia D. La
placa mvil se mueve con velocidad constante V. El aceite adherido a la placa se mueve a la
misma velocidad que ella. Entre ambas placas vemos que las capas de aceite situadas entre las
dos placas se mueven a velocidad inversamente proporcional a su separacin de la placa mvil.
Para vencer la friccin entre placas ser necesario aplicar una fuerza F. Dado que la friccin entre
capas est relacionada con la viscosidad, Newton demostr que la fuerza F es una medida de la
friccin interna del fluido, siendo proporcional a la superficie de la placa mvil S y al gradiente
de velocidad V/D.
(5)
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En el cual h (beta) es el coeficiente de viscosidad absoluta y V/D es el gradiente de
velocidad o grado de desplazamiento. Por tanto la viscosidad absoluta queda definida como:
(6)
Por lo tanto la viscosidad de un fluido se determina a partir de la fuerza necesaria para
vencer la resistencia del fluido en una capa de dimensiones conocidas.
2.2.5 Untuosidad
La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los
aceites a las superficies metlicas a lubricar y se manifiesta cuando el espesor de la pelcula de
aceite se reduce al mnimo, sin llegar a la lubricacin lmite.
2.2.6 Punto de Inflamacin
Se llama punto de inflamacin a la temperatura mnima en la cual un aceite empieza a
emitir vapores inflamables.
Est relacionada con la volatilidad del aceite. Cuanto ms bajo sea este punto, ms
voltil ser el aceite y tendr ms tendencia a la inflamacin.
Un punto de inflamacin alto es signo de calidad en el aceite. En los aceites industriales
el punto de inflamacin suele estar entre 80 y 232 C, y en los de automocin entre 260 y 354C.
El punto de inflamacin tambin orienta sobre la presencia de contaminantes,
especialmente gases (los cuales pueden reducir la temperatura de inflamacin hasta 50C en
algunos aceites), riesgo de incendios a causa de los vapores y procesos no adecuados en la
elaboracin del aceite.
FVelocidad absoluta = S = tensin de corte
V gradiente de velocidadD
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2.2.7 Punto de Combustin
Se llama as a la temperatura a la cual los vapores emitidos por un aceite se inflaman, ypermanecen ardiendo al menos 5 segundos al acercrsele una llama. El punto de combustin
suele estar entre 30 y 60 C por encima del punto de inflamacin.
2.2.8 Punto de Congelacin
El punto de congelacin (tambin llamado punto de fluidez) es la menor temperatura a
que se observa fluidez en el aceite al ser enfriado. Se expresa en mltiplos de 3C o 5F.
En los aceites naftnicos este punto se alcanza por la disminucin de la densidad causa
por el descenso de la temperatura; en los parafnicos se debe principalmente a la cristalizacin de
sustancias parafnicas.
El punto de congelacin se alcanza siempre a temperatura inferior a la del punto de
enturbiamiento. Al igual que este, es una caracterstica importante en aquellos aceites que operan
a muy bajas temperaturas ambientales.
2.2.9 Acidez
En qumica se llama cido a cualquier sustancia (orgnica o inorgnica) que contiene
hidrgeno junto con un no-metal o un radical no metlico y que produce iones hidrogenin al
diluirse en agua.
El carcter cido de un lubricante viene determinado por la presencia de sustancias
cidas en el aceite.
Existen al menos dos tipos de acidez en el aceite:
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Acidez mineral, originada por cidos residuales del refino.
Acidez orgnica, originada por productos de la oxidacin y los aditivos.
Durante su uso, el aceite es sometido a temperaturas elevadas y a esfuerzos mecnicos.
Esto tiene como resultado la degradacin progresiva del aceite, producindose cambios en la
composicin del aceite. Se originan sustancias como resultado de la oxidacin y se reduce la
capacidad protectora de los aditivos. Este proceso se acelera al acercarse el final de la vida
operativa del aceite, lo que puede dar lugar a la formacin de lodos, barnices y depsitos
carbonosos en el sistema, disminucin de la viscosidad del aceite y hasta corrosin en piezas
metlicas. Por ello, la variacin de la acidez del aceite es un buen indicador de su nivel de
degradacin.
El grado de acidez tolerable depende del tipo de aceite y de sus condiciones de
utilizacin, si bien no deben sobrepasarse los lmites establecidos para el aceite para evitar daos
en los equipos o problemas de funcionamiento. Un incremento brusco en la acidez es un
indicativo de problemas tales como contaminacin, prdidas en sellos, incremento de la fatiga
trmica o mecnica o prdida de la capacidad de los aditivos.
2.2.10 Demulsibilidad
Se llama as a la capacidad de un lquido no soluble en agua para separarse de la misma
cuando est formando una emulsin.
La oxidacin del aceite y la presencia de contaminantes afectan negativamente a la
demulsibilidad del aceite.
La adecuada eliminacin del agua facilita en muchos casos la lubricacin, reduciendo el
desgaste de piezas y la posibilidad de corrosin.
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Esta propiedad es muy importante en los aceites hidrulicos, para lubricacin de
maquinaria industrial, de turbina y para engranajes que transmiten grandes esfuerzos. En los
aceites de automocin no lo es tanto, debido a la capacidad dispersante y detergente de los
mismos.2.3 Tipos de Lubricantes
2.3.1 Segn normas API
Para establecer un sistema de clasificacin segn la calidad, la API (American
Petroleum Institute), organizacin tcnica y comercial ha diseado una nomenclatura
segn el tipo de motor al que se le va a aplicar el lubricante.
A travs de su asociacin con la SAE (Society of Automotive Engineers) Sociedad de
Ingenieros Automotrices y ASTM (American Society for Testing of Materials) Sociedad
Americana para Ensayos de Materiales, han desarrollado numerosos ensayos que se
correlaciona con el uso real y diario (motores/vehculos). Cada motor tiene, de acuerdo con su
diseo y condiciones de operacin, necesidades especficas que el lubricante debe satisfacer.
Se puede entonces clasificar a los aceites segn su capacidad para desempearse frente a
determinadas exigencias, API ha desarrollado un sistema para seleccionar y recomendar
aceites para motor basado en las condiciones de servicio.
Cada clase de servicio es designada por dos letras. Como primera letra se emplea la S para
identificar a los aceites recomendados para motores nafteros, para autos de pasajeros y camiones livianos
Service y la letra C para vehculos comerciales, agrcolas, de la construccin y todo terreno que
operan con combustible diesel Comercial.
En ambos casos la segunda letra indica la exigencia en servicio, comenzando por la A para el
menos exigido, y continuando en orden alfabtico a medida que aumenta la exigencia. (Ensayos de
perfomance han sido diseados para simular reas y condiciones crticas de lubricacin en el motor).
La clasificacin API es una clasificacin abierta. Esto significa que se van definiendo nuevos
niveles de desempeo a medida que se requieren mejores lubricantes para los nuevos diseos de motores.
En general, cuando se define un nuevo nivel el API designa como obsoletos algunos de los anteriores.
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Los niveles definidos por la clasificacin API se muestran en las tablas:
Tabla 2.2: TIPO DE LUBRICANTE PARA MOTORES DE GASOLINA
Motores de gasolinaCategora Estado Servicio
SM Actual
Para todos los motores de automviles actualmenteen uso. Presentados el 30 de noviembre de 2004, losaceites SM estn diseados para brindar una mejorresistencia a la oxidacin, proteccin superior contradepsitos, mayor proteccin contra desgastes y mejorrendimiento a baja temperatura durante el ciclo devida til del aceite. Algunos aceites SM tambincumplen con la ltima especificacin del ILSAC orenen las condiciones para recibir la clasificacin deEnergy Conserving.
SL Actual Para motores de automviles de 2004 o ms antiguos.SJ Actual Para motores de automviles de 2001 o ms antiguos.
SHFuera de
circulacinPara motores de 1996 o ms antiguos. Vlido cuandoest precedido por las categoras C actuales.
SGFuera de
circulacinPara motores de 1993 o ms antiguos.
SFFuera de
circulacinPara motores de 1988 o ms antiguos.
SEFuera de
circulacin
PRECAUCINNo recomendado para su uso conmotores para automviles de gasolina fabricadosdespus de 1979.
SD
Fuera de
circulacin
PRECAUCINNo recomendado para su uso conmotores para automviles de gasolina fabricados
despus de 1971. El uso en motores ms modernospodra ocasionar rendimientos poco satisfactorios odaos en el equipo.
SCFuera de
circulacin
PRECAUCINNo recomendado para su uso conmotores para automviles de gasolina fabricadosdespus de 1967. El uso en motores ms modernos
podra ocasionar rendimientos poco satisfactorios odaos en el equipo.
SBFuera de
circulacin
PRECAUCINNo recomendado para su uso conmotores para automviles de gasolina fabricadosdespus de 1963. El uso en motores ms modernos
podra ocasionar rendimientos poco satisfactorios odaos en el equipo.
SAFuera de
circulacin
PRECAUCINNo contiene aditivos. Norecomendado para uso con motores para automvilesde gasolina fabricados despus de 1930. El uso enmotores modernos podra ocasionar rendimientos
poco satisfactorios del motor o daos en el equipo.Nota: API omiti intencionalmente las denominaciones SI y SK de la secuencia decategoras. Si desea obtener ms informacin acerca del Engine Oil Program de API,visite nuestro sitio Web en www.api.org/eolcs.
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Tabla 2.3: TIPO DE LUBRICANTE PARA MOTORES A DIESEL
Motores dieselCategora Estado Servicio
CI-4 Actual
Presentado en 2002. Para motores de alta velocidad y decuatro tiempos, diseado para cumplir con las normasde emisiones de escape de 2004 implementadas en2002. Los aceites CI-4 han sido formulados paramantener la durabilidad del motor donde se emplea larecirculacin de los gases de escape (EGR, su sigla eningls) y estn destinados para su uso con combustiblesdiesel con un margen de contenido de azufre de hasta0,5 % del peso. Se puede utilizar en lugar de los aceitesCD, CE, CF-4, CG-4 y CH-4. Algunos aceites CI-4tambin renen las condiciones para recibir ladenominacin CI-4 PLUS.
CH-4 Actual
Presentado en 1998. Para motores de alta velocidad y decuatro tiempos, diseados para cumplir con las normasde emisiones de escape de 1998. Los aceites CH-4 estnespecficamente compuestos para el uso concombustibles diesel con un margen de contenido deazufre de hasta 0,5 % del peso. Se puede utilizar enlugar de los aceites CD, CE, CF-4 y CG-4.
CG-4 Actual
Presentado en 1995. Para motores de extrema exigencia,alta velocidad y de cuatro tiempos que utilizancombustibles con menos de 0,5 % de azufre. Los aceitesCG-4 se requieren para los motores que cumplen lasnormas de emisiones de 1994. Se puede utilizar en lugarde los aceites CD, CE y CF-4.
CF-4 Actual
Presentado en 1990. Para motores de alta velocidad, de
cuatro tiempos, de aspiracin natural ysobrealimentados. Se puede utilizar en lugar de losaceites CD y CE.
CF-2 ActualPresentado en 1994. Para motores de extrema exigenciay con ciclo de dos tiempos. Se puede utilizar en lugar delos aceites CD-II.
CF Actual
Presentado en 1994. Para vehculos de todo terreno, coninyeccin indirecta y otros motores diesel inclusoaquellos que utilizan combustible con ms de 0,5 % deazufre. Se puede utilizar en lugar de los aceites CD.
CEFuera de
circulacin
Presentado en 1985. Para motores de alta velocidad, decuatro tiempos, de aspiracin natural ysobrealimentados. Se puede utilizar en lugar de losaceites CC y CD.
CD-II Fuera decirculacin
Presentado en 1985. Para motores con ciclo de dostiempos.
CDFuera de
circulacinPresentado en 1955. Para algunos motores de aspiracinnatural y sobrealimentados.
CCFuera de
circulacinPRECAUCI NNo recomendado para su uso conmotores diesel fabricados despus de 1990.
CBFuera de
circulacinPRECAUCINNo recomendado para su uso conmotores diesel fabricados despus de 1961.
CAFuera de
circulacinPRECAUCINNo recomendado para su uso conmotores diesel fabricados despus de 1959.
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Tabla 2.4:TIPO DE LUBRICANTE PARA TRANSMISIONES
CLASIFICACIN API DE LOS LUBRICANTES PARA TRANSMISIONES
Identificacin Descripcin Aplicacin
GL-1 Aceites Minerales PurosTransmisiones Manuales de tractores
y vehculos industriales
GL2Aceites que contienen materiales
grasos
Transmisiones Industriales para
tornillos sin fin
GL-3 Aceites con aditivacin antidesgaste Transmisiones Manuales EngranajesCnicos poco sometidos a esfuerzo
GL4
Aceites con media aditivacin EP
(Extrema Presin). Equivalente a la
Norma MIL-L-21105
Transmisiones Manuales. Engranajes
hipoides medianamente sometidos a
esfuerzos.
GL-5
Aceites con alta aditivacin EP
(Extrema Presin). Equivalente a la
Norma MIL-L-2105 D
Engranajes hipoides muy sometidos a
esfuerzos. Puede ser usado para
Transmisiones Manuales.
2.3.2. Segn normas SAE
La clasificacin de los aceites segn su viscosidad fue desarrollada por la SAE (Society of
Automotive Engineers) y se conoce mundialmente como la norma SAE J300. Esta clasificacin define dos
grupos de viscosidades: 6 grados de viscosidad a bajas temperatura o grados de invierno que estn
seguidos por la letra W (Winter por invierno en ingls) y 5 grados de viscosidad de alta temperatura o
grados de verano, que se identifican con un nmero solo, y representando cada nmero SAE un rango deviscosidad expresada en cSt (centi-Stokes) y medida a 100C.
En esta clasificacin no interviene ninguna consideracin de calidad, composicin qumica o
aditivacin, sino que se basa exclusivamente en la viscosidad.
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La norma SAE J 300 defini lo que se denomina "Grado de viscosidad" para cada lubricante Ej.:
S.A.E. 40 (grado de viscosidad para el verano).
Cuanto ms elevado es el nmero, mejor es el mantenimiento de la viscosidad a altas
temperaturas. En el caso de uso urbano o deportivo, o cuando la temperatura del aire es elevada, el motorsoporta altas temperaturas que acentuarn dicho fenmeno. Tambin es importante para la proteccin del
motor la utilizacin de un aceite que se mantenga lo suficientemente viscoso.
Cuanto menor es el nmero mayor es la fluidez del aceite a baja temperatura o en el momento
del arranque. Los aceites monogrados son utilizados cuando la temperatura de funcionamiento varia poco
(o en aplicaciones especficas).
Los aceites multigrados responden a la vez a una graduacin de invierno y una de verano. Ej.:S.A.E. 10W 40 10W= Graduacin de invierno 40= Graduacin de verano. El aceite multigrado es menos
sensible a la temperatura. Esto significa que en invierno permite un arranque fcil gracias a su fluidez.
Tabla 2.5:TIPO DE LUBRICANTE SEGN NORMA SAE
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2.3.3 Segn normas ISO [1]
Los aceites industriales se clasifican segn las Normas Internacionales para la Estandarizacin
(ISO), vigentes desde 1975, pero puestas en prctica a partir de 1979. Antes de implementarlas, losfabricantes de aceites especificaban sus productos con un nombre y un nmero, el cual no daba ninguna
informacin acerca de su viscosidad. Por lo tanto, era frecuente encontrar aceites especificados de la
siguiente manera. Tellus 41, teresso 72, Macoma 45, Turbina 81, DTE Light, etc.
El sistema ISO clasifica los aceites industriales en Centistokes a 40C. Este sistema permite una
mayor facilidad en cuanto al manejo de los lubricantes porque evita la posibilidad de una mala utilizacin
de los aceites por parte del usuario. Adems facilita hallar el equivalente de mejor manera, puesto que el
nombre del aceite debe ir acompaado de un nmero que indica la viscosidad en el sistema ISO. As porejemplo, si se tiene el aceite Tellus 68 ( de la Shell) y se sabe que este fabricante ya adopto el sistema
ISO, el numero 68 indica que se trata de un aceite con una viscosidad de 68 cSt, a 40C. En la tabla se
especifican los diferentes grados de viscosidad en el sistema ISO.
Tabla 2.6:CLASIFICACIN VISCOSIDAD EN EL SISTEMA ISO
Grado
ISO
cSt/40C ssu/100F
(37,8C)
ssu/210F
(98,7C)
Mn. Max. Min. Max. Mn. Max.
2 1,98 - 2,42 32,8 - 34,4 -
3 2,88 - 3,52 36,0 - 38,2 -
5 4,14 - 5,06 40,4 - 43,5 -
7 6,12 - 7,48 47,2 - 52,0 -
10 9,00 - 11,00 57,6 - 65,3 34,6 - 35,7
15 13,50 - 16,50 75,8 - 89,1 37,0 - 38,3
22 19,80 - 24,20 105,0 - 126,0 39,7 - 41,4
32 28,80 - 35,20 149,0 - 182,0 43,0 - 45,0
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46 41,40 - 50,60 214,0 - 262,0 47,1 - 49,9
68 61,20 - 74,80 317,0 - 389,0 52,9 - 56,9
100 90,0 - 110,0 469,0 - 575,0 61,2 - 66,9
150 135,0 - 165,0 709,0 - 871,0 73,8 - 81,9
220 198,0 - 242,0 1047,0 - 1283,0 90,4 - 101,0
320 288,0 - 352,0 1533,0 - 1881,0 112,0 - 126,0
460 414,0 - 506,0 2214,0 - 2719,0 139,0 - 158,0
680 612,0 - 748,0 3298,0 - 4048,0 178,0 - 202,0
1000 900,0 - 1100,0 4864,0 - 5975,0 226,0 - 256,0
1500 1350,0 - 1650,0 7865,0 - 9079,0 291,0 - 331,0
2.3.4 Segn normas ASTM [1]
Este sistema estandariza en un solo valor la viscosidad de los aceites industriales, medida en
SSU, a 100F, teniendo en cuenta un valor mnimo y otro mximo. Algunos fabricantes de aceites
utilizaron este sistema en la nomenclatura de sus productos pero fue sustituido por el sistema ISO.
Tabla 2.7: RANGOS MNIMO Y MXIMO DE LA VISCOSIDAD EN EL SISTEMA ASTM
SSU a SSU a SSU a
Grado de
Viscosidad
100F
(37,8C)
Grado de
viscosidad
100F
(37,8C)
Grado de
viscosidad
100F
(37,8C)
ASTM
Mn. Max. ASTM Min. Max. ASTM Mn. Max.
32 1,98 2,42 105 32,8 34,4 1.000 917 1.121
36 2,88 3,52 150 36,0 38,2 1.500 1.334 1.831
40 4,14 5,06 215 40,4 43,5 2.150 1.918 2.344
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50 6,12 7,48 315 47,2 52,0 3.150 2.835 3.465
60 9,00 11,00 465 57,6 65,3 4.650 4.169 5.095
75 13,50 16,50 700 75,8 89,1 7.000 6.253 7.642
2.11 Aditivos
2.4.1 Aditivos detergentes
Los materiales de este tipo son generalmente molculas que tienen una larga "cola"
hidrocarbonada y un extremo polar. La seccin de la "cola" (un grupo oleoflico), sirve como solubilizanteen el fluido de base, mientras que el grupo polar es atrado por los contaminantes en el lubricante.
Aunque estos compuestos se llaman comnmente detergentes, su funcin parece ser la de
dispersar la materia particulada, antes que la limpieza de la suciedad. Por lo tanto, es ms apropiado
categorizarlos como dispersantes.
2.4.2 Aditivos dispersantes
Un gran desarrollo en el campo de los aditivos fue el descubrimiento de los dispersantes sin
cenizas. Estos materiales se pueden categorizar en dos grandes tipos: dispersantes polimricos de alto peso
molecular usados para formular aceites multigrados y aditivos de bajo peso molecular que se usan cuando
no es necesaria una modificacin de la viscosidad. Estos aditivos son mucho ms efectivos que los tipos
metlicos para controlar los depsitos de barros y barnices que resultan de una operacin intermitente a
baja temperatura de motores de gasolina.
Los compuestos tiles para este propsito se caracterizan por un grupo polar ligado a una cadenahidrocarbonada de un relativo alto peso molecular. El grupo polar generalmente contiene uno o ms de los
siguientes elementos: nitrgeno, oxgeno y fsforo. Las cadenas solubilizantes son generalmente de un
peso molecular mayor que las utilizadas en los detergentes; sin embargo en algunos casos son bastante
similares.
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No se harn intentos por describir todos los materiales que caen dentro de esta categora. La
discusin se limitar a algunos de los productos comerciales ms ampliamente usados.
2.4.3
Aditivos antidesgaste
El desgaste es la prdida de metal con el subsiguiente cambio en la luz entre las superficies
mviles. Si contina, resultar en un mal funcionamiento del equipo. Entre los principales factores
causantes de desgaste son el contacto metal - metal, presencia de abrasivos, y ataque de cidos corrosivos.
El contacto metal - metal puede ser prevenido adicionando compuestos formadores de capas que
protejan la superficie, bien por absorcin fsica o por reaccin qumica. Los ditiofosfatos de zinc se usan
ampliamente para este propsito y son particularmente efectivos para reducir el desgaste en los rboles delevas. Otros aditivos contienen fsforo, azufre, o combinaciones de estos elementos.
El desgaste por abrasin se puede prevenir por la remocin de las partculas por filtracin del
aire que entra al motor, y del aceite.
El desgaste por corrosin resulta principalmente de los compuestos cidos formados por la
combustin. Este tipo de desgaste se puede prevenir usando aditivos alcalinos tales como fenatos bsicos
y sulfonatos.
2.4.4 ndice de viscosidad
La viscosidad de los lquidos disminuye al aumentar su temperatura. En la prctica de la
lubricacin interesa siempre que la viscosidad del lubricante disminuya lo menos posible al
elevarse su temperatura.
Para expresar esta cualidad del aceite se ha ideado un sistema arbitrario denominadondice de viscosidad que fue desarrollado en 1929 por Dean y Davis.
En este sistema a los aceites parafnicos de Pensilvana caracterizados por variar muy
poco su viscosidad con la temperatura, se le asign un ndice de viscosidad de 100, mientras que
a los naftnicos del Golfo de Mxico, cuya viscosidad vara mucho con la temperatura se les dio
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el ndice 0. El mtodo propuesto por Dean y Davis consiste en comparar la viscosidad a 100F
del aceite problema con las que tienen los aceites de referencia de IV = 100 e IV = 0, que
presentan su misma viscosidad a 210 F.
2.4.5 Otros
Esta categora incluye compuestos antioxidantes e inhibidores de espuma. Los productos
qumicos empleados como antioxidantes incluyen sulfonatos, imidazolinas sustituidas, aminas, etc. Una
considerable cantidad de informacin de estos aditivos se puede obtener de las patentes de los productos.
Los agentes antiespumantes incluyen siliconas y varios copolmeros orgnicos.
2.5 Degradacin del aceite [6]Se define como el proceso por el cual se va reduciendo la capacidad del aceite para cumplir las
funciones para las que se disea, esto es: lubricar, proteger, refrigerar, limpiar y sellar.
Todo ello originado por la propia alteracin de las propiedades fsicas y qumicas.
Las variaciones de las propiedades fsicas y qumicas del aceite se deben a las condiciones a las
que se ve sometido durante su uso, y que en el caso de combustin alternativa son muy significativasfactores como elevadas temperaturas, grandes velocidades de cizallamiento, ambientes corrosivos,
contaminacin, etc. Favorecen la velocidad de la degradacin del aceite lubricante.
Combustible Aire
Combustincompleta
Combustinincompleta
Azufre Aditivos Nitrgeno +Oxgeno
NOx
Contaminacin
Agua Materiacarbonosa
Precursoresde depsitos
cidos azufre cidos
Barros Barnices ycarbn
Corrosiny desgaste
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Figura 2.5: Problemtica asociada a la lubricacin de los motores de combustin interna
debido a la cantidad de sustancias presentes en el proceso y que pueden afectar negativamente en el aceite.
La velocidad de degradacin del aceite es la rapidez con la que el aceite pierde sus propiedades
fsico-qumicas iniciales. Depende bsicamente del estado y mantenimiento del motor, de la calidad de
partida del aceite, del tipo de combustible empleado, y del tipo de servicio al que est destinado el motor.
La utilizacin de aceites de mejor calidad, definida como una mayor adaptacin del aceite a las
condiciones de servicio y tipo de motor, retardan el proceso de degradacin del mismo.
La velocidad y nivel de degradacin del aceite aumentan cuando se producen fallos ocondiciones en el motor que introducen contaminantes o deterioran los componentes propios del aceite.
2.6 Contaminacin del aceite [6]
La contaminacin del aceite se define como la presencia de materias extraas en el mismo. Se
produce bsicamente por tres causas principales:
Contaminacin externa, atreves de los aadidos del aceite fresco que se realiza, por la admisin, por
la ventilacin del crter, etc.
Origen interno, por desgaste de los componentes mecnicos, fugas interna y degradacin propia del
lubricante.
Por los propios procesos de fabricacin y o mantenimiento, donde pueden quedar sustancias
utilizadas para la limpieza de las piezas, residuos del mecanizado, etc.
Los elementos contaminantes que se pueden encontrar en los aceites de motor son
fundamentalmente los siguientes: Elementos metlicos de desgaste propio de las piezas, impurezas y
polvos atmosfrico, productos carbonosos, productos de la degradacin propia del aceite (lacas o
barnices), agua, glicol, combustible, cidos, etc.
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La contaminacin y la degradacin del aceite estn ntimamente relacionadas, ya que la
contaminacin altera las propiedades fsicas y qumicas del aceite acelerando el desgaste del motor y la
degradacin del aceite. Por otra parte, la degradacin produce partculas solidas no solubles en el aceite y
facilita los procesos de desgaste.
2.7 Anlisis para la determinacin del desgaste del motor [6]
El aceite lubricante como fluido que est en contacto directo con las superficies rozantes del
mecanismo que protege, arrastra en su seno las partculas que se forman debido a esa friccin y debe tener
como misin llevarlas hasta los dispositivos empleados para su eliminacin, tales como los filtros. Es por
ello que el estudio detallado de las partculas que se encuentran en el aceite, tanto de forma cualitativa, en
el sentido de conocer de que materiales se trata, como cuantitativa para conocer su cantidad es muyinteresante e importante, ya que a partir de ello se puede inferir si se estn alcanzando niveles de friccin
anormales y cul es el origen ms probable de estas partculas pudiendo as focalizar el problema en
algn mecanismo concreto del motor o elemento que este en estudio.
Existe una amplia gama de mtodos empleados para conocer el estado de desgaste en que se
encuentra un motor Diesel a partir del estudio de las partculas contenidas en el mismo, de las cuales se
van a considerar:
Espectrometra.
Ferrografa.
Recuento de partculas.
Colectores magnticos.
Microscopia.
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Los dos primeros mtodos son los ms ampliamente utilizados.
2.7.1 Espectrometra
Figura 2.6: Equipo espectrmetro
Esta tcnica est basada en la interaccin que existe entre la radiacin electromagntica y la
materia cuando se produce un intercambio de energa, conociendo que los tomos de cualquier elemento
producen espectros electromagnticos caractersticos al ser excitados, con lo cual mediante la apariencia
de los mismos va a ser posible la identificacin del elemento.
La representacin de la intensidad de emisin de las radiaciones frente a la longitud de onda es
lo que se conoce como el espectro de emisin. Estos espectros de emisin presentan mximos de energa a
diferentes longitudes de onda y con distinta intensidad en funcin de los diferentes elementos presentes en
la muestra.
La radiacin interacciona con los tomos de una sustancia experimentando emisin, absorcin o
fluorescencia, basado en ello los espectrmetros se clasifican en tres grandes categoras:
Espectrmetros de emisin atmica (AEE).
Espectrmetros de absorcin atmica (EEA).
Espectrmetros de fluorescencia de rayos x (XRF).
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2.7.1.1 Espectrmetro de emisin atmica
Este tipo de equipos utiliza la propiedad de los tomos que al ser excitados absorben energa que
es utilizada para hacer que algunos de sus electrones pasen a niveles de energa superiores, y emitiendoenerga cuando regresan a sus niveles originales cuando cesa la excitacin. Los tomos al emitir energa
producen espectros nicos, formados por longitudes de onda caractersticas. La intensidad de la energa
emitida a una cierta longitud de onda es proporcional a la concentracin del elemento.
2.7.1.2 Espectrmetro de absorcin atmica
Este tipo es muy usado en el anlisis de aceites usados, y en el mismo, el procedimiento de
trabajo es quemar la muestra para llevar a sus componentes a fase gaseosa y estado elemental pordisociacin trmica. La fase gaseosa se ilumina con luz de determinada longitud de onda segn el
elemento que se desee medir, mediante esto, los tomos en estado fundamental cuyos niveles se
corresponden con los de la longitud de onda incidente absorben energa para promover electrones a
niveles de energa superiores. Cada elemento es sensible a una sola longitud de onda y la cantidad de
energa absorbida es proporcional a su concentracin en la mezcla, por esta razn el espectro de absorcin
del elemento presentara picos o lneas de absorcin atmica caractersticos.
La principal desventaja de este tipo de equipos es que solo permite el anlisis de los elementos
de uno en uno y ofrece como ventaja su coste relativamente bajo.
2.7.1.3 Espectroscopia de fluorescencia de rayos X (XRF)
La espectroscopia de fluorescencia de rayos X (X-Ray Fuorescence Spectroscopy XFR) es en
muchos sentidos similar a la espectroscopia de emisin atmica (EEA), que ha sido ampliamente utilizada
en el anlisis de aceite durante dcadas.
La fluorescencia de rayos X se basa en la excitacin por radiacin electromagntica de niveles
energticos profundos de los tomos que componen una muestra. La desexcitacin de los tomos
ionizados produce la radiacin caracterstica de los elementos presentes en la muestra. La energa de esta
radiacin identifica los distintos componentes del material irradiado (anlisis cualitativo), y su intensidad
permite determinar sus concentraciones respectivas (anlisis cuantitativo). Los espectrmetros XFR estn
calibrados normalmente para expresar estas concentraciones en partes por milln (ppm).
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2.7.2 Ferrografa
Figura 2.7:Equipo ferrgrafo
Se trata de una tcnica analtica que permite la separacin de las partculas pequeas (1-20um)
de las muestra de aceite usado, con la suficiente resolucin espacial que permite estudiar su morfologa en
detalle. La ferrografa separa magnticamente las partculas y por esta razn solo sirve para estudiar los
contenidos de materiales ferromagnticos, incluidos los muy dbiles y algunos como el aluminio o bronce,
que no siendo magnticos, al desgastarse contra materiales ferrosos adquieren trazas de ellos y se
comportan como ligeramente magnticos. De esto deriva una de las caractersticas ms valiosas para la
aplicacin de la ferrografa al monitorizado de los aceites usados: ignora todas las impurezas que contiene
el aceite, excepto las partculas de desgaste.
En ferrografa pueden distinguirse dos tcnicas de anlisis: por una parte la llamada ferrografa
analtica, que suministra una exacta descripcin de la forma y composicin de las partculas, permitiendo
identificar los tipos de desgaste mediante el anlisis global del ferrograma. Por otra parte, la ferrografa de
lectura directa que determina la concentracin de los elementos de la muestra a partir de dos lecturas
particulares del ferrograma.
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2.7.3 Contaje de partculas
Figura 2.8: Contador de partculas
En este modo proporciona la distribucin de tamaos de las partculas presentes en la muestra,
pero no suministra informacin sobre los elementos que las componen. Los contadores de partculas dan
el nmero de partculas encontradas en categoras de tamaos especificadas. Habitualmente esto se indica
con un nmero mayor que el indicado. La normativa usualmente empleado para cualificar el recuento de
partculas es la norma ISO 4406, en la cual se califica con un rango numrico el numero de partculas
aparecidas de tamaos superiores a unos valores predeterminados, que en la ltima modificacin de esta
norma son: partculas superiores a 4um, superiores a 6um y superiores a 14 um, que dan la clasificacin
. La normativa antigua solamente consideraba dos grupos de evaluacin, partculas mayores de
5 um y partculas mayores de 15 um, con la correspondiente calificacin .
Existen bsicamente dos tipos de contadores de partculas: los que utilizan la dispersin de la luz
por lser para efectuar las mediciones y los que se basan en el bloqueo u oscurecimiento de la luz. En estetipo, el ms comnmente utilizado, las partculas son iluminadas por un rayo lser que produce un pico de
corriente proporcional al tamao de partcula en una foto diodo. Un sistema electrnico, clasifica las
seales en distintas categoras y va contando el nmero de picos que van produciendo.
El recuento de partculas no es un mtodo recomendado para el seguimiento del desgaste por
presentar las siguientes desventajas: puede producir resultados confusos dado que generalmente cuenta
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todo tipo de partculas, no nicamente las metlicas provenientes de desgaste y no proporciona una
indicacin sobre la forma o tamao de las mismas o su composicin, usndose como tcnica
suplementaria en anlisis de lubricantes. Se utiliza principalmente en sistemas hidrulicos en los cuales los
niveles de desgaste son bajos y fundamentalmente para controlar su estado de limpieza.
2.7.4 Microscopia
La tcnica de la microscopia resulta totalmente complementaria con el resto de tcnicas aqu
descritas, ya que permite la inspeccin de las partculas previamente detectadas. El tipo de microscopia a
utilizar vendr dado por el tamao de las partculas que se quiere inspeccionar, as para tamaos
superiores a 1 um, la utilizacin de un microscopio convencional o bicromtico ser suficiente pero para
tamaos menores a este habr que pasar a la utilizacin de la microscopa electrnica.
2.7.5 Colectores magnticos
Los colectores magnticos son dispositivos que permiten la recoleccin, por atraccin
magntica, de las partculas presentes en el aceite en funcin de su tamao. Para partculas mayores de
300 m se consiguen eficiencias hasta del 60%, siendo menor dicha eficiencia para tamaos menores. Las
partculas recogidas, magnticas o paramagnticas, pueden ser importante fuente de la informacin como
indicador de la tasa de desgaste que est sufriendo el elemento lubricado as como del tipo de desgaste que
este est sufriendo, ya que en un posterior paso puede recurrirse al anlisis de las partculas atrapadas por
el colector mediante la utilizacin de microscopio de bajo aumento para identificar el origen de las
mismas. Existen atlas y tablas de partculas de desgaste que permiten la identificacin de dichas partculas.
En la utilizacin de esta tcnica es fundamental el posicionamiento del colector, procurando que
el mismo sea capaz de realizar una mxima captura de partculas, posiciones como los codos de los
conductos pueden ayudar con la actuacin de la fuerza centrifuga a la disposicin de dichas partculas. No
en todos los casos se permite el posicionamiento en estas zonas y es necesario recurrir a la utilizacin de
campos magnticos ms potentes.
Al evaluar las partculas recogidas hay que tener en cuenta que durante la fase de rodaje y
funcionamiento del motor las partculas poseen una morfologa de tipo corta, finas y de seleccin
irregular, apareciendo adems mezcladas con polvo magntico. Durante la etapa de rodaje el tamao es
considerablemente grande al provenir principalmente de virutas metlicas y residuos de fabricacin. Su
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nmero es alto y tiende a la disminucin a medida que superamos este rodaje. Cuando se observe que la
cantidad y tamao de las partculas empieza a crecer de forma simultneamente esto es indicativo de un
fallo inminente.
La principal ventaja que ofrece este tipo de equipo es su sencillez y bajo coste.
2.7.6 Elementos contaminantes presentes en el aceite
Con la utilizacin de los mtodos descritos anteriormente somos capaces de determinar la
presencia de elementos contaminantes en el aceite lubricante. El anlisis de estos elementos, metlicos o
no, puede proporcionar informacin sobre el desgaste del motor u otras fuentes de contaminacin, tales
como polvo atmosfrico o fugas del circuito de refrigeracin.
En la tabla siguiente se presentan loa elementos contaminantes que se suelen medir en una
muestra de aceite de motor as como sus posibles procedencias.
Tabla 2.8: ELEMENTOS CONTAMINANTES PRESENTES EN EL ACEITE
ELEMENTOQUMICO
ORIGEN
Aluminio (Al)Cojinetes, pistones.
Contaminacin externa con polvo del ambiente.
Bario (Ba) Aditivos detergentes (lubricantes)
Boro(B)
Aditivos del aceite.
Trazas de inhibidores del anticongelante (tetraboratode sodio)
Calcio(Ca) Aditivo detergente (lubricante)
Cobre (Cu)Cojinetes (Cu-Pb, Sn-Cu)
Refrigerante (intercambiadores de cobre)
Cromo (Cr)Segmentos, camisas, pistones.
Barras de vlvulas.
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Inhibidores de corrosin del agua de refrigeracin(cromatos de sodio o de potasio).
Estao (Sn)Cojinetes (Pb-Sn, Cu-Sn, Al-Sn).
Conductos de lubricante.
Fsforo (P)Aditivo antidesgaste (lubricante).
Aditivo antioxidante (lubricante).
Hierro (Fe)
Segmentos.
Camisas de cilindros.
Levas y balancines.
Engranajes y cadenas.
Apoyos o muequillas del cigeal.
Magnesio (Mg) Aditivos detergentes (lubricante).
Molibdeno (Mo)
Pistones.
Segmentos.
Aditivo del aceite (MoS2).
Nquel (Ni) Cilindros.Elementos de la distribucin.
Plomo (Pb)
Cojinetes.
Aditivo del propio lubricante.
Trazas de gasolina.
Silicio (Si)
Polvo atmosfrico (SiO2).
Pistones.
Camisas de fundicin.
Aditivos antiespumantes (lubricante).
Inhibidores de corrosin del agua de refrigeracin.
Restos de pastas de juntas y tubos (siliconas).
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Zinc (Zn)Aditivo antioxidacin-anticorrosin.
Aditivo antifriccin.
2.8 Toma de muestras [1]
Figura 2.9: Equipo de muestreo
Las muestras de aceite usado para ser analizadas en el laboratorio se deben tomar recin
detenido el mecanismo, con el fin de que todas las impurezas (materiales solubles y no solubles) se hallen
en suspensin en el aceite y los resultados que se obtengan sean los ms representativamente posibles.
Nunca se debe tomar la muestra del fondo del depsito o el filtro porque en estas partes se
encuentra la mayor concentracin de impurezas y las cuales no recirculan con el aceite.
El envase utilizado para guardar la muestra de aceite debe estar completamente limpio y contarcon una tapa hermtica, puede ser de vidrio o de plstico, blando o translucido, que no lo deteriore el
aceite.
El recipiente empleado para la muestra debe ir debidamente marcado para su completa
identificacin. Los datos que se deben especificar con la muestra de aceite son:
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Nombre y marca de aceite.
Fecha del ltimo cambio.
Fecha de toma de muestra de aceite.
Procedencia. Componente o sistema.
Tiempo o recorrido de servicio.
Hormetro o recorrido total.
Los datos anteriores, junto con el reporte del laboratorio, sirven para determinar con mayor
exactitud cul ha sido el comportamiento del aceite y permiten sacar conclusiones mas precisas y los
correctivos que se deben efectuar.
2.9 Manejo del aceite lubricante