Tipos y lubricantes, Aunque las sustancias de uso ms frecuente
como lubricantes han sido aceites o grasas, pueden ser adecuados
muchos otros materiales de naturaleza muy diferentes. Los slidos y
los fluidos (aire u otros gases y tambin lquidos) se emplean como
lubricantes. El lubricante desempea, con frecuencia, funciones
simples: es un medio para transferencia de calor, proteccin contra
herrumbre y la corrosin, sellador y arrastrar o suspender los
contaminantes.La aplicacin particular, en sus mltiples aspectos,
determina la seleccin del lubricante. Los lubricantes se fabrican y
modifican a fin de que tengan ciertas caractersticas especficas,
que se pueden definir en trminos de propiedades fsicas o qumicas o
por su accin y rendimiento.El concepto del lubricante como parte de
las consideraciones en el proyecto, han ayudado a dar importancia
necesaria a los aspectos de la lubricacin en el funcionamiento de
mecanismo y han dado como resultado un rendimiento ms
satisfactorio. Los fabricantes y los proveedores de equipo
seleccionan los lubricantes aptos para las condiciones de operacin
que se esperan para este equipo; se deben seguir sus
recomendaciones. LUBRICANTES LQUIDOSAunque hay muchos lquidos,
inclusive el agua, que se pueden usar como lubricantes, los de uso
ms frecuente son lo de base de petrleo o los basados en fracciones
de petrleo refinado o lquidos sintticos. Los lubricantes lquidos de
petrleo son los de uso ms extenso, debido a su adaptabilidad
general a la mayora de los equipos existente y/o por su
disponibilidad a costo moderado. Los aceites lubricantes derivados
del petrleo a partir de hidrocarburos naturales. Los tres tipos
principales de petrleo crudo son: parafnico, mixto y naftnico. Las
fuentes importantes de petrleo crudo estn dispersas por todo el
mundo, en tierra o fuera de la costa.Las pruebas fsicas se utilizan
con frecuencia para caracterizar a los aceites de petrleo, porque
el rendimiento del lubricante a menudo depende o est relacionado
con esas propiedades fsicas. Las pruebas fsicas usuales incluyen
medicin de la viscosidad, densidad, punto de fluencia, densidad
especfica, inflamacin e ignicin, separacin de las emulsiones, olor
y color. Las pruebas qumicas incluyen pruebas para residuos de
carbn, oxidacin, corrosin, acidez, aceitocidad, extrema presin,
azufre, cenizas y nmero de precipitacin.La viscosidad, quiz, la
propiedad individual ms importante de un lubricante y en ella
influyen la temperatura, presin y esfuerzos cortantes (movimiento
de lquidos)El viscosmetro Saybolt Standard Universal es el
instrumento para probar y determinar la viscosidad de los
lubricantes de petrleo entre 21 y 99C y los resultados se expresan
en segundos Saybolt universales (SUS).La viscosidad cinemtica, una
determinacin fundamental y preferida, se puede obtener con
instrumentos del tipo capilar en condiciones de flujo newtoniano.
Est disponible un buen nmero de instrumentos capilares aceptables
en el comercio.El clculo de la viscosidad absoluta (dinmica) se
puede hacer a partir de la viscosidad cinemtica y de la densidad.
Un mtodo para convertir la viscosidad cinemtica ya viscosidad
Saybolt Universal o Saybolt Furol est disponible en forma de tablas
muy convenientes.La variacin de la viscosidad con la temperatura en
los aceites derivados del petrleo se puede determinar con exactitud
cundo se conocen las viscosidades a dos temperaturas cualesquiera.
Las grficas de viscosidad-temperatura normales estn disponibles
para este fin para viscosidades tanto como Saybolt como cinemtica.
El procedimiento seala que dos puntos conocidos de
viscosidad-temperatura se trazan sobre una grfica aplicable; despus
se unen los dos puntos con exactitud con una lnea recta. Cualquier
punto de la lnea, dentro de la gama explicita indica la viscosidad
correspondiente a la temperatura o viceversa. En la figura 1
aparece una grafica tpica. El aceite multigrado SAE 10W-40 cumple
con las especificacin de viscosidad para un aceite grado 10W a 18C
y de un aceite grado40 a 99C
Las tablas de viscosidad segn la temperatura de la ASTM son de
uso muy conveniente para predecir la composicin requerida en un
aceite lubricante mezclado, de dos componente o para calcular la
composicin de una mezcla existente de aceite, cuando se conocen las
viscosidades de la mezcla existente de aceite, cuando se conocen
las viscosidades de la mezcla y de los dos componentes. La escala
vertical est relacionada casi en forma lineal con la composicin de
una aceite mezclado de dos componentes y se puede usar sin cambio.
La escala horizontal entre 18 y 38C se ha vuelto a numerar de 0 a
100% y se utiliza para representar el porcentaje, por volumen, del
aceite de alta viscosidad del aceite de baja viscosidad en la lnea
de 100%. Si se conectan los dos puntos con una lnea recta, se puede
leer la composicin volumtrica de cualquier mezcla de viscosidad
intermedia. A la inversa, se puede calcular la composicin de una
mezcla cuando se conocen las viscosidades de dos componentes y de
la mezcla.Numero de viscosidad SAE los nmeros de viscosidad SAE
para aceites para motores de combustin interna, constituyen una
clasificacin solo en trminos de viscosidad y aparecen en la Tabla
1Algunos aceites con curvas de viscosidad-temperatura plenas quedan
dentro de los lmites de dos grados SAE; por ello se llaman aceites
multigrado o de grado mltiple. Por ejemplo, un aceite con una
viscosidad de 15 centistokes a 99C. y de 1300 centistokes a 18C
sera un aceite de grado 10W-40 (La W en el numero indica que ese
aceite contiene ingredientes especiales para inviernos muy fros).
Para preparar estos lubricantes multigrado se utilizan aceites
bsicos seleccionados que adicionan mejoradores del ndice de
viscosidad.La seleccin de aceite para motor para uso en invierno se
debe basar en las temperaturas atmosfricas ms bajas que se esperan,
un aceite para verano se debe basar en las temperaturas ms altas
que se esperen. Se recomienda en general tomar en cuenta las
siguientes temperaturas para la seleccin del grado o viscosidad SAE
adecuado: -23, -18, -12, 0 y 32.Los numero de viscosidad SAE para
lubricantes de engranes o transmisiones constituyen una
clasificacin solo en trminos de viscosidad y aparecen en la Tabla
2.La clasificacin est basada en la viscosidad del lubricante
obtenida a temperaturas altas y bajas. Las viscosidades para altas
temperaturas se determinan de acuerdo con el Mtodo ASTM D455. Las
viscosidades para bajas temperaturas se determinan de acuerdo con
el Mtodo ASTM D2983-71T y con el viscosmetro Brookfield. Las dos
unidades estn relacionadas como sigue:
El Mtodo ASTM D2422-68 ofrece una base comn para la designacin,
especificacin de la viscosidad de lubricantes industriales lquidos.
Se especifican 16 grados de viscosidad basados en una serie
matemtica de nmeros, por viscosidad nominal a 38C (100F) tanto en
centistokes como en SUS. Se aplican a lquidos en la gama de 2 cSt
(32 SUS) hasta 1 500 cSt (7 000 SUS) a 38C (100F) y abarcan lquidos
desde el queroseno (petrleo difano) hasta aceites guesos para
cilindros. El ndice de viscosidad (i.v) es un sistema emprico para
expresar la tasa de cambio de viscosidad de un aceite segn los
cambios en la temperatura. Se basa en la comparacin de las
mediciones de viscosidad de fracciones de crudos ligeros (L) y
pesados (H), que se seleccionaron porque pareca poseer los lmites
mximo y mnimo de sensibilidad de la viscosidad segn la temperatura
y, por tanto, se les asignaron ndices de viscosidad de 0 y 100 como
presuntos finales de una escala de ndice de viscosidad de 100
puntos. Aunque se espera que todos los dems aceites recaigan dentro
de estos lmites, el posterior advenimiento de la refinacin con
disolventes, el uso de modificadores tales como los polmeros y la
fabricacin de aceites sintticos, han dado por resultado lubricantes
que estn por completo fuera de la escala de ndice de viscosidad en
ambas direcciones.El procedimiento para calcular el i.v. de un
aceite es determinar su viscosidad a 38 y 99C (100 y 210F). para
los clculos del ndice de viscosidad se utilizan el Mtodo Standard
(ASTM D2270-64) y las tablas de viscosidad de ASTM (Serie de Datos
ASTM, DS39a).Los aceites con ndices de viscosidad superiores a 100
se pueden hacer a partir de una amplia variedad de petrleo crudo,
mediante refinacin con disolventes, incorporacin selectiva de
aceites parafnicos, con la adicin de pequeas cantidades de aditivos
polimricos de alto peso molecular a los aceites bsicos o con
combinaciones de estos mtodos. Los lubricantes con buenas curvas
temperatura- viscosidad (ndice elevado de viscosidad) son deseables
cuando hay grandes variaciones en las temperaturas.Cuando los
aceites lubricantes estn sometidos a presiones muy altas, de varios
miles de lb/pul2, aumenta su viscosidad. Cuando las presiones de la
pelcula de aceite estn en este orden de magnitud, se debe tener en
consideracin la influencia sobre la viscosidad. Se ha derivado un
buen nmero de ecuaciones empricas para relacionar la viscosidad con
la presin. En los cojinetes, engranes y trenes de engranes y otros
elementos de mquinas sometidos a cargas pesadas, las altas
presiones de la pelcula influirn en la viscosidad, con un aumento
concurrente en las fuerzas de friccin y la capacidad de carga.La
Compresibilidad de los aceites lubricantes, en especial los que se
usan en sistemas hidrulicos, est adquiriendo importancia creciente.
La compresibilidad debe ser siempre lo ms baja que sea posible, a
fin de evitar el funcionamiento torpe de estos sistemas. La
compresibilidad, por lo general, se expresa como porcentaje de
reduccin en volumen a una presin dada o como la relacin entre los
volmenes comprimidos y sin comprimir.Puntos de Oscuridad(nube) y
fluidez Los aceites de petrleo, cuando se enfra pueden volverse
slidos plsticos como resultado, ya sea, de una separacin parcial de
las parafinas o ceras, o de una congelacin de los hidrocarburos que
lo componen. En algunos aceites, la separacin de la parafina se
hace visible a temperaturas un poco ms altas que el punto de
solidificacin y cuando se alcanza dicha temperatura en condiciones
prescritas, se conoce como punto de oscuridad (nube) segn ASTM
D2500-66). En los aceites en los cuales la parafina no se separa
antes de la solidificacin o en los cuales la separacin es
invisible, bueno se puede determinar el punto de oscuridad. La
temperatura a la cual empieza justamente a fluir, en las
condiciones prescritas, se conoce como punto de fluidez (ASTM
D97-67).El punto de fluidez indica la temperatura ms baja a la cual
fluir o circular un aceite hacia la bomba, cojines o paredes de
cilindros. El de particular importancia la circulacin inmediata del
aceite cuando se arranca un motor en fro o en los sistemas de
lubricacin por gravedad, ya que la fluidez es un factor del punto
de fluidez y de la viscosidad del aceite fro. Se pueden agregar
depresores del punto de fluidez a los aceites que contienen
parafina para descender el punto de fluidez en vez de
desparafinarlos.Densidad La densidad de los aceites lubricantes, se
expresa en densidad especfica, Mtodo Standard ASTM DI297-67 o en
densidad API.LUBRICANTES LQUIDOSLos aceites de baja viscosidad
tienen densidades API ms altas que los aceites de viscosidades
mayores de la misma serie de petrleo crudo. Los aceites parafnicos
son los de densidades API ms ligeras o ms altas, los naftnicos son
intermedios y los aceites animales y vegetales son los ms pesados
(gruesos) o sea, los de densidad API baja. La densidad relativa o
especfica de un aceite es la relacin de su peso con la de un
volumen igual de agua, ambos medidos a 16C (60F). la densidad de
los aceites lubricantes no es de ningn valor en la prediccin de la
calidad, aunque de un indicio del origen de la base de petrleo
crudo.Puntos de Inflamacin y de combustin El punto de inflamacin de
un aceite es la temperatura a la cual se debe calentar hasta que se
desprendan suficientes vapores inflamables, que se inflamen al
ponerlos en contacto con una llama. El punto de combustin es la
temperatura ms alta a la cual continuarn ardiendo los vapores del
aceite una vez que se han inflamado. El Mtodo Standard ASTM 92-72
se utiliza en los aceites lubricantes para probar los puntos de
inflamacin y de combustin por medio del ensayador de copa abierta.
En general, el punto de inflamacin abierto es de 17C (30F) ms alto
que el punto de inflamacin cerrado; el punto de combustin es de
unos 28 a 39C (50 a 70F) mayor que el punto de inflamacin abierto.
Los puntos de inflamacin y de combustin pueden variar de acuerdo
con la naturaleza del petrleo crudo original, la viscosidad y el
mtodo para refinacin. Para la misma viscosidad y el mismo grado de
refinacin, los aceites parafnico tienen puntos de inflamacin y
combustin ms altos que los aceites naftnicos..Prueba de emulsin con
vapor de agua La prueba ASTM DI 401-67, Caractersticas de Emulsin
de Aceites de Petrleo y Sintticos y la ASTM D2711-69 Caractersticas
de Demulsibilidad de Aceites Lubricantes, se utilizan para medir la
capacidad para la separacin del agua y el aceite. Aunque la primera
est destinada en forma especfica para aceites de turbinas de vapor,
se puede usar para otros aceites. Cuando el aceite se emulsifica y
demulsifica en las condiciones prescritas, se anota el tiempo
requerido (a intervalos de 5 minutos) para que la emulsin se
reduzca a 3ml o menos.Color El color de un aceite lubricante se
obtiene por referencia a la luz transmitida; el color por luz
reflejada se llama fluorescencia. El color de un aceite indica la
uniformidad de un grado o marca particular y no su calidad. La
prueba ASTM D1500-64 se usa para la determinacin visual del color
de los aceites lubricantes, petrleos, para calderas de calefaccin,
combustible diesel y ceras de petrleo, con un colormetro
normalizado. El mtodo compara las muestras contra testigos de
vidrio para el color y da los resultados del color en trminos de la
Escala de Color y da los resultados del color en trminos de la
Escala de Color ASTM; tambin permite la comparacin con el anterior
Colormetro Unin de ASTM. La escala de color va del 0.5 al 8; los
aceites ms oscuros que el color 8 se diluyen con queroseno segn lo
indica el mtodo para la prueba y, despus, se observan en la misma
forma que los aceites de colores ms claros. Para determinar el
color de los productos de petrleo con color ms claro que el 0.5, se
puede usar ASTM D156-64 Prueba para Color Saybolt de Productos de
Petrleo.
Tabla 2. Clasificacin de viscosidad SAE (J306a) para lubricantes
para ejes y transmisiones manualesNo. De viscosidadSAETemperatura
mxima para viscosidad de 150 000 cP (150 Pa/s)
Viscosidad a 99C (210F)
MinMax
F CcStSUSmm2/scStSUSmm2/s
|75W-40-404.2404.2
80W-15-267.0497.0
85W+10-1211.06311.0
9014.07414.0
