Post on 30-Jan-2018
ÍNDICE1. FUNDAMENTOS DE LUBRICACIÓN......................................................................................3
1.1 ¿QUÉ ES UN LUBRICANTE?.....................................................................................4
1.2 FUNCIÓN DE UN LUBRICANTE................................................................................4
1.3 TIPOS DE LUBRICANTES..........................................................................................5
1.4 PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES..................................................................6
1.4.1 VISCOSIDAD.................................................................................................................7
VISCOSIDAD DINÁMICA.......................................................................................................8
VISCOSIDAD CINEMÁTICA................................................................................................10
RELACIÓN DE VISCOSIDAD Y TEMPERATURA...........................................................11
1.4.2 PUNTO DE INFLAMACIÓN.......................................................................................12
1.4.3 PUNTO DE COMBUSTIÓN.......................................................................................14
1.4.4 PUNTO DE FLUENCIA...............................................................................................14
1.4.5 COLOR..........................................................................................................................15
1.4.6 DENSIDAD...................................................................................................................16
1.4.7 EMULSIFICACION Y DEMULSIBILIDAD.................................................................17
1.4.8 RESISTENCIA A LA OXIDACION.............................................................................19
1.4.9 OTRAS PROPIEDADES............................................................................................19
1.5 ACEITES LUBRICANTES.....................................................................................................20
1.6 BASES DE ACEITE LUBRICANTE...........................................................................20
1.6.1 ACEITES MINERALES...............................................................................................21
1.6.2 ACEITES SINTÉTICOS..............................................................................................23
1.7 PROPIEDADES DE LAS BASES DE ACEITE LUBRICANTES...............................26
1.8 NORMAS DE CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES.................................................29
1.8.1 NORMAS SAE.............................................................................................................29
1.8.1.1 ACEITES MONOGRADOS Y MULTIGRADO......................................................30
1.8.2 NORMAS ISO..............................................................................................................33
1.8.3 NORMAS API...............................................................................................................36
1.8.4 NORMAS ACEA..........................................................................................................41
1.9 ADITIVOS..................................................................................................................41
1.9.1 FUNCIONES DE LOS ADITIVOS.............................................................................42
1.9.2 CLASIFICACIÓN DE ADITIVOS...............................................................................42
1.9.2.1 ADITIVOS QUE MEJORAN LAS PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES. .42
1.9.2.1.1 MEJORADORES DEL ÍNDICE DE VISCOSIDAD............................................43
1.9.2.1.2 DEPRESORES DEL PUNTO DE CONGELACIÓN.........................................43
1.9.2.1.3 MODIFICADORES DE FRICCIÓN.....................................................................44
1.9.2.2 ADITIVOS QUE PROTEGEN AL LUBRICANTE EN SÍ......................................44
1.9.2.2.1 ANTIOXIDANTES.................................................................................................44
1.9.2.2.2 ANTIESPUMANTES.............................................................................................45
1.9.2.3 ADITIVOS QUE PROTEGEN A LAS SUPERFICIES DE TRABAJO................46
1.9.2.3.1 ANTICORROSIVOS (R&O).................................................................................46
1.9.2.3.2 ANTIDESGASTE (AW).........................................................................................46
1.9.2.3.3 ANTIHERRUMBRE...............................................................................................47
1.9.2.3.4 DETERGENTES...................................................................................................47
1.9.2.3.5 DISPERSANTES...................................................................................................48
1.9.2.3.6 EXTREMA PRESIÓN (EP)..................................................................................48
1.9.2.3.7 UNTUOSIDAD O ACEITOSIDAD.......................................................................49
1.9.2.3.8 EMULSIONANTES...............................................................................................50
2. ACEITES LUBRICANTES INDUSTRIALES..........................................................................50
2.1 COMPRESORES.....................................................................................................51
2.1.1 DEFINICIÓN.................................................................................................................51
2.1.2 TIPOS DE COMPRESORES.....................................................................................51
2.1.3 LUBRICACIÓN EN COMPRESORES......................................................................52
2.1.4 ACEITE LUBRICANTE PARA COMPRESORES...................................................56
2.2 ENGRANAJES INDUSTRIALES..............................................................................58
2.2.1 DEFINICIÓN.................................................................................................................58
2.2.2 TIPOS DE ENGRANAJES.........................................................................................59
2.2.3 LUBRICACIÓN EN ENGRANAJES..........................................................................61
2.2.4 ACEITES LUBRICANTES PARA ENGRANAJES...................................................62
2.2.5 TIPOS DE ACEITES LUBRICANTES PARA ENGRANAJES...............................63
2.3 TRANSFORMADORES ELECTRICOS....................................................................64
2.3.1 DEFINICIÓN.........................................................................................................................64
2.3.2 TIPOS DE TRANSFORMADORES...........................................................................65
2.3.3 LUBRICACIÓN EN TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS.................................66
2.3.4 ACEITES LUBRICANTES PARA TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS..........66
2.3.5 TIPOS DE ACEITES LUBRICANTES PARA TRANSFORMADORES ELECTRICOS........................................................................................................................68
2.4 SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR...................................................68
2.4.1 DEFINICIÓN.................................................................................................................68
2.4.2 LUBRICACION EN SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR...................69
2.4.3 TIPOS DE ACEITES LUBRICANTES PARA SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.............................................................................................................................70
2.5 MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA................................................................70
2.5.1 DEFINICIÓN.................................................................................................................70
2.5.2 TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA............................................72
2.5.3 LUBRICACIÓN EN LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA....................74
2.5.4 ACEITES LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.....76
2.6 MECANIZADO DE PIEZAS.......................................................................................77
2.6.1 DEFINICIÓN.................................................................................................................77
2.6.2 LUBRICACIÓN EN EL MECANIZADO DE PIEZAS...............................................78
2.6.3 ACEITES DE CORTE PARA MECANIZADO DE PIEZAS.....................................78
1. FUNDAMENTOS DE LUBRICACIÓN
1.1 ¿QUÉ ES UN LUBRICANTE?
Un lubricante es una sustancia que puede aparecer de diferentes maneras, ya sea
en forma de fluido, grasa o sólida. La forma que tenga el lubricante va depender
de los requerimientos para los que vaya ser utilizado (Troyer D. & Fitch J, 2004).
El lubricante se interpone entre dos superficies, las cuales pueden estar en
movimiento o solo una de ellas, con el fin de disminuir la fricción y el desgaste.
Lo anterior quiere decir que un lubricante es una sustancia que se coloca entre
dos piezas móviles en las que forma una película, impidiendo el contacto en
dichas superficies. El lubricante permite el movimiento de las superficies incluso a
altas temperaturas y presiones.
1.2 FUNCIÓN DE UN LUBRICANTE
La función de un lubricante no es solamente disminuir el rozamiento y desgaste en
los materiales, sino que también desempeñan otras funciones importantes para
mantener un correcto y óptimo funcionamiento a la maquinaria o equipo durante
un largo periodo de tiempo. Las funciones relevantes del lubricante son (Gulf oil,
manual técnico, p.4):
Lubricar: minimiza el desgaste de los componentes de la maquinaria,
reduce el ruido, se aprovecha mejor la transmisión de fuerza ahorrando
energía y combustible. Evita el desgaste producido por frotamiento.
Refrigeración: esta función es la segunda más importante después de
lubricar, sobre todo en equipos donde no exista un sistema de refrigeración,
o este no tenga acceso a ciertos elementos de la máquina y que los
mismos no puedan eliminar calor solo a través del aceite, como es el caso
de los cojinetes. El aceite puede actuar como refrigerante al mantener el
equilibrio térmico de la maquina porque disipa el calor que se produce en
ésta como consecuencia de procesos combustión, frotamientos, etc. El
aceite es capaz de eliminar de un 10% a un 25% del calor total generado en
la máquina de ahí su relevancia.
Eliminación de impurezas: en equipos lubricados se producen impurezas,
procedentes de procesos de desgaste, corrosión, propias del
funcionamiento como en la combustión, o contaminantes externos como el
polvo y el agua. Los lubricantes deben eliminar por circulación dichas
impurezas, llevándolas por suspensión a su seno y conduciéndolas a los
filtros correspondientes del equipo. Esta función de eliminación de
impurezas es importante porque impide que los contaminantes se depositen
en los componentes del equipo y provoquen un desgaste en cadena, esto
es, que se atasquen conductos de lubricación y de ahí se desarrollen
consecuencias dañinas para el equipo, es por esta razón que el lubricante
se ensucia para proteger la maquinaria lubricada.
Anticorrosivo y antidesgaste: los lubricantes con sus propiedades tienen
funciones anticorrosivas, que reducen la fricción y el desgaste. Con los
aditivos los lubricantes mejoran esas propiedades.
Sellante: el lubricante tiene la función de sellar o hacer estancas aquellas
zonas donde pueden existir fugar de otros líquidos o gases que contaminan
el aceite y reduzcan el rendimiento del equipo.
Transmisor de energía: es una función de los fluidos hidráulicos en el que
los fluidos transmiten energía de un punto a otro.
1.3 TIPOS DE LUBRICANTES
Los lubricantes por su origen se clasifican en:
Animales: grasas o mantecas vacunas, ovinas, etc.
Vegetales: aceites de oliva, lino, soja, etc.
Minerales: Aceites derivados del petróleo.
Sintéticos: Aceites minerales y otras sustancias derivadas del petróleo.
Por la densidad de los lubricantes, estos se pueden clasificar en tres tipos, los
cuales son:
Líquidos: Estos son comúnmente conocidos como aceites. Son los más
usados debido a que son económicos y fiables, son derivados del petróleo.
Algunos ejemplos de su uso son en motores, engranes, transformadores,
refrigeración, para templar, etc.
Semisólidos: Son las grasas, se usan cuando se necesita que el lubricante
se mantenga en su lugar, cuando se quiere evitar que entren contaminantes
en las piezas lubricadas, también en el caso de que las temperaturas sean
muy altas y no se posible utilizar aceite. Las grasas están compuestas de
aceite mineral y grasa animal adicionada con algún elemento químico para
darle la consistencia deseada.
Solidos: Son algunos tipos de metales y compuestos químicos de estado
sólido, son utilizados principalmente en donde las condiciones de las
maquinas sobrepasan los límites de presión y temperatura que tienen los
aceites. Su uso es limitado por su alto costo. Estos lubricantes se fabrican
con esteres de fosfatos, de silicatos, poligliconas y silicones. Ejemplos de
estos lubricantes son el grafito, vidrios, teflón, etc.
Gaseosos: Lubricantes de este tipo es una corriente de aire a presión, ya
que la presión a la que es disparada permite la separación de dos piezas
que pudieran tener fricción.
1.4 PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES
A continuación se mencionan las propiedades de los lubricantes
Viscosidad
Punto de inflamación
Punto de combustión
Punto de fluencia
Color
Densidad
Emulsificación y demulsibilidad
Resistencia a la oxidación
Otras propiedades
1.4.1 VISCOSIDAD
La viscosidad puede definirse como la tendencia de un líquido a mantenerse unido
y que se manifiesta como la resistencia del líquido a fluir. La viscosidad es una de
las características más importantes de los lubricantes, ya que determina la eficacia
de la película de engrase para que la separación entre dos superficies en
movimiento no froten directamente una contra otra, esto es, afectando la fricción,
el desgaste y la carga.
Si la viscosidad de un lubricante es demasiado baja la película lubricantes no
soporta la carga entre las piezas o superficies y desaparece, fallando en su
función de evitar el contacto entre metal y metal. En caso contrario, si la
viscosidad de un lubricante es demasiado alta, se necesitara mayor fuerza para
mover el lubricante, lo cual puede generar desgaste y no se lubricara rápidamente
las piezas del equipo.
La viscosidad se expresa comúnmente con dos sistemas de unidades Saybolt
(SUS) o en el sistema métrico Centistokes (CST). Como medida de la fricción
interna actúa como resistencia contra la modificación de la posición de las
moléculas al actuar sobre ellas una tensión de cizallamiento. La medida común
métrica de la viscosidad absoluta es el Poise, que es definido como la fuerza
necesaria para mover un centímetro cuadrado de área sobre una superficie
paralela a la velocidad de 1 cm. por segundo, con las superficies separadas por
una película lubricante de 1 cm. de espesor. (Gulf oil, 2012).
Podemos definir dos tipos de viscosidad: viscosidad dinámica y cinemática, que se
describen a continuación.
VISCOSIDAD DINÁMICA
La viscosidad dinámica es la resistencia que tiene un fluido a deformarse, es decir,
a que las láminas del fluido se deslicen entre sus inmediatas. Cuando un fluido se
mueve, se desarrolla en el una tensión de corte, cuya magnitud depende de la
viscosidad. La tensión de corte se designa con la letra griega tao y se define como
la fuerza necesaria para deslizar una capa de área unitaria de una sustancia sobre
otra capa de la misma sustancia. Esto es τ es una fuerza dividida en un área y se
puede medir en newtons por metro cuadrado o libras por pie cuadrado.
τ= FA
La tensión de corte es directamente proporcional al cambio de velocidad entre
diferentes posiciones del fluido.
Figura 1.1 Gradiente de velocidad en un fluido en movimiento. Fuente: Mott, 2006
Cuando una superficie está en movimiento el fluido tiene la misma velocidad “v”
que dicha superficie y el fluido con la superficie estacionaria tiene la velocidad
cero. Si la distancia entre las superficies es pequeña la rapidez de cambio de
velocidad es lineal, es decir, varia como una línea recta. El gradiente de velocidad
es una medida de cambio de velocidad y también se es llamado rapidez de corte,
se define como ΔυΔγ . Matemáticamente el hecho de que la rapidez de corte sea
directamente proporcional al gradiente de velocidad queda expresado como:
τ=η( ΔυΔ γ
)
τ= esfuerzo de corte o esfuerzo para el desplazamiento
η= constante de proporcionalidad conocida como la viscosidad dinámica del fluido.
ΔυΔγ = gradiente de velocidad o velocidad relativa entre las superficies.
De la ecuación anterior se puede obtener el valor de la viscosidad dinámica
haciendo un despeje quedaría de la siguiente manera:
η=τ ( Δ γΔυ
)
Las unidades de la viscosidad dinámica se dan en la tabla 1.1
Tabla 1.1 Unidades de la viscosidad dinámica.
SISTEMA DE UNIDADES UNIDADES DE VISCOSIDAD DINAMICA
Sistema Internacional (SI) N ∙ sm2 , Pa∙ s , okg/m ∙s
Sistema Británico de Unidades Lb−s / pies2 , slug / pies−s
Sistema cgs (obsoleto) poise=dina∙ scm2=
gcm∙ s
=0.1Pa ∙ s
Fuente: Mott, 2006
Se puede decir que la viscosidad dinámica de un lubricante es una propiedad que
muestra la lentitud con la que fluye el mismo desde las superficies hasta otro
punto y cuanto mayor sea la viscosidad más lento será la fluidez del lubricante.
VISCOSIDAD CINEMÁTICA
La viscosidad cinemática se define como el resultado de dividir la viscosidad
dinámica entre la densidad del fluido, expresadas ambas a un temperatura
determinada. Su fórmula es:
ν=η/ ρ
ν= viscosidad cinemática
η= viscosidad dinámica
ρ= densidad
Sus unidades de medida se expresan en la siguiente tabla1.2
Tabla 1.2 Sistema de unidades de la viscosidad cinemática
SISTEMA DE UNIDADES UNIDADES DE VISCOSIDAD CINEMÁTICA
Sistema Internacional (SI) m2/s
Sistema Britanico de Unidades pies /s
Sistema cgs (obsoleto)Stoke= cm2
s, centistoke=mm2/s
Fuente: Mott, 2006
A partir de la propiedad de viscosidad cinemática se han creado varias escalas de
clasificación de lubricantes, tales como la escala SAE (Society of Automotive
Enginners) y la escala ISO VG (viscosity Grade) de las cuales se tratara en un
apartado más adelante.
RELACIÓN DE VISCOSIDAD Y TEMPERATURA
La viscosidad varía inversamente con la temperatura, es decir, a mayor
temperatura menor viscosidad del lubricante y a menor temperatura mayor
viscosidad del lubricante. Un aceite delgado es menos viscoso y por lo tanto es
menos resistente a fluir, mientras que un aceite grueso es más viscoso y por lo
tanto es más resistente a fluir. Las viscosidades de los aceites comúnmente son
medidas y especificadas en centistokes (cSt) a 40ºC o 100ºC.
La razón de porque varia la viscosidad con la temperatura implica el factor de las
fuerzas de cohesión entre las moléculas
En los lubricantes líquidos la cohesión de las moléculas es mayor que en el caso
de un gas como sería el aire, por lo tanto esta propiedad de cohesión resulta
importante en la viscosidad de los líquidos porque cuando hay un aumento de
temperatura, aumenta la energía cinética de sus moléculas y disminuyen en
magnitud las fuerzas de cohesión y asi disminuye la viscosidad.
El índice de viscosidad nos da una medida de que tanto cambia la viscosidad con
respecto a la temperatura, referido a veces como IV. Dicho índice es muy
importante para los aceites lubricantes y fluidos hidráulicos cuando se tienen que
operar a temperaturas extremadamente altas.
Si un fluido tiene un alto índice de viscosidad significa que muestra un pequeño
cambio de viscosidad con respecto a la temperatura. Si un fluido tiene un bajo
índice de viscosidad quiere decir que el fluido muestra un gran cambio de
viscosidad con respecto a la temperatura. El índice de viscosidad es determinado
con la medición de la viscosidad de una muestra del fluido a 40ºC y a 100ºC y
comparando esos valores con los ciertos fluidos de referencia.
Figura. 1.2 Curvas de índices de viscosidad más comunes. Fuente: Mott, 2006
En la figura 1.2 se muestras los índices de viscosidad más comunes, esto es,
50,100 y 140. Por ejemplo para el índice de viscosidad de IV= 140 al ser un índice
alto el fluido debe mostrar un pequeño cambio en su viscosidad cinemática
cuando aumenta su temperatura, sin embargo un IV=50 muestra un cambio
grande en su viscosidad cinemática cuando aumenta su temperatura.
1.4.2 PUNTO DE INFLAMACIÓN
Es la temperatura a la cual se desprenden vapores del lubricante que se
encienden al aplicarles una llama o chispa, que se extingue tiempo después. El
conocer el punto de inflamación del lubricante permite tener información acerca de
la volatilidad del mismo y asi evitar peligros de incendio ya sea en su
almacenamiento o en su funcionamiento en la máquina.
El punto de inflamación se encuentra utilizando la taza abierta Cleveland, éste es
un recipiente de cobre que contiene un termómetro, una cantidad de lubricante y la
fuente de calor. Dicha fuente calentara el recipiente hasta que el lubricante
empiece a vaporizarse, éste vapor comenzará a encenderse al acercarle una
flama en el momento en que su temperatura llegue al punto de inflamación
(Dounce Enrique, 2014). En la figura 1.3 se muestra la taza de Cleveland.
Figura 1.3 Taza abierta de Cleveland para pruebas de punto de inflamación. Fuente:
http://www.directindustry.es/prod/u-therm-international-hk-limited/aparatos-prueba-punto-
inflamacion-industria-petroleo-65661-700705.html
Cuando el punto de inflamación del lubricante es bajo significa que el lubricante
es mas volátil y entre mas alto sea el punto de inflamación entonces el lubricante
tiene es menos volátil y tiene más calidad.
En el caso de los aceites de automoción su punto de inflamación esta
aproximadamente entre 260ºC y 354ºC, en el caso de aceites industriales este
suele estar entre 80ºC y 232ºC (Gulf Oil, 2012).
1.4.3 PUNTO DE COMBUSTIÓN
El punto de combustión es similar al punto de inflamación ya que es la
temperatura en el que la llama provocada por la chispa se mantiene encendida al
menos 5 segundos. El punto de combustión suele estar en el rango de 30ºC a
60ºC del punto de inflamación.
1.4.4 PUNTO DE FLUENCIA
Es la mínima temperatura a la cual el lubricante deja de fluir bajo condiciones
definidas, es decir, es el punto en el que fluido sigue siendo un líquido vertible o
sea que aún se comporta como fluido. El punto de fluencia es indicativo de la
cantidad de cera a bajas temperaturas debido a que la cera suele separarse en
cristales los cuales inhiben la fluidez en el aceite, porque dichos cristales se
encadenan formando una estructura rígida que impide el paso del aceite y
obstruye la lubricación correcta en aplicaciones a baja temperatura. Existen
algunos aceites sin ceras y el punto de fluencia está relacionado con la viscosidad
de éste. La viscosidad aumenta y la temperatura disminuye hasta que ya no hay
flujo del lubricante.
La importancia de conocer el punto de fluencia de los aceites radica en el uso que
se le va a dar, por ejemplo en el caso de motores de automóviles conviene que
tengan un punto de fluidez bajo en épocas de invierno porque asi el aceite fluirá
adecuadamente a bajas temperaturas, en el caso de que se use para turbinas de
vapor u otras aplicaciones no existe la necesidad de utilizar aceites con bajo
puntos de fluidez ya que serán usados a temperaturas altas o en uso continuo.
Para medir el punto de fluidez se deben utilizar métodos de acuerdo a la norma
ASTM D97 en el punto de fluidez es de 3ºC (5ºF) arriba de la temperatura en la
que el aceite en un matraz de prueba no muestra movimiento cuando el
contenedor es mantenido horizontalmente durante 5 segundos.
Existen aparatos de medición basados en la norma ASTM D97 que dan el valor
del punto de fluidez, uno de ellos se muestra en la siguiente figura.
Figura 1.4 Medidor automático del punto de fluidez. Fuente:
http://www.pte.com.co/esp/aplicaciones/derivados-del-petroleo-y-biocombustibles/
biocombustibles/medidor-automatico-de-punto-de-nube-y-punto-de-fluidez_96
1.4.5 COLOR
El color del lubricante puede variar dentro de una amplia gama, puede presentar
color, blanco, marrón, negro, etc., algunas marcas de aceites utilizan el color para
denotar alguna propiedad pero no es un indicativo total de la calidad del aceite,
algunas veces de acuerdo al color se puede inferir que el aceite tiene algún tipo de
contaminación pero no es del todo fiable.
La norma ASTM D1500 nos da una escala de colores para productos derivados
del petróleo, en el que se clasifican desde los colores más claros a los más
oscuros, asimismo nos da los métodos de prueba. Existen medidores de color o
colorímetros basados en la norma ASTM D1500, en la figura siguiente se puede
observar uno de ellos el cual se compone de la dial estándar del color, de la lente
de la observación, de la fuente de luz y de tubo comparador de color. Se debe
llenar el tubo comparador de color con la muestra del lubricante y luego nos dara
digitalmente un numero el cual se debe buscar en la hoja de color para saber a
cual corresponde.
Figura 1.5 Probador de color de aceites lubricantes. Fuente:
http://es.made-in-china.com/co_chinainstrument/product_Digital-ASTM-D1500-
Lubricating-Oils-Color-Tester_hrrhiihry.html
1.4.6 DENSIDAD
La densidad absoluta es la relación entre la masa y el volumen de cierta sustancia,
su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cubico o gramo
por centímetro cubico.
La densidad relativa es la razón entre un volumen dado de lubricante y un
volumen igual de agua, es adimensional. Para los aceites lubricantes la densidad
normalmente se indica a 15ºC. la norma ASTM D4052 brinda los métodos de
prueba para la densidad relativa en lubricantes derivados del petróleo. En la figura
siguiente se muestra un densímetro digital de hasta cinco decimales para la
medición de la densidad, la densidad relativa y la concentración de soluciones
acuosas en el rango de 0,00000 – 1,99999 g/cm³.
Figura 1.6 Densímetro Digital. Fuente:
https://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-de-medida/medidor/densimetro-
kat_152921_1.htm
La gravedad específica se define como la razón de un volumen de aceite y el
mismo volumen de agua destilada a 4ºC.
La densidad en los lubricantes resulta relevante ya que está relacionada en
algunas características del lubricante como la viscosidad.
1.4.7 EMULSIFICACION Y DEMULSIBILIDAD
La emulsificación puede definirse como la tendencia de un lubricante de mezclarse
con agua hasta formar una emulsión más o menos estable. Esta mezcla tiene
bajas propiedades lubricantes y fácilmente puede adquirir partículas de tierra que
aumentan la fricción y destruye las partes donde se esta usando o la presencia de
agua puede disolver los aditivos. Generalmente se prefiere que los aceites
lubricantes formen emulsiones inestables, es decir, que tengan una alta
resistencia a la emulsibiliad excepto en algunos casos especiales por cuestiones
económicas.
La demulsibilidad se refiere a la capacidad del aceite o lubricante para separarse
del agua. Estas propiedades son muy importantes para la lubricación de sistemas
en presencia del agua como las turbinas de vapor o algunas operaciones
hidráulicas ya que la presencia de agua en el aceite puede provocar problemas
de oxidación del aceite cuando se expone a altas temperaturas y aire. En esas
condiciones es recomendable utilizar un aceite resistente o capaz de romper la
emulsión agua-aceite, para este fin también se utilizan algunos aditivos (Pérez,
Rodríguez, Sancho, 2007).
Los métodos de prueba de la demulsibilidad están en la norma ASTM D1401 en el
que se combina 40 ml de agua destilada con 40 ml de aceite en un cilindro
graduado. Se coloca en un baño a una temperatura constante y se mezclan o
revuelven por 5 minutos. La cantidad de separación se registra cada 5 minutos
dentro de un lapso de 60 minutos. Se considera una falla cuando la capa de
emulsión es de más de 3ml al finalizar el análisis. A continuación se muestra en la
figura 1.8 un equipo para determinar la demulsibilidad el cual incluye la probeta, el
agitador, vaso para dar el baño a cierta temperatura y la base.
Figura 1.7 Equipo para la determinación de la demulsibilidad de los aceites de petróleo o
fluidos sintéticos. Fuente: http://www.bimarloga.com.ar/site/index.php
1.4.8 RESISTENCIA A LA OXIDACION
Hay lubricantes que reaccionan con el oxígeno y se oxidan, esta característica
hace que los lubricantes tengan cambios químicos que anulan su eficacia al
producirse barnices, lodos y ácidos los cuales provocan corrosión, es por eso que
se prefieren lubricantes con alta resistencia a la oxidación más adelante en el
apartado de análisis de aceite se profundizara más en el tema.
1.4.9 OTRAS PROPIEDADES
Existen otras propiedades que también deben ser consideradas en los lubricantes,
de forma breve se describen a continuación.
PUNTO DE GOTEO
Es la temperatura más baja en la que un lubricante que está goteando por
gravedad deja de hacerlo (Dounce Enrique, 2014).
Método de prueba del punto de goteo esta en la norma ASTM D566, y es usada
en grasas lubricantes.
AEROEMULSION
Se llama así a la emulsión del aire con el aceite, en las que se forman burbujas de
aire muy pequeñas de aproximadamente 0.0001 cm a 0.1 cm dispersas por el
aceite. Esta característica es muy importante para aceites para turbinas y en
general para aceites hidráulicos porque provoca problemas como de espuma
superficiales. La aeroemulsión no se puede eliminar con aditivos.
1.5 ACEITES LUBRICANTES
El concepto de aceites lubricantes es usado para incluir toda clase de materiales
lubricantes aplicados como fluidos. Los aceites lubricantes están conformados por
una base más aditivos. La base de los aceites determinan las propiedades del
lubricante como la viscosidad y el color, mientras que los aditivos mejoran las
propiedades físico-químicas del lubricante. La proporción que en la que se
encuentra el aditivo es generalmente del 30% al 2 % del total del aceite lubricante.
Figura. Composición del aceite lubricante
Fuente: http://www.frm.utn.edu.ar
En la fabricación de aceites lubricantes comprende:
La mezcla de las bases lubricantes del mismo tipo, dos como máximo, para
obtener las viscosidad y calidad requerida
Aditivación, según la necesidad de aplicación.
1.6 BASES DE ACEITE LUBRICANTE
La base del aceite es la componente más importante porque define propiedades
físicas y químicas del aceite como la viscosidad, la demulsibilidad, etc. Mientras
los aditivos no se agoten la base del aceite puede permanecer sin deteriorarse
pero cuando los aditivos se agotan la base se degrada empezando a oxidarse.
Los tipos de bases aceites se pueden clasificar en:
Mineral
Sintético
A continuación se describe cada uno de ellos.
1.6.1 ACEITES MINERALES
Los aceites minerales son aquellos que se obtienen de la destilación del petróleo
crudo para su posterior refinación, es decir, se eliminan las moléculas indeseables
para la lubricación, no existen transformaciones químicas como la síntesis en su
elaboración.
Los aceites minerales de acuerdo a los hidrocarburos que lo componen se pueden
clasificar en:
Parafínicas: contienen hidrocarburos parafinicos del 75% o más. Contienen
hidrocarburos de cadena larga o “cerosos”. Son relativamente estables a
altas temperaturas, por su alto contenido de parafina no funcionan bien a
bajas temperaturas (Albarracín Pedro, 1993). Sus características más
importantes son:
-Alto índice de viscosidad, esto indica que varía muy poco su viscosidad
ante cambios de temperatura.
-Baja oxidación, ante altas temperaturas no se deteriora.
-Baja volatilidad.
Obtención
Las bases parafínicas generalmente se obtienen por:
-Extracción con fenol: se utiliza un proceso de extracción con fenol como
solvente, el fenol se aplica para cargas parafínicas, las cuales requieren
altas temperaturas de extracción y no se recomienda para obtener bases
nafténicas.
-Desparafinado con solventes: las ceras se remueven del aceite parafinico
utilizando solventes o se convierten en hidrocarburos de cadena mas corta
utilizando catalizadores especiales.
-Hidrotratamiento: es un método de refino que usa la hidrogenación o el
hidrogeno gaseoso usando catalizadores a altas temperaturas y presiones,
remueve azufre, oxígeno y compuestos de nitrógeno.
Usos:
Las bases parafínicas son frecuentemente utilizadas para la fabricación de
lubricantes tanto para usos industriales como automotores. Éstas bases son
preferidas en la fabricación de aceites con un alto índice de viscosidad, sin
embargo son escasas y difíciles de obtener.
Nafténicas: son bases de aceite que contienen porcentajes nafténicos del
70% o más. Contienen hidrocarburos de cadena corta, es decir, son poco
cerosos. Generalmente contienen una alta proporción de asfalto. Son poco
estables a altas temperaturas y contienen una mínima cantidad de parafina,
por lo que a bajas temperaturas no forman cera y permanecen en estado
líquido (Albarracín Pedro, 1993) Sus características más importantes son:
-Bajo índice de viscosidad
-Alta volatilidad
-Bajo punto de fluidez. Como carecen de ceras funcionan correctamente a
bajas temperaturas.
-Reducida tendencia a la formación de carbón. Cuando se queman, el
carbón residual es escaso y blanco.
-Alto poder disolvente.
Obtención
Hidrotratamiento
Usos
Son preferidas en la elaboración de aceites lubricantes con un bajo índice
de viscosidad. Las bases nafténicas son empleadas en la fabricación de
aceites minerales blancos y para transformadores, ya que son mas
compatibles con los aditivos.
Aromáticas: Estas bases tienen la característica de que su viscosidad
disminuye rápidamente con la temperatura. No presentan muchas
características de lubricación. Entre sus propiedades están las siguientes
(Albarracín Pedro, 1993):
-Bajo índice de viscosidad.
-Alta volatilidad.
-Se oxidan fácilmente.
-Tendencias a formar gomas y resinas.
-Se emulsionan fácilmente con el agua.
Generalmente los aceites minerales los hacen a partir de crudos de base mixta,
esto es, parafínica y nafténica en proporción dos a uno. Debido a que los crudos
parafínicos son más escasos y los nafténicos más abundantes estos últimos su
consumo se ha incrementado.
1.6.2 ACEITES SINTÉTICOS
Son aquellos que han sido obtenidos por síntesis química en laboratorio, es decir,
no existen en la naturaleza o no están contenidos naturalmente en el petróleo. Son
elaborados con sub-productos petrolíferos combinados en procesos de laboratorio
y de bases naturales. Su estructura molecular es definida y conocida de acuerdo a
las necesidades de utilización. Su elaboración es compleja por lo que resultan más
caros que los aceites minerales. Dentro de las bases de los aceites sintéticos más
comunes son los siguientes:
Hidrocarburos sintéticos. La más común son las Polialfaolefinas (PAO) :
también se conocen como hidrocarburos de síntesis ya que son obtenidos
artificialmente con productos procedentes del crudo petrolífero. Esta
sustancia es construida o sintetizada a partir de las moléculas del gas
etileno que se van ligando mediante la aplicación de grandes presiones y
temperaturas, y luego por polimerización (uniendo químicamente) hasta
formar la molécula PAO. Entre sus ventajas destacan las siguientes (Pérez,
Et. Alt, 2007):
-Soportan grandes temperaturas.
-Son menos volátiles
-Estables frente a la oxidación.
-Su viscosidad es independiente de la temperatura dentro del rango de los
70ºC-200ºC.
Entre las desventajas o limitantes de la base aceite sintético están las
siguientes:
-Alto costo de compra
-Incompatibilidad con recubrimientos o sellos
-Toxicidad potencial.
-Alto costo de disposición.
-Posible incompatibilidad con el aceite mineral (Troyer & Fitch,2004)
Usos
Se usan para elaborar aceites lubricantes con aplicaciones en:
fluidos para motor, engranes, hidráulicos y de transmisión
automotrices.
Fluidos hidráulicos de aviación.
Compresores
Esteres orgánicos (Pentacrititol, trimetilpropano, etc.): esta base se obtiene
también por síntesis, es decir, de manera artificial, en esta no participan los
productos petrolíferos. Los esteres se producen de la reacción de productos
de origen vegetal, como alcohol y un ácido graso. Son excelentes como
bases para lubricantes (Lluch Jose, 2012) entre sus ventajas están:
-Viscosidad estable en los rangos de -75ºC a 250 ºC.
-Untuosidad. Buena capacidad para adherirse, formando una capa limite
sobre metales de fierro y aluminio.
-Resistencia a altas temperaturas
-Compatibilidad con aditivos
Usos
Base para aceites lubricantes con aplicaciones en aceites hidráulicos, para
compresor y de transmisión.
Poliglicoles: son aquellas bases obtenidas a partir de óxidos de etileno u
oxido de propileno o de ambos. Algunas de sus características son:
-altos índices de viscosidad
-Resistencia a altas temperaturas
-No son muy compatibles con la mayoría de los aditivos.
-No son compatibles con fluidos minerales.
Usos
Se usan como base para lubricantes con aplicaciones en :
Engranes y cojinetes sobretodo en la industria del papel.
Aceites hidráulicos resistentes al fuego
Compresores de alta presión.
Otros: esteres fosfatados, siliconas, hidrocraked, etc.)
En la figura 1.8 se resumen las ventajas y desventajas de los aceites lubricantes
con base sintéticas.
Figura 1.8 Ventajas y desventajas de los aceites lubricantes con base sintética.
Fuente: http://www.machinerylubrication.com/sp/img/vent_desvent_lub_sintetic.jpg
Por el alto costo de los aceites lubricantes con base sintéticas su uso no es más
común que el uso de los aceites lubricantes con base minerales.
1.7 PROPIEDADES DE LAS BASES DE ACEITE LUBRICANTES
De acuerdo con el autor Lluch (2012) las bases lubricantes deben de poseer una
serie de propiedades, en función de su composición y del uso que se le va a dar al
aceite lubricante. Entre éstas las más importantes son:
Viscosidad. Como en cualquier tipo de lubricante la viscosidad es una
propiedad muy importante. En los aceites esta característica es la que
permite que se mantenga la capa de aceite entre las superficies a lubricar.
La viscosidad varia dependiendo el tipo de base entre 4 y 20 cSt a 100ºC
para bases destiladas y unos 40 cSt para bases parafínicas.
El índice de viscosidad (IV) es una propiedad que disminuye con la
temperatura. Como se mencionó en un apartado anterior este índice es
importante en los aceites, en los que el IV debe tener poca variabilidad para
los rangos de temperatura que se vayan a utilizar. Este índice se determina
de acuerdo a la norma ASTM D2270, se mide la viscosidad del aceite a
40ºC y a 100ºC y se comparan estas dos medidas con dos patrones de
aceite que tienen asignados por convenios.
Un IV adecuado mejora la degradación del aceite, la volatilidad y el
consumo; en los aceites minerales el comportamiento de la viscosidad del
aceite no es el adecuado y por esa razón hay que mejorar éste
comportamiento natural de la base con la incorporación de aditivos.
Punto de congelación. Es determinado de acuerdo a la norma ASTM D 97,
mide la temperatura a la que el aceite deja de fluir por precipitación de
parafinas. En punto varia entre -9ºC a -24ºC (Lluch,2012).
Volatilidad. Se determina acorde con la norma ASTM D 5800 , se mide el
contenido de componentes ligeros en la base, en valores entre el 20 y 35%
o a través de la curva de destilación.
Color. Es una medida del grado de refino o de la calidad del aceite.
Composición hidrocarbonada. Se refiere al contenido en hidrocarburos
aromáticos, nafténicos y parafínicos y a partir de ahí se dan las
características de viscosidad y oxidación.
Untuosidad. Propiedad de los aceites a adherirse a la superficies a lubricar
Biodegrabilidad. Se define como la velocidad en la que esta sustancia se
reduce a bióxido de carbono y agua por bioactividad.
Otras. Como el punto de fluidez, de inflamación y densidad relativa
descritas anteriormente en propiedades de los lubricantes.
En la tabla siguiente presenta una comparativa de las bases minerales y dos
sintéticas: la PAO y Éster. Como se puede observar las bases minerales son
monogrado y las sintéticas son multigrado. El índice de viscosidad en
minerales es bajo y por esa razón generalmente al aceite se le incorporan
aditivos para mejorar el comportamiento de la viscosidad ante cambios de
temperatura, el punto de congelación es bajo para los minerales, en las demás
características tienen un comportamiento mejor, excepto en la
biodegradabilidad.
Tabla 1.3 Comparación de las propiedades de las bases.
BaseMineral P.A.O. Éster
Propiedades
Viscosidad Mono grado Multigrado Multigrado
Índice de viscosidad Bajo 100 Bueno 120-150Muy Bueno
130-160
Punto de congelaciónDébil
-10/-15
Excelente
-40/-60
Excelente
-40/-60
Resistencia a la
oxidaciónBuena Muy buena Excelente
Volatilidad Media Excelente Excelente
Untuosidad No No Sí
Biodegradabilidad No No Sí
Fuente: http://www.dirind.com/dim/monografia.php?cla_id=33
1.8 NORMAS DE CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES
Los aceites están graduados o clasificados de acuerdo a ciertas normas que
son las siguientes (Ordoñez Manuel, 2013):
Normas SAE (Society of Automotive Engineers)
Normas ISO (International Organization for Standardization)
Normas API (American Petroleum Institute)
Normas ACEA (Asociación de constructores europeos de automóviles).
Cada norma clasifica los aceites lubricantes de acuerdo al grado de viscosidad o
de acuerdo a su calidad de servicio y operación.
1.8.1 NORMAS SAE
La sociedad de ingenieros automotrices (SAE siglas en ingles), es una
organización enfocada a tecnología de la movilidad. Esta sociedad desarrolló un
sistema de valoración de aceites para motor, asi como de engranajes y ejes que
sirve de referencia para todo el mundo, dicho sistema indica la viscosidad de los
aceites a determinadas temperaturas, pero no indica nada sobre la calidad del
aceite.
Las normas siguientes son las que se aplican a la clasificación SAE y a los
métodos de prueba:
SAE J300 Clasificación de viscosidad de aceite para motor.
SAE J306 Clasificación de viscosidad lubricante de transmisión manual y
eje.
ASTM D445 Método estándar de prueba para viscosidad cinemática de
líquidos transparentes y opacos.
ASTM D446 Especificaciones estándar e instrucciones de operación para
viscosímetros cinemáticos capilares de vidrio.
Las normas SAE distinguen dos tipos de aceites los monogrados y los
multigrados.
1.8.1.1 ACEITES MONOGRADOS Y MULTIGRADO
Los aceites monogrados tienen la característica de llevar un solo número o grado
de viscosidad que indica los márgenes de temperatura dentro de los cuales el
aceite tiene un buen comportamiento, por ejemplo SAE30,SAE50, etc. Los aceites
monogrados se utilizan en ambientes donde la temperatura no sufre de cambios
bruscos, en caso contrario se debe utilizar una graduación SAE distinta en verano
o invierno.
Los aceites multigrado tienen un margen de uso más amplio, debido a los aditivos
utilizados para mantener su viscosidad más estable frente a cambios de
temperatura. Los aceites multigrado, se identifican por dos grados distintos de
viscosidad, por ejemplo SAE 10W 40.
La letra W (Winter), indica la viscosidad fue medida a temperaturas bajas,
importantes para el arranque y funcionamiento en frio. Para los grados que no
tienen esta letra, la viscosidad se especifica a 100ºC. En la figura siguiente se
muestra el comportamiento de los aceites monogrados y multigrados frente a la
temperatura, y se observa que los multigrados son viscosamente mas estables.
Figura. Viscosidad frente a la temperatura para aceites monogrados y multigrados
Fuente: Sáenz Santiago, p.310,2011.
En la tabla siguiente se muestran la tabla de clasificación SAE de aceites para
motores (del SAE0W hasta SAE60) y para engranajes (a partir del SAE70W hasta
SAE250) de acuerdo a su viscosidad cinemática a 100ºC.
GRADO SAE PARA MOTORES
VISCOSIDAD CINEMÁTICA A 100ºC (Cst) Mínima Máxima
0W 3.8 -5W 3.8 -10W 4.1 -15W 5.6 -20W 5.6 -25W 9.3 -16 6.1 8.220 5.6 9.330 9.3 12.540 12.5 16.350 16.3 21.960 21.9 26.1GRADO SAE PARA ENGRANAJES Y EJES70W 4.1 -75W 4.1 -80W 7 -85W 11 -80 7 1185 11 13.590 13.5 18.5110 18.5 24140 24 32.5190 32.5 41
250 41
Tabla 3. Grados de viscosidad SAE para motores, engranajes y ejes. Fuente:
Datos de SAE J300 año 2005 y SAE J306
En la tabla anterior se puede observar que se asigna un numero SAE a distintos
rangos de viscosidades cinemáticas, esto es, un aceite SAE30 tiene que tener una
viscosidad cinemática de 9.3 cSt a 12.5 cSt a 100ºC. Esta viscosidad debería
mantenerse por el periodo de uso del aceite. Algunas designaciones de los
grados SAE van acompañados de la letra W (Winter) como el SAE25W, esto
quiere decir que el aceite tendrá un óptimo comportamiento en frio, sin embargo,
sino aparece la letra W quiere decir que no se asegura que ese aceite tenga un
buen comportamiento a bajas temperaturas, entonces se debe utilizar en el equipo
en épocas cálidas, en el caso de los motores a este tipo de aceites se les llama
aceite monogrados.
Resumiendo los aceites multigrados, estos aceites le asignan la W pero también le
añaden aditivos asegurando que el aceite tenga un correcto comportamiento a
temperaturas bajas (-18ºC) y a altas temperaturas (100ºC). por citar un ejemplo si
tenemos un aceite SAE 20W-50 quiere decir que utilizaremos un aceite que a
temperaturas bajas tendrá las características de viscosidad de un SAE20W, pero
cuando la temperatura aumente y alcance los 100ºC tendrá el comportamiento de
un SAE50, de este modo se asegura una lubricación adecuada para el equipo que
lo utilice. En el caso de los motores de auto cuando estos arrancan están a baja
temperatura pero cuando están funcionando empiezan a aumentar su
temperatura.
1.8.2 NORMAS ISO
La escala de viscosidades ISO (International Standard Organization) es aplicable a
aceites industriales, esta escala incluye un amplio rango de viscosidades
englobando desde los aceites más finos hasta los más gruesos para cumplir con
los requerimientos de maquinaria de producción, cojinetes, ventiladores, maquinas
eléctricas, etc. Se debe asegurar que el lubricante va a soportar altas
temperaturas a la que será sometido en su uso.
La norma ASTM D2422 de Clasificación Estándar de Lubricantes Fluidos por
Sistema de viscosidad, define 18 grados de viscosidad, que van desde el grado
ISO 2 centistokes (mm2/ s ) hasta el 1500 centistokes medida a 40ºC (Mott,1996).
Cada grado ISO incluye un rango de viscosidades cinemáticas con un valor
máximo y mínimo, además de un punto medio de viscosidad en el que el valor
máximo y mínimo varia en ±10% del valor medio de viscosidad cinemática,
asimismo el valor medio de la viscosidad es aproximadamente 50% superior que
su anterior.
A continuación se presenta la tabla de los grados de viscosidad ISO
GRADO ISO VG PUNTO MEDIO cSt A 40ºC
LIMITES cSt A 40ºCMINIMO MAXIMO
2 2.2 1.98 2.423 3.2 2.88 3.525 4.6 4.14 5.067 6.8 6.12 7.4810 10 9 1115 15 13.5 16.522 22 19.8 24.232 32 28.8 35.246 46 41.4 50.668 68 61.2 74.8100 100 90 110150 150 135 165220 220 198 242320 320 288 352460 460 414 506680 680 612 748
1000 1000 900 11001500 1500 1350 1650
Tabla 4. Grados de viscosidad ISO VG.
Fuente: http://www.mobiltec.cl/manualmobil/especificaciones_det.php?pg=5
En la siguiente figura se muestran las comparaciones de las equivalencias de los
grados de viscosidad entre los grados ISO y SAE. También aparece la
comparativa con la clasificación AGMA (American Gear Manufacturer Association)
AGMA es una asociación americana de fabricantes de engranajes y es la
referencia tomando en cuenta el tipo de engranaje así como sus condiciones de
trabajo, establece la clase de lubricante y la viscosidad más aconsejada en
aplicaciones para cajas reductoras o engranajes.
En este sistema la viscosidad se representa en una unidad diferente y, a que se
emplean los Segundos Saybolt Universal (SSU) a 100 ºF (37,9ºC).
Figura. Tabla comparativa de viscosidades SAE-ISO
Fuente: http://www.widman.biz/images/viscosity-SAE-ISO.jpg
En la figura anterior si se desea saber por ejemplo la equivalencia de un SAE15W
siguiendo la línea horizontal nos encontramos que le corresponde un ISO32-46.
1.8.3 NORMAS API
La clasificación de los aceites API (instituto americano del petróleo) están basadas
en las características de funcionamiento y el tipo de servicio al que está destinado
el motor. Identifican la calidad de los aceites de motor para vehículos de gasolina y
diesel. Los aceites con estas marcas cumplen con los requisitos de calidad
establecidos por los fabricantes de vehículos y motores estadounidenses e
internacionales y por la industria de los lubricantes.
El nivel de calidad API está representado generalmente por dos letras:
La primera nos indica el tipo de motor (S=gasolina y C=diesel)
La segunda nos indica el nivel de calidad
Para obtener esta norma los fabricantes de lubricantes deben de cumplir con
cuatro pruebas de motor en las que se toma en cuenta los siguientes elementos
(Ordoñez Manuel, 2013):
1. El aumento de la temperatura de los aceites con los motores en
funcionamiento.
2. La prolongación de los intervalos de cambio de aceite recomendados por el
fabricante.
3. Las prestaciones del motor.
4. Las normas de protección al medio ambiente. Algunos aceites deben
superar pruebas de reducción del consumo de carburantes por su escasa
viscosidad.
Si los aceites cumplen con las pruebas pueden obtener las licencias de
calidad .API, que garantiza la calidad del aceite. Obteniendo dicha licencia los
fabricantes de aceites pueden colocar el “donut” o logo del API con las siglas de
calidad del producto. En la figura siguiente se muestra los logos de calidad APII.
Los números de la figura nos indica lo siguiente:
En el numero 1 nos dice si se trata de servicio para motores a gasolina con
la letra S o C para diesel.
En el numero 2 dice lo referido a la clasificación del grado de viscosidad
En el numero 3 nos indica el ahorro de energía y ahorro de combustible.
En el numero 4 nos indica los niveles de calidad múltiple, esto es, los
aceites diseñados para el funcionamiento de motores diesel también
pueden ser usados en motores a gasolina. Para la denominación de los
aceites se incluye primero la letra “C” seguida de la categoría “S”. Los
aceites de categoría “C” solamente, han sido formulados principalmente
para motores a diesel y puede no proporcionar las prestaciones requeridas
según las recomendaciones del fabricante de vehículos de motores de
gasolina.
El símbolo del servicio API con CI-4 plus identifica aceites formulados para
proporcionar un nivel de protección frente a los incrementos de viscosidad
ocasionados por hollín y la cizalla en motores de diesel.
Figura. Logo o marca de licencia de calidad API en las marcas de
aceite.
Fuente:
http://www.api.org/~/media/files/certification/engine-oil-diesel/publications/engine-
oil-guide_spanish-3q2012.pdf?la=en
A continuación se presentan las tablas con las clasificaciones de calidad API para
los aceites para motores de gasolina y diesel, así como su vigencia.
Fig. Clasificación para de aceites para motores a gasolina
Fuente:http://www.api.org/~/media/files/certification/engine-oil-diesel/publications/
engine-oil-guide_spanish-3q2012.pdf?la=en
Figura. Clasificación API de aceites para motores a diesel
Fuente:http://www.api.org/~/media/files/certification/engine-oil-diesel/publications/
engine-oil-guide_spanish-3q2012.pdf?la=en
1.8.4 NORMAS ACEA
La clasificación API es importante para los motores americanos, sin embarlo la
clasificación ACEA (Asociación de constructores europeos de automóviles) para
aceites en motores europeos tiene otros criterios.
ACEA fue constituida en 1996 y sustituye al CCMC (The Comittee of Common
Market Constructors) un organismo ya desaparecido. Este organismo tiene como
objetivo reflejar la clasificación API pero añadiendo ciertas exigencias. (Sáenz
Santiago, 2013).
Las normas ACEA están divididas en tres grupos (Ordóñez Manuel, 2013):
A/B- Para motores de gasolina y diesel en vehículos de turismo ligero.
C-Lubricantes compatibles con sistemas de tratamiento de gases de
escape. Motores de gasolina y diesel en vehículos de turismo ligeros.
E- Motores de diesel de vehículos comerciales, maquinaria de obras
públicas y agricultura (pesados).
Cada grupo se divide en varias categorías. Cada categoría va acompañada de un
número y el año de renovación de cada categoría o la cifras de año de
introducción de la versión más reciente. Los nuevos años de cada categoría
sustituye a los anteriores, por ejemplo un motor que recomiende el uso de un
aceite de categoría B4-98 puede usarse un A4/B4-08.
1.9 ADITIVOS
El diseño, la construcción, operación y mantenimiento de la maquinaria moderna,
ha creado al necesidad de emplear lubricantes de óptima calidad que sean
capaces de mantener sus propiedades bajo cualquier situación, esto ha llevado a
desarrollar aditivos o sustancias químicas.
En general, las bases lubricantes de aceite no pueden satisfacer completamente
todos los requerimientos a exigir a un aceite lubricante, para esto se utilizan los
aditivos. Los aditivos mejoran las características naturales de lubricación,
prolongan su vida útil frente a su desgaste, oxidación, fricción, corrosión y
formación de depósitos. Los aditivos se incorporan a los aceites en dosis variadas,
desde partes por millón (ppm) o el 20% o más en algunos lubricantes para el
trabajo de metales (Lluch Jose,2012) .
1.9.1 FUNCIONES DE LOS ADITIVOS
Entre las funciones más importantes de los aditivos están las que se mencionan a
continuación ((Albarracín Pedro, 1993):
Limitar el deterioro del lubricante debido a reacciones químicas, como la
oxidación que resulta indeseable en el aceite durante su periodo de
servicio.
Proteger las superficies lubricadas de la agresión de ciertos contaminantes.
Mejorar las propiedades físico-químicas de los lubricantes, como la
viscosidad o proporcionarle otras nuevas.
1.9.2 CLASIFICACIÓN DE ADITIVOS
Los aditivos se pueden clasificar en tres categorías, de acuerdo a la función que
estos cumplen en los lubricantes, estas categorías son:
a) Aditivos que mejoran las propiedades de los lubricantes.
b) Aditivos que protegen al lubricante en si.
c) Aditivos que protegen a las superficies de trabajo.
1.9.2.1 ADITIVOS QUE MEJORAN LAS PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES
En ésta categoría están los aditivos que mejoran propiedades de los lubricantes
sin alterar su composición intrínseca.
1.9.2.1.1 MEJORADORES DEL ÍNDICE DE VISCOSIDAD
Cuando un lubricante trabaja o es usado en un rango de temperaturas muy
grande, es deseable que la variación de su viscosidad sea poco sensible con la
temperatura, es decir que el mismo lubricante tenga un alto índice de viscosidad.
La acción que ejercen los mejoradores del índice de viscosidad sobre el aceite es
el espesamiento pronunciado a altas temperaturas, que corresponde a un
aumento del índice de viscosidad (Paz Andrés, 2004).
El índice de viscosidad en los aceites varia, por ejemplo, en los aceites para
motores y transmisiones oscila entre los 85 y 150, mientras que para aceites
hidráulicos y especiales dicho índice puede ser de 200 o más.
Los mejoradores de índice de viscosidad son compuestos orgánicos o polímeros
(polisobutenos, polimetacrilatos, copolímeros de oleofinas) que tienen largas
cadenas moleculares. A bajas temperaturas, estas se encuentran plegadas sobre
sí mismas y por lo tanto no modifican apreciablemente la viscosidad del aceite
base. En cambio, medida que la temperatura aumenta las cadenas se van
desplegando y forman una suerte de trama que restringe la fluidez del aceite lo
cual tiende a compensar su caída de viscosidad (Manual de lubricación Shell,
2013).
1.9.2.1.2 DEPRESORES DEL PUNTO DE CONGELACIÓN.
Cuando un lubricante es de origen parafinico y se le somete a bajas temperaturas
sufre una modificación en su estado físico, esto es, una congelación. Esto se debe
a la formación de cristales de parafina que impiden que el aceite escurra. Para
impedir la formación de dichos cristales se utilizan aditivos depresores del punto
de congelación en una concentración inferior al 0.25% los cuales son compuestos
orgánicos (Polímeros) que permiten que el aceite pueda escurrir a bajas
temperaturas (Paz Andrés, 2004).
1.9.2.1.3 MODIFICADORES DE FRICCIÓN.
En algunas aplicaciones se requiere que exista una gran diferencia entre los
coeficientes de fricción estático y dinámico entre piezas que alternativamente
entran en contacto y están lubricadas por aceite (frenos, embragues, etc.) para
esto se utilizan los modificadores de fricción los cuales además de mejorar las
propiedades de fricción también pueden ayudar a evitar ralladuras, reducir el
desgaste y el ruido.
1.9.2.2 ADITIVOS QUE PROTEGEN AL LUBRICANTE EN SÍ
1.9.2.2.1 ANTIOXIDANTES
Inhiben la oxidación del aceite, reduciendo su espesamiento y la formación de
barniz. Cuando un aceite entra en contacto con aire éste se oxida, a una velocidad
que dependerá de los siguientes factores (Troyer D. & Fitch J., 2004):
Aireación: afecta la cantidad de oxigeno disponible para reaccionar con las
moléculas de aceite.
Temperatura: la tasa de oxidación es aproximadamente el doble cada vez
que la temperatura se incrementa en 10ºC.
Agua: provoca hidrolisis y promueve la oxidación.
Catalizadores metálicos: cobre, plomo, hierro y otros metales activos
promueven la oxidación del aceite.
El proceso de oxidación puede ser acelerado por el contacto del aceite con
algunos metales, cobre o hierro, que actuarán como agente catalítico (acelera la
reacción química), o bien por la presencia de agentes contaminantes (agua,
suciedad y partículas).
Las reacciones de oxidación, tiene como consecuencia la degradación del aceite,
cambiando sus propiedades físicas y químicas de la siguiente manera (Troyer D. &
Fitch J., 2004):
Incremento de la viscosidad
Incremento de la acidez
Incremento de densidad relativa
Oscurecimiento
Barniz en las superficies de los componentes
Acumulación de lodos
Los aditivos antioxidantes son sustancias capaces de retardar o impedir la fijación
de oxigeno libre en el aceite o contrarrestando los efectos catalíticos de los
metales. Entre los principales compuestos antioxidantes más usados en los
motores donde se presentan oxidaciones a altas temperaturas están los
ditiofosfatos de zinc y para las oxidaciones a temperaturas normales como es en
las turbinas, compresores, etc., se utilizan los antioxidantes más usados son los
fenoles bloqueados.
1.9.2.2.2 ANTIESPUMANTES
Cuando el aceite es agitado en presencia de aire, éste queda ocluido o estancado
en el aceite en forma de burbujas de diferente tamaño, las cuales tienen a subir a
la superficie en forma de espuma. Las burbujas más pequeñas son más difíciles
de romper que las más grandes debido a la tensión superficial. Algunos factores
que favorecen la formación de espuma son (Paz Andrés, 2004):
Alta viscosidad
Temperaturas bajas
Presencia de agua.
Tensión superficial alta
La presencia de espuma es perjudicial en los sistemas de lubricación, puede
ocasionar derrames en cajas de engranajes y recipientes, riesgos y fallos
mecánicos debido a que el aire es compresible y por lo tanto se genere un
comportamiento irregular en la transmisión de potencia de los sistemas
hidráulicos.
Para evitar la formación de burbujas se usan los aditivos antiespumantes, los
cuales adelgazan la envoltura de la burbuja de aire hasta su rotura, modificando
las tensiones superficiales en la masa de aceite. Los antiespumantes más
comunes son compuestos a base de siliconas y generalmente se adicionan en el
aceite en proporción menor al 0.001%.
1.9.2.3 ADITIVOS QUE PROTEGEN A LAS SUPERFICIES DE TRABAJO
1.9.2.3.1 ANTICORROSIVOS (R&O)
A veces se usan aditivos que combinan dos propiedades resistentes al herrumbre
y a la corrosión R&O (siglas en ingles). Los aditivos anticorrosivos son aquellos
que protegen los metales o superficies susceptibles a la corrosión, presentes en
una máquina, de los contaminantes ácidos presentes en el aceite.
Los anticorrosivos son compuestos que impiden la corrosión a través de la
neutralización o suspensión de los ácidos, evitando que tengan contacto con la
superficie.
Los inhibidores de corrosión con mayor uso comercial son los ditiofosfatos de zinc.
1.9.2.3.2 ANTIDESGASTE (AW)
Mientras se mantenga una película de lubricante con un espesor adecuado, las
superficies metálicas lubricadas no presentaran ningún desgaste mecánico, no
obstante, por diferentes razones, es posible que la película lubricante no sea
suficiente para evitar el contacto metal-metal, aunque sea por periodo pequeño de
tiempo, entonces existirá un desgaste.
Los aditivos antidesgaste AW (Anti Wear siglas en inglés) son compuestos de
distinta naturaleza química (ácidos orgánicos polares, tiofosfatos de zinc, etc.)
cuyas cadenas se adhieren a la superficie perpendicularmente, formando una
película de lubricante delgada resistente al cizallamiento y brindando una
lubricación efectiva bajo condiciones de carga moderada véase figura ----.
Figura. Formación de una película de lubricante sobre una superficie ferrosa. Fuente:
http://campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanica-general.
1.9.2.3.3 ANTIHERRUMBRE
Cuando el aceite se contamina con agua provoca el herrumbre de las aleaciones
ferrosas. Los aditivos antiherrumbre son productos que protegen las superficies
ferrosas contra la formación de óxido. Este tipo de aditivos forman una película de
lubricante muy tenaz que actúa como una barrera contra la humedad.
Generalmente los aditivos antiherrumbre son compuestos polares que desplazan
la humedad evitando el contacto del agua con las superficies, los aditivos de este
tipo más comunes son: aminas, ácidos grasos y fosfatos.
1.9.2.3.4 DETERGENTES
Los aditivos detergentes son aquellos que evitan la formación de depósitos
carbonosos en las ranuras de los motores de combustión interna cuando éstos
operan a temperaturas elevadas. Los productos detergentes poseen una reserva
alcalina capaz de neutralizar los ácidos que se originan en la combustión del
azufre presente en el combustible. Ésta alcalinidad se expresa en T.B.N. o índice
de alcalinidad total.
Los aditivos detergentes más importantes son los jabones de ácidos grasos y
sulfonatos de bario, calcio y magnesio, fosfatos y fenatos aunque los primeros ya
no se usan porque promovían la oxidación del aceite.
1.9.2.3.5 DISPERSANTES
Cuando el lubricante entra en contacto con contaminantes que son insolubles en
el aceite, los cuales se aglomeran junto a los productos de oxidación y forman
depósitos sobre las superficies metálicas. Dichos depósitos pueden provocar fallas
en el funcionamiento de los mecanismos y bloqueos en los conductos de
lubricación y filtros.
Los aditivos dispersantes son moléculas polares que envuelven el lodo y
partículas de hollín para evitar la aglomeración de los contaminantes en el aceite
mediante la suspensión de las partículas insolubles, manteniendo limpia las
superficies.
Los dispersantes más usados están los: copolimeros, polímeros hidrocarbonados,
amidas y poliamidas, esteres poliésteres y sales amínicas.
1.9.2.3.6 EXTREMA PRESIÓN (EP)
Se denominan aditivos de extrema presión EP (Extreme Pressure siglas en inglés)
a aquellos productos químicos que evitan el contacto destructivo metal con metal,
una vez que ha desparecido la película clásica de lubricante de un régimen de
lubricación hidrodinámica. Cuando esto sucede, se dice que se llega a una
lubricación de capa limite ((Paz Andrés, 2004). Bajo condiciones de carga severas
el contacto metal-metal puede provocar microsoldadura o engranamiento de las
superficies.
Los aditivos de extrema presión poseen elementos de azufre, cloro, fosforo o sales
carboxílicas que son muy estables a bajas temperaturas, pero que cuando se
produce una temperatura elevada debido al contacto metal con metal se
descomponen formando compuestos de punto de fusión bajo evitando la
soldadura véase figura ---.
Figura. Formación de una película química por reacción con el sustrato de una
superficie ferrosa. Fuente: http://campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanica-general.
Uno de los aditivos más comunes de extrema presión son los ditiofosfato de zinc,
el cual aparte de esta característica da otras más como las de antioxidante y
anticorrosivo.
1.9.2.3.7 UNTUOSIDAD O ACEITOSIDAD
Cuando se refina el aceite se eliminan los componentes de menor resistencia a la
oxidación y con esto se eliminan también las moléculas que dan la untuosidad al
aceite, es decir la adherencia a la superficie. Los aditivos de untuosidad son
ácidos animales y vegetales que permiten que en condiciones de cargas severas
las moléculas del lubricante se adhieran a la superficie por fuerzas electroestáticas
o químicas.
Los aditivos más conocidos comercialmente son la fiantina y filosix. Son usados en
la lubricación de guías, trenes de laminación y algunos engranajes.
1.9.2.3.8 EMULSIONANTES
Los aditivos emulsionantes solamente se recomiendan en la lubricación de
maquinaria expuesta al agua, puesto que se forma una emulsión perfecta con
ésta. Los emulsionantes evitan que el aceite sea desplazado o lavado de las
partes lubricadas. Solo se recomienda en ese tipo de maquinaria ya que de otro
modo la emulsión agua-aceite reduce el poder lubricante y favorece la formación
de herrumbre.
2. ACEITES LUBRICANTES INDUSTRIALES
Los aceites lubricantes tienen diversas aplicaciones en la industria. Éstos se
pueden clasificar en:
Aceites para compresores y bombas de vacío
Aceites para engranajes industriales
Aceites para transformadores
Aceites para sistemas de transferencia de calor
Aceites para motores de combustión interna
Mecanizado de piezas
Aceites para sistemas hidráulicos
Aceites para Turbinas
De manera general se describirán cada uno de ellos, así como las propiedades
que debe tener el lubricante de acuerdo a la aplicación industrial que éste tenga.
2.1 COMPRESORES
2.1.1 DEFINICIÓN
Un compresor tiene la función de aumentar la presión del aire o cualquier medio
gaseoso. Los aceites para compresores son los lubricantes más importantes para
lubricar las partes principales de esta familia de máquinas.
Los compresores son máquinas que incrementan la presión de un gas para:
Transmitir la energía como en los sistemas neumáticos.
Desplazar y almacenar el propio gas como en la red de gas natural
Procesos industriales varios.
2.1.2 TIPOS DE COMPRESORES
Básicamente hay dos tipos de compresores y son (Mang Theo, 2014):
Compresores de desplazamiento positivo: son aquellos en los que la
elevación de la presión del gas se logra disminuyendo su volumen en un
espacio confinado o cámara a través del desplazamiento de un elemento
móvil. Son utilizados cuando se requiere altas presiones o poco volumen.
Ejemplos de estos compresores son los alternativos o de pistón y rotativos.
Compresores dinámicos: en este tipo de compresores al aire o gas se le
imprime energía de velocidad mediante la rotación a alta velocidad de los
impulsores de la máquina. Generalmente son usados cuando se necesitan
mucho volumen del gas a baja presión. Ejemplos de este compresores son
los centrífugos y axiales
2.1.3 LUBRICACIÓN EN COMPRESORES
COMPRESORES ROTATIVOS DE LOBULOS
Estos compresores poseen dos rotores simétricos en paralelo sincronizados por
engranajes (véase figura---). Producen grandes volúmenes de aire a baja presión.
Su funcionamiento es similar al de la bomba de aceite de un automóvil y requiere
de un flujo constante.
Figura. Compresor rotativo de lóbulos. Fuente:http://www.widman.biz/boletines/56_files/BIGlobulos.jpg.jpg
En lo referente a la lubricación tiene pocas piezas en movimiento y utilizan el
régimen de lubricación hidrodinámica o por salpicadura de aceite. En los cojinetes
o rodamientos a veces se lubrican con grasas.
COMPRESORES TIPO TORNILLO
Estos compresores tienen dos tornillos entrelazados que rotan paralelamente para
comprimir el aire. El aire entra por la válvula de admisión con el aceite. Véase la
figura—en la que los rotores que se denominan macho y hembra comprimen el
aire desde la presión de succión hasta la salida.
Figura. Compresor de tornillo. Fuente: Mang 2014.
En la lubricación de compresores de tornillo el aceite tiene la función de:
Lubricación
Sellado
Refrigeración.
El lubricante se inyecta en la cámara de presión entre los rotores Se forma
entonces una película lubricante hidrodinámica para los engranajes y los tornillos
utilizan una lubricación limite. El aceite, lubrica los rotores que engranan y los
casquillos de fricción.
Por otra parte el lubricante también ayuda a absorber el calor y disipar este a
través de radiadores. La temperatura de la aire comprimido de aproximadamente
80 C- 100 C que se ajusta por la cantidad de aceite inyectado.
COMPRESORES TIPO PALETA
En estos compresores el rotor que lleva cierto número de paletas gira a una
velocidad alta accionado por un motor, mientras la fuerza centrífuga lleva las
paletas hacia la carcasa o estator, el volumen de aire atrapado en las paletas se
comprime, su volumen disminuye y su presión aumenta, dicho aire será empujado
hasta la salida o abertura de descarga véase figura--.
Figura. Compresor tipo paleta. Fuente:
http://www.widman.biz/boletines/56_files/BIGpaletas.jpg.jpg
Lubricación en estos compresores tiene la función de sellar las paletas y contra el
anillo de la carcasa. Los cojinetes del rotor deben tener un régimen de lubricación
hidrodinámica, mientras que las paletas que frotan el anillo de la carcasa tienen
lubricación hidrodinámica y limite. Como tiene lubricación limite se necesitara el
uso de aditivos resistentes a la oxidación y antidesgaste inyectados o pasado por
conductos de aire. Estos compresores pueden alcanzar temperaturas de 200ºC
así que requieren aceites que mantengan un buen índice de viscosidad y que no
se formen depósitos por la oxidación que provoque fallos en las paletas.
COMPRESORES DE MOVIMIENTO ALTERNATIVO
El funcionamiento de estos compresores en cuanto a la disposición de cilindros y
movimiento de pistones es similar al de un motor de combustión interna, excepto
que no se produce combustión en la cámara de compresión. Estos compresores
pueden ser efecto simple para baja presión o de efecto doble para alta presión. En
la figura--- se describe su funcionamiento.
Figura. Compresor de movimiento alternativo. Fuente: Shell, 2013.
En la lubricación se debe tomar en cuenta que estos compresores funcionan en
caliente hasta 220ºC. Los cojinetes trabajas con lubricación hidrodinámica y las
válvulas y pistones en lubricación mixta y limite. Los aceites usados deben ser de
buena calidad ya que sino tienden a formar depósitos carbonosos en la descarga
del compresor, válvulas, etc., provocando incendios y aumentando su
mantenimiento. No se deben usar aditivos detergentes/dispersantes porque
absorben la humedad y provocan herrumbre. Se pueden usar aditivos
demulsificadores para drenar el agua en el fondo del cárter.
COMPRESORES DINAMICOS
Estos compresores tienen la ventaja de que tienen pocas piezas en movimiento.
Los compresores dinámicos son de dos tipos:
Radial o centrífugos: un eje con aspas gira succionando el aire en una
entrada amplia aumentando su velocidad para posteriormente descargarlo.
Axiales: éstos compresores tienen aspas rotativas en forma de abanico,
aceleran el aire o gas de un lado a otro, comprimiéndolo, similar a una
turbina.
En la figura--- se muestran los dos tipos de compresores dinámicos.
Figura. Compresor Radial y Axial. Fuente
http://www.widman.biz/boletines/56_files/BIGaxial.jpg.jpg
En los compresores dinámicos el lubricante no tiene contacto con el aire, y por lo
general solo se lubrican los cojinetes del rotor y su régimen de lubricación es
hidrodinámico. Las exigencias en su lubricación son parecidas a la de una turbina.
BOMBAS DE VACIO
Las bombas de vacío son compresores cuya entrada es conectado a la cámara
donde el vacío es creado. Se usan para efectuar vacío en un espacio de modo
que si bien su principio de funcionamiento es parecido a los compresores, la
presión de descarga es en este caso la atmosférica y la de aspiración inferior a
ésta. Tiene aplicaciones en la industria alimenticia, farmacéutica, química y de
plásticos.
El grado de vacío está condicionado al diseño y precisión del equipo, las posibles
contaminaciones que lleguen al aceite y la tensión de vapor del mismo a la
temperatura de servicio.
Por esta razón se emplean aceites minerales puros altamente refinados y de baja
volatilidad.
2.1.4 ACEITE LUBRICANTE PARA COMPRESORES
Los compresores cuyas cámaras son lubricadas presentan ciertos problemas
debido al contacto del aire o gas con el aceite lubricante. La selección del
lubricante más adecuado depende del tipo de compresor en cuestión, de las
presiones involucradas, de las temperaturas de salida, y el tipo de aire / gas que
está siendo comprimido. Compresores de pistón que generan las presiones más
altas son particularmente problemáticas. Turbocompresores en los que sólo
se lubrican rodamientos y no se lubrican cámaras de presión plantean menos
problemas. Los compresores de tornillo y de pistón son los más utilizados. Para
los compresores de pistón deben se deben usar aceites lubricantes con una alta
viscosidad (ISO VG 100 o ISO VG 150), muy bajo contenido de residuos de
carbono , y no usar aditivos EP / AW. Los compresores de tornillo necesitan
lubricantes de menor viscosidad (ISO VG 46 o 68) con una excelente estabilidad a
la oxidación y aditivos alta/leve AW/EP (Mang Theo, 2014).
Para seleccionar el aceite lubricante para compresores se deben tomar en cuenta
ciertos factores:
Viscosidad: es importante tomar en cuenta la viscosidad, ya que aceites
demasiado viscosos pueden fallar en proteger la superficie de trabajo ya
que no se distribuyen fácilmente. Para compresores de simple y doble
efecto se usan aceites con viscosidad ISO 68, se pueden usar otros grados
de viscosidad pero dependerá del tipo de compresor.
Resistencia a la oxidación y corrosión: es inevitable que se produzca un
poco de oxidación en el aceite debido a que es sometido a altas
temperaturas y presiones pero debe mantenerse al mínimo, de otro modo
se pueden formar depósitos carbonosos y lacas que se depositan en las
partes más calientes del sistema (válvulas, tubería, etc.)y provoca fallos.
Por eso es recomendable usar aditivos R&O.
Propiedades demulsificantes: debido a las condiciones calientes y húmedas
en los compresores, el lubricante llega a contaminarse con agua,
provocando efectos nocivos, acelera la descomposición del aceite,
promueve corrosión y herrumbre, minimiza la eficiencia del lubricante. El
uso de aditivos demulsificantes permite que el agua se separe del aceite
rápidamente y se drene del sistema para que el aceite sin contaminación
pueda recircular.
Propiedades antidesgaste y antiespumantes: resistencia a la formación de
espuma para evitar el rebose del aceite, la cavitación de cojinetes y
desgaste.
2.2 ENGRANAJES INDUSTRIALES
2.2.1 DEFINICIÓN
Los engranajes son mecanismos destinados a transmitir potencia y movimiento
entre los diferentes elementos de una máquina. Los engranajes se definen como
ruedas dentadas que tienen la función de transmitir movimiento, cambiar velocidad
y la dirección de rotación (W.A, 2015). En la figura—se muestran las partes de un
engranaje.
Figura. Partes de un engranaje. Fuente: http://image.slidesharecdn.com/engranes-
110128093321-phpapp02/95/engranes-5-728.jpg?cb=1296228973
Con estos mecanismos se puede obtener un tren de engranajes, que es un
conjunto de dos o más ruedas dentadas que tienen en contacto sus dientes de
manera que cuando gira una giran las demás. Es un sistema de transmisión
circular directo. El Tren de engranajes consta de una rueda con dientes en su
periferia exterior, que engrana sobre otra parecida, lo que evita el deslizamiento
entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamaño se le denomina rueda y al de
menor piñón véase figura--.
Figura. Sistema de engranajes. Fuente: concurso.cnice.mec.es
Los engranajes son el medio de transmisión de potencia mas utilizado debido a
sus ventajas:
Las ruedas no se pueden resbalar una con otra.
Son capaces de transmitir grandes esfuerzos
La relación de transmisión se mantiene siempre constante.
2.2.2 TIPOS DE ENGRANAJES
Los engranajes se clasifican de acuerdo al eje del que dispongan ya sea paralelo
o perpendicular y al tipo de dientes.
TIPO DE EJE TIPO DE DIENTESEjes paralelos -Dientes rectos
-Dientes helicoidales
-Dientes en V
Ejes perpendiculares -Transmisión entre ejes que se cortan
-Transmisión entre ejes que se cruzan
Tabla. Tipos de engranajes. Fuente: W.A, 2015
Dientes rectos
Son lo más sencillos de fabricar y se utilizan en máquinas con el objetivo de
transmitir pequeños esfuerzos y que utilice ejes cuya velocidad no sea muy alta.
Este sistema es ruidoso y causa vibración, se encuentra prácticamente en
cualquier máquina, véase figura--.
Figura. Engranajes de dientes rectos y engranajes cónicos de dientes rectos.
Fuente: W.A., 2015
Dientes helicoidales
Tienen la característica de varios dientes están engranados a la vez. Entonces el
esfuerzo se reparte entre éstos durante la transmisión con velocidades más
uniformes, sus posibilidades de rotura son menores, el ruido en su operación es
menor. Este tipo de engranajes se encuentran en cadenas cinemáticas de
máquinas, cajas de cambio, etc., véase la siguiente figura---
Figura. Engranajes de dientes helicoidales. Fuente: W.A, 2015
Dientes en v
Sus dientes tienen forma de “v”, son muy poco utilizados y son poco ruidosos. Se
muestran en la figura—
Figura. Engranajes con dientes en V. fuente: http://www.aulatecnologia.com/
Ejes que se cortan y ejes que se cruzan
Los engranajes con ejes que se cortan se pueden encontrar en casi todas las
cadenas de las máquinas y con ejes que se cruzan son utilizados para grandes
reducciones de velocidad, tienen la características de que sus ejes están ubicados
en diferentes planos, un ejemplo de éstos son los engranajes sinfín y corona
figura--.
Figura. Engranaje sinfín y corona. Fuente.
http://www.cmdgears.com/wp-content/uploads/2013/04/img2.jpg
2.2.3 LUBRICACIÓN EN ENGRANAJES
La lubricación de engranajes debe cumplir las siguientes funciones:
Lubricar: La función del aceite lubricante es disminuir la fricción entre los
dientes del engranaje y de esta manera disminuir cualquier desgaste
resultante, idealmente se logra con la aplicación de una película delgada de
lubricante.
Refrigerar: especialmente para engranajes cerrados, el lubricante debe
actuar como un refrigerante y eliminar el calor generado a medida que el
diente rueda y se desliza sobre otro.
Protección: el lubricante debe proteger al engranaje contra corrosión y
herrumbre.
Limpieza: se debe mantener limpio los dientes del engranaje y sacar todos
los deshechos que se forman durante el encaje de un diente contra otro.
2.2.4 ACEITES LUBRICANTES PARA ENGRANAJES
Los aceites lubricantes para engranajes deben de cumplir con ciertas propiedades
las cuales son muy importantes en la selección del lubricante (Shell, 2013).
-Viscosidad y capacidad de carga: La viscosidad del aceite tiene una influencia
sustancial en la lubricación de engranajes debido a las altas presiones de contacto
y deslizamiento entre los dientes, ya que si se perdiera la película de lubricación
se tendría un desgaste rápido por el contacto metal con metal. La viscosidad del
aceite es una propiedad muy relevante para lograr una lubricación eficiente. Ésta
propiedad debe aumentar a medida que disminuye la velocidad y aumente la
carga. Se requiere una alta viscosidad para alta capacidad de carga,, baja
viscosidad para baja capacidad de carga.
El grado de viscosidad .debe ser elegido de acuerdo al factor de carga-velocidad
véase figura— en el eje vertical se tiene la viscosidad cinemática a 100ºC para un
engrane sin fin y corona y en el eje horizontal el factor de carga con su
correspondiente formula, así se puede elegir el grado de viscosidad del aceite. Así
también se puede seleccionar para engranajes cilíndricos.
Figura. Factor carga/velocidad-viscosidad para engranajes. Fuente: Shell,
2013.
No obstante, cuando sea posible mantener una película adecuada para los
engranajes será necesario recurrir a aditivos AW o EP.
-Estabilidad a la oxidación: Los aceites de engranajes están sometidos a
condiciones de oxidación severas debido al aumento de temperatura en la zona
del engrane, combinado con aire y el contacto con metales que actúan como
agentes catalíticos. Por eso deben ser resistentes a la oxidación.
-Protección a la corrosión y herrumbre: Es común que en las cajas de engranajes
exista condensación de humedad con el peligro de promover la corrosión y
herrumbre de las piezas metálicas.
-Demulsibilidad: el agua puede acumularse en una caja de engranajes. Para que
esto sea evitado el aceite de tener buena demulsibilidad y así pueda ser drenada.
-antiespumante: es una propiedad importante para los aceites de engranajes ya
que si bien esta puede disminuirse con el sistema de lubricación, no puede ser
eliminada en su totalidad, especialmente cuando los engranajes trabajan a una
velocidad elevada.
2.2.5 TIPOS DE ACEITES LUBRICANTES PARA ENGRANAJES
Aceites minerales: con buena resistencia a la oxidación y demulsibilidad,
siempre y cuando se trabaje bajo condiciones moderadas de operación.
Aceites contra herrumbre y corrosión (R&O): se usan cuando las
temperaturas son muy elevadas y hay posible contaminación con agua.
Aceites de extrema presión (EP): se usan cuando los engranajes tienen que
soportar altas cargas, se le incorporan aditivos como azufre, fosforo para
darles propiedades de extrema presión, anticorrosivas, antiespumantes.
Son utilizados en engranajes de acero-acero (cilíndrico y cónico) y de
acero-bronce (sin fin y corona).
Aceites compuestos: son una mezcla de aceite mineral y grasa animal,
tienen alta adhesividad, son usados en engranajes sin fin y corona en el
que la acción de deslizamiento es elevada.
Aceites sintéticos: también son usados en engranajes con acción de
deslizamiento elevada. Los más comunes son las Polialfaoleinas.
2.3 TRANSFORMADORES ELECTRICOS
2.3.1 DEFINICIÓN
Un transformador es un dispositivo eléctrico que aplica el principio de inducción
electromagnética entre dos circuitos aislados eléctricamente pero acoplados
magnéticamente con el fin de cambiar el voltaje de una corriente alterna sin
más circuitos a más circuitos de la misma frecuencia, usualmente aumentando o
disminuyendo la corriente o voltaje. Un transformador puede ser elevador si recibe
energía y la devuelve a una tensión más elevada o puede ser reductor si recibe
energía y la devuelve a una tensión menos elevada. En la figura— donde:
Vp= voltaje del primario
Ip= corriente del primario
Np= número de vueltas del primario
Vs= voltaje del secundario
Is= corriente del secundario
Ns= número de vueltas del secundario
se observa que un transformador tiene un núcleo de hierro en el que se enrollan
los devanados primarios y secundarios de alambre de cobre. El devanado o
bobinado primario recibe el voltaje de entrada y el secundario entrega el voltaje
transformado,
Figura. Transformador. Fuente: www.unicrom.com
El primario recibirá un voltaje, que hará circular por este una corriente alterna que
inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro, como el secundario esta
enrollado en el mismo núcleo, el flujo magnético circulara a través de éste y se
generara un voltaje en el secundario, habrá una corriente en este bobinado si está
conectada una carga.
2.3.2 TIPOS DE TRANSFORMADORES
Se clasifican de acuerdo a
Su operación: en de distribución (5-500KVA) y de potencia (mayores a 500
kva).
Por el número de fases: monofásicos (una línea o fase y un neutro y tierra)
y trifásico ( tres líneas y pueden o no estar conectados a un neutro común o
tierra).
Por el medio refrigerante: aceite, aire, líquido inerte.
Por su tipo de enfriamiento
2.3.3 LUBRICACIÓN EN TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS
La eficiencia de un transformador depende no solo del diseño y la operación
del mismo, sino también de las propiedades del lubricante utilizado. El aceite
para transformadores debe de cumplir tres funciones:
Refrigerar: es la función más importante que debe de cumplir el aceite
dieléctrico en el transformador, la de enfriar y disipar el calor generado
durante la operación de éste.
Aislar: la función del aceite es prevenir la formación de un arco eléctrico
entre dos conductores con una diferencia de potencial grande. Se deben
aislar los bobinados entre sí y con el núcleo y carcasa.
Lubricar: el aceite debe proveer una película químicamente inerte y apolar
que permita la protección de las partes metálicas y de los otros materiales
en un transformador, sin reaccionar con ellos.
2.3.4 ACEITES LUBRICANTES PARA TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS
Los aceites lubricantes para transformadores eléctricos deben de tener ciertas
propiedades físicas (Shell, 2013):
Baja viscosidad: como en general la circulación del aceite en un
transformador es por convección natural, si el aceite tiene viscosidad alta
no se logrará una buena circulación lo que provocara una ineficiente
refrigeración y un recalentamiento en el transformador, por esa razón se
deben usar aceites dieléctricos con una baja viscosidad.
Según la norma ASTM D445 o D88 las viscosidades máximas para aceites
dieléctricos son:
100ºC……….3 cSt.
40ºC………...12 cSt.
0ºC…………..76 cSt.
Bajo punto de fluidez: como la mayoría de los transformadores operan a la
intemperie en necesario que el aceite tenga buena fluidez a bajas
temperaturas. Los puntos de fluidez aceptables según la norma ASTM D-
97, es de -40ºC a -50ºC.
Punto de inflamación: se ha definido con valor mínimo de los 145ºC entre
más, alto habrá mayor seguridad en su utilización en transformadores e
interruptores de potencia.
Color: para los aceites dieléctricos de tener un color máximo de 0,5 amarillo
claro, esperando que el aceite sea de contenido nafténico.
Propiedades eléctricas:
Factor de potencia: mide las pérdidas de corriente que tienen lugar en el
equipo cuando está en operación y que provoca que se eleven las
temperaturas bajo carga.
Factor de potencia máximo permisible (%) según el método ASTM D-
924 es 25ºC un 0.05% y a 100ºC un 0.3%.
Rigidez dieléctrica: es una de las propiedades más usadas para
determinar la capacidad de aislamiento en el transformador. La rigidez
dieléctrica es la capacidad del aceite de para soportar tensiones
eléctricas sin fallas, es decir, en un aceite para transformador es el
mínimo voltaje para que se produzca un arco eléctrico entre el bobinado
y la carcaza o núcleo. Una alta resistencia eléctrica indica que el aceite
está libre de contaminantes y humedad.
Propiedades químicas:
Alta estabilidad a la oxidación: Los aceites dieléctricos, en razón en su
operación están expuestos la presencia de aire, altas temperaturas y a
la influencia de metales como el hierro y cobre que actúan como
catalizadores, lo cual produce la formación de ácidos y lodos. Los ácidos
tienen efectos negativos en el tanque del transformador y reducen
significativamente la capacidad aislante del aceite con las consecuentes
pérdidas eléctricas. Los lodos interfieren en el enfriamiento situación que
también conduce a pérdidas de potencia eléctrica.
Es importante reducir al mínimo la presencia de ácidos y lodos, para eso
se deben usar aceites refinados que resistentes a la oxidación para que
periodos de funcionamiento del aceite y el equipo.
2.3.5 TIPOS DE ACEITES LUBRICANTES PARA TRANSFORMADORES ELECTRICOS.
Aceites minerales: un aceite mineral dieléctrico está compuesto
principalmente de hidrocarburos nafténicos. Por lo general el aceite
responde a las siguientes proporciones:
-Hidrocarburos aromáticos del 4 al 7%.
-Hidrocarburos isoparafinicos del 45 al 55%
-Hidrocarburos nafténicos del 50 al 60%.
Este tipo de aceite minerales dieléctricos son los más usados a nivel
mundial.
Aceites sintéticos: el uso de este tipo de aceites en transformadores es muy
limitado, se han utilizado fluidos sintéticos a base de silicona y esteres para
alta seguridad y un amplio tiempo de servicio ya que las silicona no se
oxida o no forma lodos.
2.4 SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
2.4.1 DEFINICIÓN
En varias aplicaciones industriales se emplea el aceite como agente de
transmisión de calor debido a que es capaz de alcanzar temperaturas elevadas,
aproximadamente 300ºC, en comparación del agua, sin necesidad de trabajar a
elevadas presiones. En la figura—se ve un ejemplo de un sistema de transferencia
de calor de una caldera, es un sistema cerrado, el aceite se caliente en la caldera
y una bomba lo hace circular por el circuito hacia los receptores que contienen los
intercambiadores o superficies de calefacción.
Figura. Sistema de transferencia de calor de una caldera. Fuente: Shell, 2013.
La mayoría de los sistemas de transferencia de calor son cerrados, es decir, no
intercambian masa ni energía con los alrededores o con el medio.
2.4.2 LUBRICACION EN SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Las propiedades que debe detener el aceite lubricante en los sistemas de
transferencia de calor son:
Baja viscosidad: tiene que ser un aceite poco viscoso para que pueda fluir
con facilidad por el circuito y mejore la transferencia de calor.
Alta estabilidad térmica: la causa de degradación del aceite en un sistema
de transferencia de calor es el craqueo térmico o proceso mediante el cual
se descomponen las moléculas de los hidrocarburos a altas temperaturas
que producen la formación de depósitos carbonos.
Volatilidad: el aceite debe tener una baja volatilidad para evitar la formación
excesiva de vapores en operación normal.
2.4.3 TIPOS DE ACEITES LUBRICANTES PARA SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
Por lo general se utilizan:
Aceites minerales con alta estabilidad térmica, de oxidación, de baja
viscosidad y volatilidad para sistemas cerrados que operan hasta los 300ºC
Aceites sintéticos con alta estabilidad térmica y operan en sistemas hasta
los 500ºC.
2.5 MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
2.5.1 DEFINICIÓN
Los motores de combustión interna, son aquellos que permiten transformar la
energía química del combustible en calor y convierten este calor en trabajo
mecánico, es decir, en fuerza y movimiento. La transformación de energía química
en calor se hace mediante su transmisión a un medio de trabajo cuya presión
aumenta y que realiza el trabajo cuando finalmente se expande. Como medio de
trabajo se usan líquidos, que aumentan su presión de trabajo por evaporación o
gases que lo alcanzan por compresibilidad (Heinz Carl, 2005).
Para la combustión del combustible se necesita oxígeno, que se suministra con el
aire. Si la combustión se realiza dentro del motor se denomina combustión interna.
Si la obtención de trabajo mecánico se produce continuamente debe existir una
secuencia cíclica, esto es, motor de émbolos.
Generalmente los motores están constituidos por block el cual tiene ciertas
cavidades (cilindros). Cada cilindro abriga un pistón o embolo que tiene un
desplazamiento alternativo y que se conecta con un cigüeñal o eje de motor a
través de una biela , de forma que al desplazarse el pistón en el cilindro imprime
un movimiento rotatorio al cigüeñal. El combustible es quemado en el cilindro con
una cantidad determinada de aire, produciendo gases que impulsan al pistón.
Un motor de combustión interna tienen las siguientes zonas básica:
Figura. Zonas básicas de un motor de combustión interna. Fuente:
www.asifunciona.com.
Culata: zona superior del motor por la cual entra el aire y combustible al
mismo.
Bloque: es la zona intermedia del motor, contiene los cilindros dentro de los
cuales se deslizan los pistones o émbolos.
Carter: Zona inferior del motor que contiene el depósito de aceite para la
lubricación de los elementos del motor.
En estas tres zonas van instalados los siguientes elementos:
Cigüeñal
Bielas
Pistones
Inyectores
Válvulas de admisión
Válvulas de escape
Árbol de levas
Bomba de agua
Bomba de aceite
Ventilador
Radiador.
2.5.2 TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
La clasificación más general para los motores de combustión interna es la
siguiente:
Según el combustible utilizado:
-Gasolina
-Diesel
Según el funcionamiento:
-4 tiempos: el cigüeñal necesita dos vueltas, es decir, cuatro carreras del
pistón (admisión, compresión, combustión y escape) para llevar a cabo la
combustión y evacuar los gases de escape del cilindro.
-2 tiempos: el ciclo tiene lugar durante una vuelta del cigüeñal , es decir,
dos carreras del pistón.
Motores a gasolina
Estos motores se alimentan de una mezcla de aire y combustible en los cilindros,
ya sea por un carburador o un sistema de inyección. Esta mezcla se comprime y
luego se produce su ignición a partir de la chispa iniciada en una bujía. La mayoría
de estos motores son de cuatro tiempos con aplicación en los automóviles y su
funcionamiento se resume en el siguiente proceso:
1. Primer tiempo, admisión: se abre la válvula de admisión, el pistón
desciende y el cilindro se llena de una mezcla de aire y combustible.
2. Segundo tiempo, compresión: se cierra la válvula de admisión, el pistón
sube y se comprime la mezcla aire-combustible.
3. Tercer tiempo, combustión: se enciende la mezcla comprimida y el calor
generado por la combustión expande los gases que ejercen presión sobre
el pistón.
4. Cuarto tiempo, escape: se abre la válvula de escape, el pistón se desplaza
hacia arriba, expulsando los gases quemados.
La figura--- muestra este proceso y las partes de este motor a gasolina.
Figura. Motor a gasolina partes y proceso de funcionamiento. Fuente:
http://www.todomotores.cl/mecanica/el_motor.htm
Motores diesel
En los motores diesel los cilindros aspiran aire, el cual alcanza muy altas
temperaturas por el efecto de compresión, cuando se inyecta la cantidad suficiente
de combustible en la cámara de combustión, la mezcla se inflama por si misma, es
decir, no necesita una chispa para provocar el encendido de la mezcla.
La mayoría de los motores diesel son de 4 tiempos, excepto motores muy grandes
como ferroviarios o marinos son de dos tiempos.
Figura. Motor diesel con autoencendido y motor a gasolina encendido por
chispa. Fuente:
http://www.fondear.org/infonautic/barco/Motores_Helices/Motores_Diesel/
Motores_Diesel.htm
2.5.3 LUBRICACIÓN EN LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
Los aceites lubricantes para motores de combustión interna incluyen aquellos
utilizados en automóviles de turismo, vehículos comerciales y aplicaciones
estacionarias. Técnica y comercialmente, los aceites de motor son el número 1
entre los lubricantes, en el mercado mundial de lubricantes representan más del
60%. En los últimos años el desarrollo de aceites para motor se ha enfocado en la
industria de automotriz internacional, hay dos organizaciones internacionales
encargadas de clasificar la calidad mínima requerida para los aceites lubricantes
de automóviles: En Europa la ACEA y en EUA la API (Mang Theo, 2014).
ACEA y API éstas organizaciones ya fueron tratadas en un apartado anterior.
También se vieron los grados de viscosidad SAE que es especialmente para la
industria automotriz con esta clasificación SAE vienen los aceites monogrados y
multigrados. La organización ASTM (Sociedad Americana de Ensayos de
Materiales) se encarga de la descripción técnica de los lubricantes y los métodos
de ensayo de laboratorio y/o motor.
En los motores de combustión interna al trabajar en condiciones muy variadas
necesitan aceites lubricantes que cumplan con las exigencias del motor y que
tengan el menor mantenimiento posible, las funciones del lubricante en este caso
son (Shell, 2013):
Lubricar: los motores pueden perder la potencia desarrollada debido al
vencimiento de la fricción entre las partes en movimiento. Por lo tanto, el
aceite lubricante debe ser eficiente para disminuir la fricción al mínimo y
proveer una correcta película entre los aros y cilindros, tren de válvulas,
cojinetes, etc.
Refrigerar: debido al calor generado por la combustión interna, algunas
partes del motor como las bielas, pistones, válvulas, etc., alcanzan
temperaturas muy elevadas, estas piezas no pueden ser enfriadas por
agentes externos como agua o aire solo pueden ser refrigeradas por el
aceite.
Limpieza: durante el funcionamiento del motor se pueden aspirar o
presentar un gran número de contaminantes, que son dañinos para el motor
y el aceite. Contaminantes insolubles en el aceite como polvo, partículas de
desgaste y carbón que pueden bloquear filtros o promover el desgaste en
piezas, al igual las sustancias de combustión pueden ser corrosivas. Por
ello, el lubricante debe mantener limpia las superficies, suspendiendo las
partículas insolubles y protegiendo contra la corrosión.
Para cumplir con las funciones mencionadas anteriormente el lubricante debe de
cumplir con una serie de propiedades que son:
Viscosidad: es la propiedad más importante para los aceites para motores,
ya que la viscosidad cambia con la temperatura y un motor trabaja en un
amplio rango de temperaturas, desde su arranque en frio hasta la
temperatura de régimen de operación, es necesario que mantenga una
viscosidad adecuada. La norma SAE nos da unas tablas para seleccionar el
grado de viscosidad adecuado para los motores.
Índice de viscosidad: debido a que el motor opera en un amplio rango de
temperaturas es preferible que el aceite lubricante tenga un alto índice de
viscosidad. Los aceites multigrados poseen esa característica de menor
variación de la viscosidad con referencia a la temperatura que los aceites
monogrados.
Estabilidad térmica y a la oxidación: deben poseer esta propiedad porque
los motores están sujetos a altas temperaturas y batido en presencia de
aire y productos de combustión lo cual favorece la oxidación.
Antidesgaste: como el motor está sujeto a altas cargas debe tener esta
propiedad de antidesgaste para una eficiente lubricación y evitar el contacto
metal-metal.
Antiespumante: cuando el aceite se agita con el aire forma espuma la cual
si es excesiva acelera los procesos de oxidación y puede romperse la
película lubricante debido al mal funcionamiento de la bomba.
Protección a la corrosión y al herrumbre: en la combustión se generan
ácidos fuertes como el azufre y agua. Por eso el lubricante debe proteger
las superficies contra estos agentes.
2.5.4 ACEITES LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Aceites monogrado para motores a diesel y gasolina con o sin aditivos.
Aceites multigrado para motores a diesel y gasolina con o sin aditivos
Aceites semisinteticos para motores de dos tiempos, enfriados por aire o
agua, por lubricación de inyección o mezcla de aceite. Tienen bajo nivel de
humos.
Aceite mineral bajo en cenizas, para motores de dos tiempos enfriados con
aire, baja cilindrada (motosierras, scooter, etc.)
2.6 MECANIZADO DE PIEZAS
2.6.1 DEFINICIÓN
El mecanizado de piezas abarca un conjunto de operaciones de conformación
de piezas mediante la eliminación de material por arranque de viruta o
deshecho. Para el maquinado de piezas una herramienta deforma y cizalla el
material de dicha pieza, definiendo de esta manera el contorno requerido,
véase figura---
Figura. Mecanizado de piezas. Fuente: Shell, 2013.
Para el mecanizado de piezas se utilizan diversas herramientas que pueden
ser manuales, automáticas o semiautomáticas, como es el taladro, la
fresadora, el torno, etc.
El problema del mecanizado de piezas es el calor y la el rozamiento generados
durante la operación. El calor generado viene de las siguientes causas:
Energía precedente de la deformación plástica.
Del rozamiento de la viruta arrancada a la pieza cuando se desliza por la
cara frontal de la herramienta.
Rozamiento de la herramienta contra la pieza metálica que se mecaniza.
La temperatura en las herramientas pueden según Shell (2013) pueden alcanzar
hasta los 1000ºC, además de las presiones de contacto entre la herramienta y la
viruta son muy elevadas.
2.6.2 LUBRICACIÓN EN EL MECANIZADO DE PIEZAS
Los fluidos de corte o aceites de corte son productos líquidos que se adicionan al
sistema pieza-herramienta-viruta de la operación de mecanizado con el fin de
lubricar y eliminar el calor producido.
Las funciones del aceite de corte son (Shell, 2013):
Lubricar: una lubricación correcta reducirá la fricción de las superficies en
contacto, ahorrando el consumo de energía y una generación de calor
menor. También se elimina el peligro de fusión de la viruta con la
herramienta y la pieza de elaboración.
Refrigerar: enfriar la superficies permitirá que la herramienta prolongue su
vida y su filo, además de que se trabaje a mayor velocidad y avance.
Limpiar. Removiendo la viruta de metal, limaduras, etc., se lograra un mejor
acabado en la pieza.
Aumentar la producción: debido a las propiedades del aceite de corte,
permitirá un aumento de producción ya que disminuyen los tiempos de los
procesos de maquinado.
2.6.3 ACEITES DE CORTE PARA MECANIZADO DE PIEZAS
Los aceites de corte se pueden dividir en dos grupos dependiendo su base:
Base aceite: se incluyen aceites minerales y compuestos, con aditivos. Los
aditivos utilizados son los de extrema presión. Pueden ser inactivos, esto
es, que no atacan la aleación de cobre y que no contienen azufre, pueden
ser utilizados para todo tipo de metales o activos para el mecanizado de de
aceros inoxidables y materiales de alta resistencia, proporcionan una buena
terminación superficial y alargan la vida útil de la herramienta.
Base agua: hay diversos tipos. Primero están los aceites solubles, es decir,
aceites minerales que forman emulsiones con agua. Segundo están
soluciones químicas, también solubles en agua llamados fluidos sintéticos y
semisinteticos. Poseen buenas propiedades anticorrosivas y buen acabado
superficial en aplicaciones donde no se requieren lubricantes de extrema
presión.
Para seleccionar el fluido de corte se debe de tomar en cuenta:
Del material de la pieza a maquinizar: para latón, cobre y bronce se
usan aceites libres de azufre. Para el níquel y aleaciones se usan las
emulsiones. Aceros al carbono cualquier aceite. Aceros inoxidables se
emplean lubricantes al bisulfuro de molibdeno. Para aleaciones ligeras
como las de aluminio se usa petróleo.
Del material que constituye la herramienta de corte: para aceros al
carbono se emplean emulsiones para el enfriamiento. Para los aceros
rápidos se orienta la elección de acuerdo al material a trabajar. Para las
aleaciones dura como las de titanio se usan emulsiones o se trabajan en
seco.
De acuerdo al método de trabajo: para el torno ya que el operario utiliza
las manos se usan aceites puros libres de sustancias nocivas. Para el
taladro se usan aceites puros de baja viscosidad. Para el fresado
emulsiones, para el brochado aceite de altas presiones y para el
rectificado emulsiones.
.