Programa de Fortalecimiento de Escuelas Técnicas Una ... · LUBRICANTES AUTOMOTRICES: DEFINICIÓN, FUNCIONES, CLASIFICACIÓN Y TENDENCIAS Lubricantes Automotrices INTRODUCCIÓN Desde

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Programa de Fortalecimiento de Escuelas TécnicasUna escuela hacia el futuro

8 LUBRICANTES AUTOMOTRICES:DEFINICIÓN, FUNCIONES,CLASIFICACIÓN Y TENDENCIAS.

Área | Actualización tecnológica aplicada a la industria

Programa de Fortalecimiento de Escuelas TécnicasUna escuela hacia el futuro

LUBRICANTES AUTOMOTRICES:DEFINICIÓN, FUNCIONES,CLASIFICACIÓN Y TENDENCIAS

Basile, Javier

Durán, José Luis

FUNDACIÓN YPF

CONSEJO DE ADMINISTRACIÓN

Presidente

Enrique Eskenazi

VicePresidente

Ezequiel Eskenazi Storey

AdscriPto VicePresidenciA

Eduardo Savastano

tesorero Ángel Ramos Sánchez

secretArio Mauro Dacomo

VocAl

Carlos Alfonsi

Gerente ÁreA culturA y PAtrimonio

Carolina Llosa de Sturla

Gerente ÁreA de educAción

Gladys Kochen

Gerente ÁreA desArrollo sociAl

Eduardo Savastano

ÁreA de educAción

Ingrid Jeppesen Gonzalo Pérez BardeciPatricia SaltiMaría Soledad Veiga

ÁreA de culturA y PAtrimonio

Julia Martínez NovelloMaría Eugenia FríasFlorencia Wasser

ÁreA de desArrollo sociAl

Víctor Roldán

comunicAción

Leonora Kievsky

AdministrAción

Romina Medina

AsistenciA GenerAl Adriana Seráfica

coordinAdorA del ÁreA de ActuAlizAción tecnolóGicA APlicAdA A lA industriA

Lía Nadal

Para uso en el nivel medio / polimodal de Educación Técnica Profesional

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ÍNDICE

Prólogo ................................................................................................................... 4

Presentación del material .......................................................................................... 5

Sugerencias para el trabajo en el aula-taller .............................................................. 5

Marco conceptual .................................................................................................. 6

Introducción .............................................................................................................. 6

Definición .................................................................................................................. 6

Funciones del lubricante ............................................................................................ 8

Propiedades de los lubricantes ................................................................................. 15

Aditivos ................................................................................................................... 24

Tendencias .............................................................................................................. 31

Definición de contenidos y actividades ............................................................. 34

Bibliografía ........................................................................................................... 35

Guías prácticas

Guía N° 1 - Ensayo de contaminación de aceites con agua ...................................... 36

Guía N° 2 - Ensayo de contaminación de aceites con combustibles ......................... 38

Guía N° 3 - Determinación de viscosidades de aceites lubricantes en forma

comparativa ................................................................................................... 40

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E l Programa de Fortalecimiento de Escuelas Técnicas “Una escuela hacia el futuro”

tiene como objetivo principal fortalecer con un alto nivel académico a un grupo de

escuelas técnicas que se encuentran localizadas en las zonas de influencia de YPF.

Este fascículo, que forma parte de una colección, se encuadra en los lineamientos

generales planteados en el programa, en particular, al área de Actualización Tecnológica

Aplicada a la Industria.

A lo largo de estos años, se han realizado diversas propuestas que enfatizan la necesidad

de generar para los jóvenes un vínculo más cercano entre la educación y el mundo del

trabajo, debido a que parte de la crisis de la escuela secundaria, ya sea en nuestro país

como en el mundo, se debe al desajuste existente entre los saberes y las competencias

que se aprenden en la escuela y las demandas del ámbito laboral.

Hoy, para la inserción social, cultural y laboral de los jóvenes no alcanza sólo con la

destreza y la habilidad manual y operatoria requerida muchas veces en los diversos

empleos. Además, es imprescindible contar con una completa formación integral que

sólo la escuela es capaz de brindar.

Sin lugar a dudas, nos encontramos ante un real desafío que implica reforzar los vínculos

entre la escuela y la industria a partir de la creación de espacios de intercambio de las

culturas específicas de cada ámbito.

Con esta colección, entonces, esperamos generar un aporte integrando saberes teóricos,

tecnológicos y destrezas técnicas como parte de una formación integral que facilite la

articulación entre lo educativo y lo laboral.

PRÓLOGO

Presentación del material

Este material tiene como objetivo contribuir al desarrollo del aprendizaje en la escuela, aportando algunos co-

nocimientos de la tecnología aplicada en los procesos de la industria.

Se trata de brindar a los docentes una herramienta que contribuya en la práctica del aula-taller a establecer,

a partir de un saber específico, la articulación entre lo que se puede aprender en la escuela y lo que se utiliza

actualmente en la tecnología del mundo productivo.

De este modo, se ofrecerá un marco conceptual sobre cada uno de los temas que se irán desarrollando en los

diferentes fascículos, acompañados de diversas guías de trabajos prácticos para aplicar en el aula-taller con los

alumnos.

En este fascículo se desarrollará el tema “Lubricantes Automotrices”:

• Definición

• Funciones

• Calcificación

• Tendencias

Sugerencias para el trabajoen el aula-taller

Proponemos crear un espacio para el desarrollo de una experiencia práctica y de resolución de problemas que

permita una focalización de los principales conceptos que se podrían desplegar en ella.

Para el desarrollo de la actividad se recomienda tener en cuenta:

• Lectura previa por parte del docente de este fascículo y del material ampliatorio utilizado en la industria por

el método para la destilación.

• Introducción, por parte del docente, de los principales conceptos que figuran en el fascículo, así como

también los que se sugieren tener en cuenta antes de abordar la temática.

• Presentación del tema con preguntas a los alumnos y analizando las diferentes hipótesis que al respecto

tengan.

• Análisis con los alumnos de cuáles son las disciplinas que en la escuela ofrecen conocimientos útiles para

aportar en la comprensión de la temática.

• Preparación de la clase a partir de las guías de trabajo práctico.

• Desarrollo de la experiencia con los alumnos, repitiendo la prueba más de una vez, de manera tal de poder

contrastar los resultados con las hipótesis previas

• Cierre conceptual retomando las hipótesis de trabajo planteadas por los alumnos.

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LUBRICANTES AUTOMOTRICES: DEFINICIÓN, FUNCIONES, CLASIFICACIÓN Y TENDENCIAS

Lubricantes AutomotricesINTRODUCCIÓN

Desde sus inicios, hace más de 3000 años, la tecnología de los lubricantes ha pasado

por numerosas fases de evolución.

La temprana lubricación comenzó con grasas animales y su evolución ha permitido

llegar hasta los lubricantes que hoy en día son concebidos y diseñados en base a un

equilibrio molecular específico.

Si bien ya en el año 1852 los primeros aceites de petróleo son utilizados en tareas de lu-

bricación, sólo con el advenimiento de la industria automotriz los lubricantes adquieren

una real dimensión de mercado y la industria petrolera comienza con el desarrollo, ela-

boración y comercialización de más y mejores productos. (1)

El acompañamiento de la industria del automóvil ha significado para los lubricantes

el gran desafío y es, hasta nuestros días, el reto permanente de lograr mejores pres-

taciones y ahorros energéticos basados en la mejora continua de sus propiedades. (2)

¿QUÉ ES UN LUBRICANTE?

Definición

Existen numerosas posibilidades de definir un lubricante. Desde un punto de vista in-

dustrial, podemos aplicar la siguiente definición general:

Un lubricante es una sustancia, animal, vegetal, mineral o sintética que, en cualquier estado de agregación, es capaz de reducir el rozamiento cuando se interpone entre dos superficies con movimiento relativo.

FUNCIONES DEL LUBRICANTE: PROBLEMÁTICAS ASOCIADAS AL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR

Un vehículo moderno es un producto de la ingeniería altamente especializado y,

para satisfacer adecuadamente la demanda para la que fue creado, necesita de una

cierta cantidad de fluidos que refrigeren y/o lubriquen las distintas partes que lo

componen.

MARCO CONCEPTUAL

Conceptos a trabajar previamente:

(1) Refinación del petróleo (Fascículos 3 y 4)

(2) Combustibles (Fascículos 5, 6 y 7)

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Marco conceptual // Lubricantes Automotrices

Estos fluidos son: anticongelantes, limpiaparabrisas, líquido de frenos, aceites para

la transmisión, caja de cambios, lubricante para el compresor del acondicionador de

aire y entre ellos el aceite del motor.

El aceite de motor es, sin duda, el más sofisticado de los fluidos, el de más complejo desarrollo y también el más sometido a cambios.

En resumen, para que un motor funcione eficientemente debe de ser constantemente

lubricado, dado que contiene numerosas partes móviles en diferentes condiciones de

fricción que deben ser mantenidas continuamente separadas por una película de las

características y espesor adecuado.

La tabla anterior refleja claramente la evolución experimentada en consumo y durabi-

lidad del lubricante típico europeo para motores de gasolina a lo largo del último medio

siglo.

Estos datos permiten visualizar la evolución del consumo y durabilidad del aceite lubri-

cante en 50 años.

Se observa que en los últimos años una gran parte del diseño de motores ha estado

orientado a reducir la fricción interna en el motor y, por tanto, a mejorar su eficiencia y

es aquí donde el lubricante juega un importante papel, ya que, con una viscosidad ade-

cuada, se puede asegurar un flujo de lubricante a las áreas críticas, así como minimizar

la fricción tanto en el motor como la interna propia del fluido. (3)

En el siguiente esquema se ven las principales partes del motor en las cuales hay movi-

miento y posible rozamiento y donde es fundamental la acción del lubricante:

(3) Motores de combustión interna (Ciclos Otto y Diesel)

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Así, el lubricante debe asegurar y conservar durante el mayor tiempo posible las si-

guientes funciones:

• Permitir un fácil arranque.

• Lubricar y prevenir frente al desgaste.

• Reducir la fricción.

• Proteger frente a la herrumbre y corrosión.

• Mantener limpio el motor.

• Minimizar los depósitos en las cámaras de combustión.

• Refrigerar determinadas partes del motor.

• No generar espumas.

• Actuar como cierre de la cámara de combustión.

Fácil arranque

Por cuanto las propiedades a baja temperatura son críticas para el arranque y el bombeo del aceite, es muy importante tener en el cárter el grado del lubricante adecuado cuando la temperatura baja (4)

(4) Parafinas: Cristalización

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Esto se asegura cuando el lubricante posee la viscosidad adecuada; si es muy viscoso

será necesario un gran esfuerzo para iniciar el movimiento de las partes móviles y puede

no alcanzarse la velocidad crítica de arranque.

Sin embargo, aún cuando el aceite puede tener una viscosidad adecuada para permitir

el arranque, podrá no ser suficiente para fluir rápida y continuamente a los cojinetes y

otras partes móviles inmediatamente después de que el motor ha arrancado.

Para garantizarla se determina la Temperatura Límite de Bombeabilidad del aceite y consecuentemente a qué temperatura podrían ocurrir fallos.

El desgaste

Una vez que el aceite alcanza las partes móviles, su función es la de lubricar y prevenir el desgaste de las superficies en movimiento.

En muchas partes del motor el lubricante debe establecer una película continua que

separe las piezas del motor (película hidrodinámica).

En tales casos la propiedad determinante para mantener separadas estas partes (coji-

netes, bulones, árbol de levas, etc.) es la viscosidad y ésta debe ser suficientemente

elevada para evitar el contacto metal-metal.

Sin embargo, bajo ciertas condiciones es imprescindible mantener una película continua

de aceite entre las partes en movimiento y en tales casos existen contactos intermitentes

metal-metal entre las crestas o rugosidades de las superficies deslizantes.

Se trataría de la lubricación límite, donde la carga es sólo soportada parcialmente por

la película de aceite.

Lubricación límite: la capa de fluido siempre se mantiene de menor espesor que la altura de las irregularidades, el contacto de ellas es constante, la mayor parte de la carga es soportada por las irregularidades.

Cuando esto ocurre, la fricción generada entre las superficies puede producir suficiente

calor como para fundir y soldar los metales en contacto, salvo que un tratamiento de

aditivación adecuado lo evite.

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Estas condiciones se encuentran en los puntos muertos superior e inferior del recorrido

del pistón en la camisa y que resulta ser la zona en la que se producen las mayores pér-

didas por fricción en el interior del motor.

En los motores modernos, el tren de válvulas trabaja bajo condiciones de extrema presión por cuanto ha de soportar cargas elevadas sobre muy pequeñas áreas de contacto.

Corrosión

En condiciones ideales, todos los esfuerzos de la ingeniería se dirigen hacia la mayor

eficiencia del motor y por lo tanto hacia el mejor aprovechamiento del combustible

(combustión completa) es decir, hacia la formación de productos de reacción como: CO2

(Dióxido de carbono) y H2O (Agua). (5)

Sin embargo, en condiciones reales, se forman otros productos de combustión que con-

ducen a carbón, hollín, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, etc. (6)

Parte de estos productos pueden pasar a través de los aros del pistón hacia el cárter y

contaminar al aceite.

El agua es uno de ellos, también los ácidos de la oxidación del aceite, óxidos de ni-

trógeno, SO3, etc., que en conjunto suponen un potencial de acción corrosiva y de

formación de herrumbre.

La vida del motor dependerá en parte de la capacidad de determinados aditivos presentes en el aceite de motor para neutralizar la acción de estas sustancias corrosivas.

Limpieza del motor

La ausencia de depósitos es clave para una buena operación del motor.

Los barros en los motores son en general un problema derivado de la operación a baja

temperatura y provienen de la reacción/combinación del agua de condensación, su-

ciedad, productos del deterioro del aceite y materiales no quemados del combustible.

En principio, estos compuestos son de tamaño insuficiente como para interferir en la

operación del motor y se encuentran bien dispersos en la masa de aceite, sin embargo,

(5) Química inorgánica

(6) Química orgánica

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cuando su concentración aumenta tienden a formar agregados y consecuentemente

a interferir en el flujo de aceite al generar depósitos y barnices en distintas áreas del

motor.

Los motores no toleran excesivos depósitos en determinadas áreas, por ejemplo en

la aspiración de la bomba, ya que modificarían la cantidad de flujo de aceite y en los

anillos, donde una excesiva acumulación limitaría su capacidad de movimiento y por

consiguiente ejercer su función de cierre.

Minimizar depósitos en la cámara de combustión

Para que el lubricante realice adecuadamente su trabajo, parte de él deberá alcanzar la

zona más elevada del pistón con objeto de lubricar los anillos y paredes del cilindro. En

esta zona, el aceite está expuesto al calor y a la llama de combustión, por lo que una

pequeña parte del mismo se quema a su vez.

Las modernas técnicas de refino son capaces de producir aceites de combustión cada

vez más limpia generando un mínimo de residuo carbonoso.

Los aditivos detergentes y dispersantes en los aceites de motor tratan de mantener estas

zonas limpias para que los pistones se muevan libremente en sus gargantas y conse-

cuentemente se minimice la cantidad de aceite que alcanza la cámara de combustión.

De esta forma no sólo se evita el consumo de aceite sino también se mantiene limpia la

cámara de combustión.

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Debe tenerse en cuenta que una excesiva cantidad de depósitos afectaría la operación

del motor por:

• Ensuciamiento de bujías, lo que puede suponer irregularidad del encendido.

• Fenómenos de detonación por pre ignición de depósitos de elementos

metálicos de los aditivos del lubricante.

• Deficiente refrigeración de pistones, anillos, válvulas, bujías, etc., al actuar

como malos conductores térmicos.

En definitiva la excesiva cantidad de depósitos generará daños o fallos prematuros del motor.

Refrigeración del motor

El efecto de refrigeración del motor no es sólo función del líquido anticongelante de

hecho éste no extrae más de un 60% del calor a eliminar, es decir, el correspondiente a

cabezas de pistón, camisas y válvulas.

El aceite de motor debe refrigerar cigüeñal, cojinetes de biela y bancada, pistones,

bielas, turbocompresor, etc.

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Alguno de estos órganos mecánicos puede tolerar temperaturas relativamente ele-

vadas, pero no otros, como por ejemplo los cojinetes, que deben trabajar a tempera-

turas relativamente bajas para evitar fallos.

Estas partes deben recibir un importante flujo frío de aceite para eliminar el calor y

transportarlo al cárter, el cual es refrigerado por transferencia de calor al aire que lo

rodea.

Tener idea de las temperaturas que pueden llegar a alcanzarse en algunos casos, puede

ser útil para comprender el papel del lubricante como agente refrigerante:

También, por ejemplo, el caso del Pb (plomo) y del Sn (estaño) materiales usados en

los cojinetes y que empiezan a reblandecer a unos 180 ºC aproximadamente, serían

susceptibles de problemas si no existiese la refrigeración debida por parte del aceite.

Para mantener este proceso de refrigeración, el aceite debe circular constantemente a

alta velocidad.

Si el flujo se interrumpe, bien por excesiva formación de depósitos, problemas de

bombeo, bajo nivel de aceite, etc., las partes a refrigerar pueden entrar rápidamente en

una fricción excesiva y conducir fácilmente a un gripado.

Los aditivos y en general las propiedades físicas del aceite ejercen poca influencia en la

capacidad refrigerante.

El aspecto crítico en la capacidad refrigerante del aceite lubricante es la circulación continua de grandes volúmenes.

Y esto sólo es posible utilizando un aceite de la viscosidad adecuada.

Espumas

Las partes móviles del motor lo hacen a gran velocidad y baten mezclas aire-aceite.

Es decir, se pueden producir espumas que deben colapsar rápidamente en condiciones

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normales, sin embargo, la presencia de agua y otros contaminantes, reducen la velo-

cidad a la que la espuma desaparece. (Guía práctica Nº 1)

La espuma no es un buen conductor de calor y si ésta se produce en excesiva cantidad, la refrigeración del motor resulta parcialmente impedida.

Además, debido a la compresibilidad de las burbujas, la película lubricante disminuye

con el consiguiente riesgo de desgaste.

Las burbujas de aire generadas en el sistema pueden sin embargo quedar ocluidas en

la masa de aceite cuando su tamaño es muy pequeño y este fenómeno es conocido

como aeroemulsión, cuyos riesgos son prácticamente del mismo tipo que en el caso del

espumado.

En general, los aditivos que reducen la espuma suelen afectar negativamente a la velo-

cidad de desaireación del aceite, por lo que una cuidadosa selección de los aditivos es

necesaria para evitar o reducir ambos fenómenos y asegurar así la adecuada protección

del motor.

Cierre de la cámara de combustión

Las superficies de los anillos, gargantas y las paredes de la camisa no son completa-

mente lisas. Se trata de superficies con una cierta rugosidad provocada por un meca-

nismo adecuado cuyo objeto es el de generar ciertas “crestas” y “valles” en las que

quedará adherida la película lubricante y sellará así la cámara de combustión.

Dado que en estos puntos la película de aceite es muy delgada, la presencia de aditivos

antidesgaste se hace necesaria, debiendo evitar los fenómenos conocidos como des-

gaste de las camisas y el de pulido de las mismas, que conducen a excesivo consumo

de combustible y lubricante así como a una inevitable pérdida de potencia del motor.

(Guía Práctica Nº 2)

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Marco conceptual // Propiedades de los lubricantes

PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES

Conocidas las funciones que deben cumplir los lubricantes, es necesario identificar las

propiedades que permiten cumplir con esos requerimientos.

Las características mas sobresalientes son: fluidez, naturaleza y desempeño, las cuales

se relacionan con el producto a través de:

Viscosidad

Antes de conocer cómo se clasifican los aceites lubricantes por su viscosidad es nece-

sario interpretar el concepto de Viscosidad (Guía Práctica Nº 3).

La viscosidad de una sustancia, cualquiera sea su naturaleza y composición (sólido o

liquido, mineral o sintética) se define como la resistencia a fluir que presenta dicha sus-

tancia.

Por lo tanto una sustancia poco viscosa fluirá con una velocidad superior que una sus-

tancia muy viscosa, ej.: el aceite de cocina presenta una menor viscosidad que la miel,

por lo tanto si ponemos ambos productos sobre una pared inclinada, el aceite fluirá con

mayor velocidad.

En las figuras 1 y 2 se muestran esquemas elementales, algo exagerados para facilitar

la comprensión, de dos superficies cargadas, separadas por un fluido, en la figura 1 de

manera estática, no hay movimiento relativo, y luego en la figura 2 de manera dinámica

con movimiento relativo.

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Estado estático

Es evidente que en este estado donde no hay movimiento relativo el concepto de

lubricación pierde el sentido, no obstante, sirve como punto de partida para facilitar la

explicación del proceso dinámico.

Se observa en la figura 1 que la película de fluido se ha representado en láminas. Estas

láminas representan las capas elementales de las que está constituido.

La película tiene un espesor h que corresponde a la distancia a la que están separados

los cuerpos A y B.

Figura1

De esta forma, hemos supuesto que la carga P no es suficiente para retirar todo el

fluido entre las superficies de contacto, y este es capaz de mantener cierta distancia

entre ellas.

En realidad este estado representado es solo temporal, con el paso del tiempo el fluido

irá siendo expulsado de la unión por la fuerza P hasta que el contacto superficial se

establezca. La distancia h y su tiempo de duración dependerán principalmente de la

viscosidad del fluido, así por ejemplo, nunca consideramos temor especial al caminar

en el aire, debido a que su muy baja viscosidad lo retira casi instantáneamente entre las

suelas de los zapatos y el piso garantizando rápidamente una buena adherencia.

Sin embargo, si se derrama aceite en el piso, que es muy viscoso, tendremos que caminar

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muy lentamente para no resbalar y caer dando tiempo a que la capa de fluido debajo de

las suelas se reduzca lo suficiente como para poder caminar con cierta seguridad. De lo

contrario, estamos tratando de caminar sobre aceite y no sobre el piso.

Utilizaremos estos elementos descritos para el caso dinámico.

Estado dinámico

Veamos porqué la capa de fluido hace el contacto “resbaloso”.

En la figura 2 puede verse como se comportan las capas elementales del fluido al

moverse uno de los cuerpos a la velocidad V.

Se ha supuesto que las capas adyacentes a cada cuerpo están adheridas a ellos y por

tanto se mueven a sus mismas velocidades.

La naturaleza “fluida” de la película, donde no existe rigidez total de la masa que

la constituye, hace que con muy poca resistencia, unas capas elementales puedan

deslizarse sobre las otras, trayendo como resultado una elevada facilidad de movimiento;

el cuerpo A virtualmente “flota” en el fluido sin contacto con el cuerpo B.

Ahora, teniendo en cuenta lo tratado en el estado estático con respecto al tiempo de

permanencia del fluido en la unión, si no se suministra de manera constante nuevo

fluido, la capa terminará muy fina o desaparecida y el contacto sólido-sólido tarde o

temprano se produce, con el consecuente aumento de la resistencia al movimiento y

con ello el desgaste de las superficies.

Figura 2

Para el análisis de la lubricación hecho hasta aquí hemos considerado que:

• Las superficies de contacto son perfectamente planas.

• La carga P es constante.

• La viscosidad del fluido es constante.

• La velocidad V es constante.

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• La expulsión del fluido de la unión solo depende de la viscosidad.

Estas consideraciones hacen que la lubricación pueda tener solo dos estados:

1. Existe la capa fluida, no hay contacto, la lubricación es perfecta.

2. La capa no existe, hay contacto, no hay lubricación.

Otra característica, fundamental en el caso de la viscosidad, es su relación con la

temperatura .

La viscosidad está relacionada en forma inversamente proporcional con la temperatura,

es decir, a medida que aumenta la temperatura la viscosidad disminuye y si la temperatura

baja la viscosidad aumenta.

Clasificación por grados de viscosidad de acuerdo a la normativa “SAE J300” para aceites motor

Se trata de una clasificación basada en las viscosidades medidas por diferentes técnicas y a diferente temperatura que se relaciona con determinadas condiciones de servicio del lubricante.

Las condiciones de funcionamiento contemplan tanto las prestaciones a alta

temperaturas como a bajas.

La operación correcta de un motor a baja temperatura dependerá de la capacidad del aceite a generar una mínima resistencia al momento del arranque (cranking) y de poseer una excelente bombeabilidad a baja temperatura.

Estos dos procesos que tienen lugar al poner en marcha un motor en condiciones

de baja temperatura son dos procesos bien diferentes. El cranking es un proceso

en el cual se generan elevadas tensiones, mientras el bombeo es de bajas.

En términos simples en el proceso de arranque en frío se pone en evidencia la habilidad del aceite de generar baja resistencia al movimiento entre las partes móviles, específicamente en el cigüeñal.

En este caso altas viscosidades con altos esfuerzos de corte dificultarán la velocidad de

giro haciendo el arranque más dificultoso y originando gastos de energía innecesarios.

Por el contrario las características de bombeabilidad son las que aseguran una rápida

circulación del aceite en un corto período de tiempo. Si esto no fuese así la falta

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de lubricación en el momento del arranque puede generar desgastes excesivos y a

menudo fallas en cojinetes.

A muy bajas temperaturas el aceite puede adquirir características de gel por lo que se

deberá asegurar una determinada viscosidad por debajo de la cual este fenómeno no

ocurra y por lo tanto se asegure el flujo del aceite a las partes superiores del motor.

A altas temperaturas el aceite deberá asegurar la formación adecuada de una película

lubricante, esto se deberá realizar en aquellas zonas donde los esfuerzos de corte son

tanto altos como bajos.

En la operación de los cojinetes de cigüeñal, en la zona de anillos y tren de válvulas,

a alta temperatura nos encontramos con altos gradientes de corte donde el aceite

deberá proveer una película resistente de tal manera de minimizar el desgaste y con

capacidad de refrigerar.

Habiendo hecho estas consideraciones sobre las diferentes zonas donde el aceite tiene

que funcionar de una manera específica, podemos asociar estas con algunas de las

determinaciones de viscosidad descriptas en apartados anteriores.

Esta asociación de requerimientos ha llevado a la organización SAE a definir una serie de

grados para los aceites de motor (Clasificación SAE J300) basados en la diferenciación

de su comportamiento viscosimétrico a altas y bajas temperaturas.

Cabe señalar que los métodos utilizado por SAE han encontrado correlación con la

operación en campo.

En la siguiente tabla podemos apreciar la clasificación SAE en función de las

características viscosimétricas.

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(1) ( 2) Nota 1mPa*s=1 cP; 1mm2/s = 1 cSt

Todos los valores, con la excepción de los de bajas temperaturas, son especificaciones

críticas definidas por el ASTM D-3244.

(3) ASTM D-5293 Cranking Viscosity- Para los valores no críticos el protocolo ASTM

D-3244 debe aplicarse con una valor de P=0,95.

(4) ASTM D-4684 La presencia de cualquier tensión de corte detectable con este

método, constituye una falla para cualquier tipo de viscosidad.

(5) ASTM D-445.

(6) ASTM D-4683; CEC L-36-A-90 (ASTM D-4741) o ASTM D-5481.

Esta clasificación solamente permite establecer un grado viscosimetrico “SAE”, pero no hace alusión a la calidad general del lubricante.

La citada clasificación, internacionalmente aceptada, contiene dos subclasificaciones,

una que se designa con una “W” y se refiere a las propiedades a baja temperatura del

aceite, y otra sin “W” que se refiere a las propiedades a alta temperatura.

Así, los aceites que se designan con un grado numérico seguido de la letra W (ej. SAE

10 W) o simplemente con un número (ej. SAE 40) se llaman aceites “Monogrados”,

mientras que aquellos que son designados por los dos tipos de grado (ej. SAE= 10W/40)

son denominados “multigrados” y su significado sería el de cumplir simultáneamente

ambas subclasificaciones: la del 10 W y la del 40. En resumen, los lubricantes multigrados

tienen la capacidad de reunir propiedades viscosimétricas tanto a baja como a alta

temperatura en forma simultánea.

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Esta propiedad del lubricante de aunar en un solo producto las características de comportamiento, tanto a baja como a alta temperatura, es logrado a través del agregado de productos específicos (mejoradores de Indice de viscosidad:IV), que se verán en el apartado de composición.

COMPOSICIÓN

Como concepto general, un aceite lubricante está constituido por una base lubricante

cuyo porcentaje varía desde un 80 a un 99 % más un paquete de aditivos, el cual esta

presente entre un 1 y 20%.

BASES LUBRICANTES

En esencia una base lubricante es el constituyente fundamental tanto en los aceites de

aplicación automotriz como en aquellos de uso industrial, grasas incluidas.

Dada la proporción en que este producto participa en las diferentes formulaciones, sus

propiedades y características afectan o condicionan fuertemente la calidad de los lubri-

cantes terminados.


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En líneas generales podemos hablar que los aceites bases componen desde un 80 a un

99 % del total de los lubricantes.

Debido a que el lubricante es contemplado cada vez más como un elemento de diseño

es necesario conocer en profundidad cuáles son aquellos parámetros exigibles al aceite

y cómo se pueden asociar dichos parámetros con las propiedades de la base.

Como ya se mencionó la composición y características de la base determinan, en gran

medida, las prestaciones de los productos terminados; así tenemos que un alto índice

de viscosidad mejorará la volatilidad, dará una mayor eficiencia energética y un mayor

rango de temperaturas de operación.

Así también el elevado contenido en saturados mejorará la estabilidad a la oxidación

y reducirá la formación de compuestos carbonosos en los motores de combustión in-

terna.

La influencia de estas y otras características de la base sobre la performance final del

lubricante terminado se presenta en la siguiente tabla:

BASES CONVENCIONALES, COMPOSICIÓN

Se define como “base mineral” al producto hidrocarbonado derivado, primariamente,

del refino convencional (típicamente destilación a vacío, extracción con disolvente y

desparafinado con disolvente) del crudo.

Estas bases minerales son mezclas complejas de tres tipos básicos de hidrocarburos

acompañados con pequeñas y variables cantidades de compuestos de azufre, ni-

trógeno, oxígeno y trazas de compuestos metálicos.

Los tres tipos básicos de hidrocarburos presentes en una base mineral se identifican

como:

• Hidrocarburos Parafínicos

• Hidrocarburos Nafténicos

• Hidrocarburos Aromáticos

En el siguiente cuadro puede apreciarse la estructura asociada a cada tipo de hidrocarburo.

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Una base mineral está constituida por una mezcla compleja de estructuras químicas. De

acuerdo a cual familia es la preponderante en la constitución del aceite base, este toma

su nombre, así contamos con bases parafínicas, nafténicas o aromáticas. (7)

Un resumen de la relación entre las estructuras preponderantes y las propiedades que

estas otorgan al aceite se aprecia en la siguiente tabla:

Marco conceptual // Bases convencionales, composición

(7) Química orgánica: hidrocarburos

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BASES SINTÉTICAS (BS)

En una primera aproximación las bases sintéticas (BS) son aquellas que se obtienen por síntesis químicas de distintas materias primas.

La mayoría de estas proviene del refinamiento del crudo.

Las BS se pueden clasificar en tres grandes grupos:

• Hidrocarburos sintéticos

Las Polialfaolefinas (denominadas habitualmente PAO’s) son lubricantes

sintéticos obtenidos a partir de alfa-olefinas derivadas del etileno.

Aromáticos alquilados: Alkil y Dialkilbencenos Olígómeros de

Olefinas: Polialfaolefinas (PAO) y Poliinternal Olefinas (PIO).

Polibutenos: Poliisobutenos (PIB)

• Ésteres Orgánicos:

Ésteres diácidos: Adipatos, Azelatos, Sebacatos, Diésteres.

Ésteres de Poliol: Trimetiolpropano (TMP), Neopentilglicol.

Ésteres de Pentaeritritol.

Ésteres Poliméricos.

Ésteres ácidos tri básicos: Trimelitatos.

• Otros

Hidrocarburos Halogenados.

Ésteres Fosfóricos.

Poliglicoles

Siliconas: Fenil, Metil, Dimetil.

ADITIVOS

Introducción

En general las bases lubricantes no pueden por sí solas satisfacer los

requerimientos que hoy se exigen en la moderna Tecnología de Lubricación.

Aquellas sustancias que se adicionan a los lubricantes para impartir o reforzar una propiedad se denominan “aditivos”.

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Los aditivos pueden utilizarse también para minimizar o evitar los procesos de degradación del lubricante que se producen al ejercer éste su función.

Un fuerte y rápido deterioro del aceite lubricante y del motor se generará si no existen

aditivaciones específicas e intensivas que contrarresten los productos resultantes de

combustión incompleta, como: monóxido de carbono, hidrocarburos inquemados, ra-

dicales reactivos, óxidos de nitrógeno y azufre, sulfúrico, carbonillas, restos de aditivos

del propio lubricante o de los que se adicionan al combustible

En general podría decirse que los aditivos mejoran las condiciones de lubricación, pro-

longan la vida útil del propio lubricante y protegen al equipo frente a los fenómenos de :

• Oxidación

• Desgaste

• Fricción

• Corrosión

• Depósitos

La protección frente a estos fenómenos es lo que se traduce en el tiempo en un mayor factor de seguridad en la operación del equipo, reduciendo por consiguiente los gastos de mantenimiento y por ende un menor costo para el usuario.

Un lubricante adecuado generará también interesantes ahorros energéticos ya que,

además de mejorar la fricción facilitando sus prestaciones de bombeabilidad, permite

una larga vida útil tanto del fluido como del equipo que lo emplea contribuyendo a la

conservación de recursos.

Sin embargo los aditivos no podrán influir sustancialmente en determinadas propiedades que son intrínsecas del fluido base como su temperatura de ebullición, volatilidad, temperatura de descomposición térmica, compresibilidad, desaireación, etc.

Los aditivos podrían clasificarse en dos tipos, dependiendo de cuál es el sistema tribo-

lógico que se ve influenciado:

I - Aditivos que actúan sobre las superficies modificando las prestaciones del fluido,

por ejemplo reduciendo la fricción, aumentando la capacidad de soporte de carga,

protegiendo frente a la corrosión, etc.

II – Aditivos que actúan sobre el propio fluido base. Tal sería el caso de los antioxidantes,

los modificadores de flujo, los desemulsionantes, el secuestrante y los antiespumantes.

Marco conceptual // Aditivos

26


A los aditivos se les exigen que cumplan una serie de requisitos que podrían resumirse

en los siguientes:

• Lograr que el lubricante cumpla los ensayos y prestaciones requeridos en la

aplicación para la que fue destinado.

• Tener la mayor multifuncionalidad posible lo que redundará en el beneficio de

evitar las posibles interferencias que pueden afectar a otros aditivos introducidos

en el sistema.

• Ser estables frente al calor, la hidrólisis u otros agentes agresivos que puedan

existir o contaminar el sistema tribológico.

• Ser fácilmente manejables y solubles en un amplio rango de temperatura.

• Presentar estado líquido, bien sea por su propia naturaleza o por disolución

previa en otro líquido, con objeto de facilitar su operación de mezclado.

• Presentar el mínimo olor.

• Toxicidad mínima o preferentemente no tóxico.

• Sustancia de mínimo impacto ambiental.

Los aditivos se emplean en dosis muy variadas dependiendo de su naturaleza, función

y prestaciones finales requeridas por el lubricante, siendo estas desde unas pocas ppm,

como suele ser el caso de los antiespumantes o colorantes, o hasta 20 % ó más en al-

gunos lubricantes para trabajado de metales.

A continuación se indican algunos de los aditivos empleados en los lubricantes de uso

automotriz:

• Antioxidantes

• Extrema Presión-Antidesgaste

• Modificadores de Fricción

• Antiespumantes

• Inhibidores de Corrosión

• Detergentes y Dispersantes

• Modificadores de Viscosidad

27

NIVELES DE CALIDAD

Las especificaciones

Los motores, así como los diferentes sistemas auxiliares en los vehículos, son fabricados

en distintos tamaños y potencias, diseños, modos de operación, etc.

En consecuencia, los lubricantes se adaptan a los requerimientos específicos exigidos por los fabricantes de equipos. Para atender esta demanda han sido creadas distintas clasificaciones y especificaciones.

Simultáneamente, algunos fabricantes de vehículos editan especificaciones propias para atender necesidades particulares de sus motores que son recogidas en los Manuales de Mantenimiento del vehículo

DESCRIPCIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS PRINCIPALES ESPECIFICACIONES PARA LUBRI-

CANTES DE MOTOR

Los aceites lubricantes, entre ellos los de motor para uso en automóviles y camiones,

se diferencian por sus propiedades físico-químicas, pero la forma más importante de

diferenciación son sus prestaciones en una serie de ensayos en motores instalados en

banco llamadas Secuencias.

Las citadas Secuencias son revisadas y definidas por comités representativos de la industria en la forma que posteriormente se describe para el caso del Sistema americano o europeo (Licencias API o especificaciones ACEA) y son incluidas en el conjunto de especificaciones.

En Europa, los fabricantes de motores son los que mayor influencia ejercen en deter-

minar los requerimientos para ambas aplicaciones en vehículos de pasajeros y comer-

ciales, generando, en cooperación con la Industria del Lubricante (ATIEL) y la Asociación

de Fabricantes de Aditivos (ATC) las especificaciones más exigentes del mercado inter-

nacional: las denominadas ACEA.

SISTEMA AMERICANO: SECUENCIA APIAceites para Motores de Gasolina

Hasta 1947 las prestaciones de los aceites de motor fueron definidas solamente por su

grado de viscosidad sin tener en consideración factores de diseño de motor, condiciones

de operación, tipo de combustible, etc.

Marco conceptual // Niveles de calidad

28


A partir de 1947, el API introdujo tres categorías REGULAR, PREMIUM y HEAVY DUTY

basadas en la severidad del servicio.

Los aceites Regular eran aceites minerales, con o sin modificaciones de viscosidad, y correspondían a los aceites previamente definidos por su grado viscosimétrico.

Tales aceites estaban destinados a motores de gasolina o diesel operando en condi-

ciones poco severas.

Los aceites Premium y Heavy Duty contenían antioxidantes e inhibidores de corrosión y, en algunos, casos aditivos detergentes.

Fue en 1952 cuando el API introdujo categorías separadas para los motores de gasolina

y diesel. Los de gasolina se especificaron como ML, MM, y MS, mientras que los diesel

lo hicieron como DG, DM, DS. (Las iniciales provenían de Motor oil y Diesel oil).

El servicio MS se consideró típico de motores de encendido con chispa y requería protección frente a depósitos, desgaste y corrosión.

Además, incluía la consideración de ser más severo por incorporar condiciones de cortos

períodos de conducción, arranque y parada así como largos períodos de conducción a

elevada velocidad y carga.

Los períodos cortos de conducción inducen a pegado de segmentos, formación de

barnices y depósitos en distintas áreas del motor, especialmente en los empujadores

hidráulicos, y formación de lodos en el cárter, culata y filtros.

Todo ello conduce a desgastes corrosivos y formación de herrumbre en distintas partes

del motor y a la dilución del aceite por el combustible no quemado. Las condiciones de

alta velocidad y carga conducen a la formación de depósitos y barnices de alta tempe-

ratura, pegado de segmentos y desgaste, así como problemas de corrosión de cojinetes.

La simulación de estos problemas en motores de ensayo condujo a la adopción de las

mencionadas Secuencias, cuya introducción en la definición de las categorías de lubri-

cantes ha permitido la clasificación de Servicios API consecuencia a su vez del trabajo

común de distintas sociedades técnicas, organizaciones y fabricantes de vehículos y

motores.

La citada clasificación API para motores de gasolina utiliza las letras A,B,C, D etc, pre-

cedida de la letra “S” tal y como figura en la tabla siguiente:

29

CLASIFICACIÓN API ACEITES PARA MOTORES GASOLINA

Aceites para Motores Diesel Comerciales

Esta clasificación para aceites diesel comercial o aceites “C” fue oficialmente intro-

ducida en 1969/1970.

Originalmente se definieron cuatro categorías CA, CB, CC y CD, aunque estos niveles ya

existían con otra nomenclatura. Con el paso de los años se han incorporado nuevas ca-

tegorías para cumplir las necesidades cambiantes de los motores debido a los mencio-

nados cambios de diseño, condiciones de operación y especialmente a las regulaciones

sobre emisiones de escape.

En la actualidad las categorías varían desde la API CA hasta la CJ-4.

Todas las primeras, excepto las API CF, CF-2, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4, CI-4+ y CJ-4

han sido declaradas obsoletas. Para éstas se indica a continuación su definición y en la

tabla posterior algunas informaciones sobre tipos de ensayos requeridos, equivalencias

y fechas de entrada en vigor.

CLASIFICACIÓN API ACEITES PARA MOTORES DIESEL

Sistema europeo: Secuencias ACEA

En Diciembre de l995 ACEA introdujo un nuevo sistema de clasificación, con sus co-

rrespondientes “Secuencias” y ensayos europeos. Se definieron tres categorías que en-

traron en vigencia en 1996 como:

• ACEA A …………………… Motores Gasolina

• ACEA B …………………… Motores Diesel Pasajeros

• ACEA C………………….... Compatible con sistema de post-tratamientos de

gases, para motores de gasolina y diesel ligero.

• ACEA E …………………… Motores Diesel Comerciales

Marco conceptual // Niveles de calidad

30


Las citadas especificaciones, renovadas en 2008 y actualmente en vigencia, son las in-

dicadas a continuación:

Secuencias para gasolinas y diesel livianos:

• A1 Fricción y viscosidad reducidas

• A2 Utilización general

• A3 Elevado rendimiento y/o intervalos de cambio extendidos

• B1 Fricción y viscosidad reducidas

• B2 Utilización general, inyección indirecta

• B3 Elevado rendimiento y/o intervalos de cambio extendidos, inyección directa.

• B4 Inyección directa

La secuencia C, son aceites de baja cenizas, condición necesaria para los sistemas Filtro

de partículas (DPF) y Catalizador de Reducción Selectiva (SCR):

• C1 Mayor protección contra el desgaste para motores diesel-Fuel economy

• C2 Mayor protección contra el desgaste para motores diesel



Secuencias para motores diesel de servicio pesado:

• E1 Admisión atmosférica/ligeramente turbo comprimidos (Obsoleta)

• E2 Utilización general. Intervalos de cambio normales

• E3 Condiciones de utilización severas/intervalos de cambio extendidos. Emisiones

Euro I y II

• E4 Condiciones de utilización extremadamente severas/intervalos de cambio aún

más extendidos. Emisiones Euro I, II y III.

• E5 Categoría superior a la E3, proporcionando mejor protección frente al des-

gaste, control de depósitos en turbocompresor y mejor capacidad de dispersión de

carbonillas. Emisiones Euro I, II y III. Intervalos de cambio extendido según recomen-

dación del fabricante del motor.

• E6 Intervalos de cambio extendido con bajo contenido de cenizas para vehículos

con Filtro de Partículas y Catalizadores de reducción selectiva

• E7 Intervalos de cambios normales, mayor control de los ácidos

• E9 Intervalos de cambio normales con bajo contenido de cenizas para vehículos

con Filtro de Partículas y Catalizadores de reducción selectiva, emisiones Euro VI

31

FUERZAS DE CAMBIO Y TENDENCIAS

Fuerzas de cambio

Durante estos últimos años, no sólo en el sector petrolero, o el de los lubricantes que

ahora nos ocupa, se han venido observando numerosos cambios. Se está asistiendo

a un momento en el que junto a objetivos económicos se tienen muy presentes otros

muchos factores como:

• Mejora de prestaciones de los productos

• Control y aseguramiento de costes

• Presión Medioambiental

• Regulaciones gubernamentales

• Auditorías y Sistemas de Calidad

• Seguridad

Los mismos conducen a nuevas formas de visionar los negocios donde además de los

propios cambios en el mercado, la calidad del producto y en este caso particular la del

lubricante, será de importancia en numerosos sectores y, muy especialmente, en el au-

tomotriz.

Así, cualquier previsión de futuro para estos productos deberá tener en cuenta una

visión global del transporte y sus medios así como la producción de energía. Un previ-

sible panorama para 2020 serían las siguientes situaciones:

• El transporte por carretera seguirá siendo el principal medio de movilidad de mer-

cancías y personas.

• El petróleo y el gas natural serán las principales fuentes energéticas, aún cuando

se considere deseable el aumento de las energías renovables.

• Los motores de combustión interna, incluyendo los conceptos híbridos alimen-

tados por combustibles convencionales más refinados, serán los principales vectores

del transporte por carretera.

• Otros combustibles como el gas natural comprimido (GNC), GTL y el hidrógeno se

introducirán en el mercado de forma limitada.

En el sector particular de los lubricantes los principales vectores del cambio serán:

• La presión de la legislación sobre la calidad del medio ambiente.

• Las medidas sobre el ahorro de recursos energéticos.

• Los avances tecnológicos en motores y máquinas demandando

fluidos más sofisticados y específicos.

Marco conceptual // Fuerzas de cambio y tendencias

32


• El crecimiento de la población y PIB global así como el mayor

consumo energético.

• La progresiva motorización y tecnificación industrial.

• Las estrategias de globalización adoptadas por fabricantes de vehículos y maqui-

naria industrial.

Tendencias

La calidad y las prestaciones de los lubricantes de motor serán claves en los años veni-

deros. Se dará una gran importancia a este hecho en el concepto Garantía del vehículo.

La tendencia y evolución de especificaciones irá hacia un concepto GLOBAL de acep-

tación internacional. Serán los casos de las nuevas especificaciones DHD (Diesel Heavy Duty), DLD (Diesel Light Duty) para motores diesel Comercial y Pasajeros que han

pretendido reunir el conjunto de prestaciones mínimas exigidas por las API, ACEA y

JASO.

Posiblemente esta situación será extendida a los vehículos de gasolina, aún cuando los

actuales ensayos particulares de los fabricantes de motores supongan un fuerte impe-

dimento inicial.

Una mayor “Ingeniería de Líquidos” en el concepto de amplia utilización de PAO´s,

HVI, ESTERES y nuevos aditivos.

El ciclo indicado a continuación reflejaría en términos generales, la situación:

• Lubricantes cada vez más ligeros tipos 0W/X, 5W/X , 10W/X en sustitución pro-

gresiva de los tradicionales 15W/40 y 20W/50 por razones varias . Entre ellas la ne-

33

cesidad de una mayor eficiencia de los motores y ahorro de combustible así como la

necesidad de una mayor velocidad de circulación de fluido y mejores características

de fluencia a baja temperatura.

• Intervalos de cambio de lubricante extendidos a 2 años ó 30.000 Km en vehículos

gasolina, 50.000 Km en vehículos Diesel pasajeros y 80.000-160.000 Km. en Diesel

comercial, lo que implica:

• Proteger la durabilidad del motor

• Utilizar equipos de diagnóstico on board

• Desarrollar ensayos que se correlacionen con el campo

• Lubricantes más sofisticados para atender a requerimientos más específicos. Por

ejemplo motores de inyección directa en Gasolina, GDI, en Diesel Pasajeros TDI´s,

Sistemas EGR y nuevas tecnologías.

• Serán sin embargo, las reducciones en las emisiones contaminantes las que condi-

cionarán en mayor medida la calidad futura de los lubricantes. Dado que menores

emisiones implica el desarrollo de nuevos motores, lo que se traduce en mayores

cargas térmicas y menor tolerancia a los depósitos, el lubricante deberá tener:

• Mayor resistencia a la oxidación

• Mayor poder dispersante

• Mejor control del hollín

• Mejor volatilidad

Marco conceptual // Fuerzas de cambio y tendenciasMarco conceptual // Fuerzas de cambio y tendencias

34


Definición de contenidos y actividades

35

BIBLIOGRAFÍA

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Antonio, TX

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cantes, Instituto Superior de la Energía.

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Edited by Wilfried j. Bartz, (1993). Engine oil and automotive lubrication.

Instructivo Marino, 1° edición.

Ingeniero José Luis Durán, (2001). Sumario de lubricantes, Instituto superior de energía.

36


Objetivo:

Determinar la presencia de agua, uno de los contaminantes más perjudiciales en aceites

lubricantes, utilizando equipamiento muy simple existente en todo laboratorio.

Fundamento:

Uno de los principales contaminantes en los lubricantes es la presencia de agua. Esta

juega un rol importante promoviendo fallas prematuras resultantes en corrosión y des-

gaste. En muchos entornos e industrias, el agua es lejos más perjudicial que el parti-

culado y no suele ser entendido como la causa principal de falla de componentes.

El agua en el aceite puede coexistir en tres estados o fases:

• El primero es como agua disuelta, en el cual las moléculas se hallan dispersas en el

seno del aceite.

El agua disuelta en un lubricante es comparable a la humedad en el aire. Sabemos que

el agua está presente en el aire pero, dada su dispersión a nivel molecular, no es visible.

Por esta razón, un aceite contiene una concentración significativa de agua disuelta sin

una indicación visual de su presencia.

La mayoría de los aceites industriales como los hidráulicos, turbinas, etc., suelen con-

tener de 200 a 600 ppm de agua (0.02%p a 0.06%p) en estado disuelto dependiendo

de la temperatura y longevidad del aceite, dado que un aceite envejecido es capaz de

contener tres a cuatro veces más de agua que uno nuevo.

• El segundo es como emulsión, una vez que la cantidad de agua alcanza el nivel

máximo de solubilidad, el aceite se satura. En ese estado, el agua queda suspendida en

el aceite como gotas microscópicas asociadas a una emulsión, en un proceso similar a la

formación de la niebla en un día fresco. En esta situación, la cantidad de humedad en

el aire excede el punto de saturación que resulta en una suspensión de pequeñas gotas

de humedad o niebla. En un lubricante esta niebla suele denominarse opalescencia y se

dice que el aceite se halla turbio u opalescente.

• La tercera es como separación. La incorporación de más agua a una mezcla emulsi-

ficada aceite/agua llevará a la separación en dos fases produciendo una capa de agua

libre y una capa de aceite libre o emulsionado

En aceites minerales y sintéticos cuya densidad es inferior a 1, la fase de agua libre se

ubica en el fondo de los tanques o recipientes.

En un sistema lubricante las dos fases más perjudiciales son el agua libre y el agua emul-

sionada.

GUÍAS PRÁCTICAS

GUÍA N° 1

Determi-nación de agua en aceites lubri-cantes por el método de crepitación

37

Guías Prácticas

Por lo expuesto anteriormente, la detección del agua en el aceite es muy importante. Para ello existen distintos métodos.

En esta guía haremos referencia a un método simple que puede ser hecho en el laboratorio y sin mucho equipo. A veces

se detecta simplemente observando vapor saliendo del respirador. Se confirma que es agua colocando un vidrio o espejo

para que se condense.

Aquí explicaremos el procedimiento llamado la prueba “crepitar” (por el sonido que hace) recomendado para detectar

el agua emulsificada o libre cuando no se cuenta con los equipos de laboratorio.

Problema:

Este método es rápido y eficiente, pero la temperatura no debe pasar de 160°C para evitar la evaporación rápida .

Tampoco detecta agua que es químicamente disuelta en el aceite.

Sin cambios visibles ni audibles

No hay agua libre ni emulsificada

Burbujas bien pequeñas (0.5 mm)producidas que desaparecen

rápidamente

0.05 - 0.1% 500 - 1000 ppm

Burbujas cerca de 2 mm sonproducida, se agrupam en elcentro, aumentan a 4 mm ydesaparecen rápidamente

0.1 - 0.2% 1000 - 2000 ppm

Burbujas 2-3 mm son producidas,creciendo 4 mm, se repita el

proceso, posibles sonidosaudibles y violentos.

0.2 and more > 2000 ppm

1. Calentar un sartén o plato a 160ºC. El uso siempre de la misma temperatura le ayudará

a repetir y entender la cantidad de agua.

2. Agitar la muestra de aceite para que sea totalmente homogénea.

3. Colocar una gota de ma muestra en el plato/ sartén con un gotero.

4. Observar la gota.

a. Después de unos segundos, si no hay sonidos o vapor, no hay agua emulsificada

o libre en la muestra.

b. Si burbujas pequeñas (0.05 mm) son producidas, pero desaparecen rápidamente,

existe entre 0.05% a 0.10% de agua.

c. Si las burbujas producidas tienen un tamaño de 2 mm, y agrandan hasta 4 mm y

desaparecen, existe cerca de 0.1% hasta 0.2% de agua.

d. Cuando el nivel de agua esta encima de 0.2%, las burbujas pueden empezar

cerca de 2 o 3 mm, y crecer hasta 4 mm una a dos veces. Niveles mas altos se iden-

tificarán con sonidos.

e. Tenga cuidado de no confundir las acciones y sonidos de combustible u otros

solventes que también oueden estar en el aceite.

38


Objetivo:

Determinar, a nivel laboratorio, la contaminación de aceites lubricantes con combus-

tibles realizando el ensayo de la gota.

Fundamento:

Una de las principales causas de la merma en viscosidad de los lubricantes automotrices

de Cárter en servicio es la dilución con combustible por razones de condición operativa

y estado de los sistemas de inyección de combustible.

Esto puede traer aparejado problemas de espesor de film lubricante y los consecuentes

niveles de desgaste en componentes críticos. Se suma además el hecho que los restos

de combustible son fácilmente oxidables e inductores de oxidación con la consecuente

merma en la vida útil del lubricante y de la unidad operativa y sus componentes.

Existe una prueba de campo que nos permitirá determinar la presencia de combustible

en el aceite, los materiales necesarios son: dos varillas de acrílico, soporte para el papel

y discos de papel secante.

El objetivo del ensayo es detectar la presencia de combustible en el lubricante a través

de la presencia de una aureola que se forma alrededor de la gota de lubricante.

GUÍA N° 2 Determi-nación de con-taminación de aceites lubri-cantes con combustibles

1. Coloque el papel del filtro en el soporte plástico.

5. Deje difundir durante 2 horas.

3. Introduzca la varilla plástica en el vaso precipitado y deje caer las primeras

gotas en el mismo vaso.

2. Agite vigorosamente con la varilla plástica el lubricante usado contenidoen

el vaso precipitado.

4. Deje caer una gota en el papel de filtro sobre el hueco del soporte plástico.

39

Guías Prácticas

Gotas Referenciales:

40


Objetivo:

Determinar en laboratorio y en forma comparativa la viscosidad de los aceites lubri-

cantes.

Fundamento:

La viscosidad de los lubricantes es la propiedad primaria en la clasificación de los mismos

para su uso automotor.

Con este simple método comparativo, a nivel laboratorio, se puede determinar la visco-

sidad de los aceites y definir cuál es la clasificación de los mismos

Material necesario:

• Viscosímetro comparativo de acrílico

• Dos vasos de precipitado

• Termómetro

• Guantes

• Jeringas

GUÍA N° 3 Determi-nación de la viscosidad de lubricantes, en forma com-parativa.

1. Tome muestras del lubricante nuevo y del usado, utilizando la bomba

extractora, la cánula descartable y las botellas plásticas.

5. Tome la temperatura del aceite usado y cuando éste iguale la tempreatura

registrada previamente del aceite nuevo, continúe con el paso 6.

3. Utilizando el termómetro tome la tempreatura del aceite nuevo y re-

gístrela.

7. a. Con la jeringa extraiga del vaso 5 ml. del aceite usado. b. incorpórelo en

el reservorio respectivo del viscosímetro. Repita el procedimiento con el aceite

nuevo, incorporándolo en el reservorio conrrespondiente.

2. Traspase dichas muestras a cada uno de los vasos de precipitado.

6. Coloque el viscosímetro apoyado sobre una superficie plana.

4. Deje descansar la muestra al menos una hora.

8. Presionando con el pulgar en el extremo opuesto a los reservorios, el viscosí-

metro se separará de la superficie plana haciendo que los lubricantes fluyan por

los canales.

41

Guías Prácticas

9. Cuando el lubricante sin uso alcance el punto STOP de la escala, vuelva el viscosí-

metro a la posición horizontal.

11. Si el lubricante usado no alcanza la zona OK (verde) de la escala la viscosidad es

mayor de la recomendada.

10. Luego de 1 minuto, si ambos lubricantes alcanzan el mismo punto de la escala, la

viscosidad es satisfactoria.

12. Si el lubricante usado sobrepasa la zona OK (verde) de la escala la viscosidad es

menor de la recomendada.

Basile, Javier Lubricantes automotrices: definición, funciones, clasifi-cación y tendencias. / Javier Basile y José Luis Durán. -1a ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires :Fundación YPF, 2011.90 p. ; 30x21 cm.

ISBN 978-987-26841-1-2

1. Formación Docente. 2. Educación Técnica. I. Durán, José Luis II. TítuloCDD 371.33

Fecha de catalogación: 08/07/2011

Lubricantes automotrices: definición, funciones, clasificación y tendencias.Actualización tecnológica aplicada a la industria.Basile, Javier. Durán, José Luis. 1a Edición

Cámara Argentina del LibroSarmiento 528Buenos Aires

ISBN 978-987-26841-1-2

Diseño: Verne Producciones S.R.L.

Este libro se terminó de imprimir en el mes de julio de 2011con una tirada de 750 ejemplares en Talleres Gráficos TramaGarro 3160/70. Buenos Aires, República Argentina.

Queda hecho el depósito que establece la Ley 11.723.

Libro de edición Argentina

No se permite la reproducción parcial o total, el almacenamiento, el alquiler, la transmisión o la transformación de este libro, en cualquier forma o por cualquier medio, sea electrónico o mecánico, mediante fotocopias, digitalización u otros métodos, sin el permiso previo y escrito del editor. Su infracción está penada por las leyes 11723 y 25446.-

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