Fundamentos Básicos de Lubricación. Tribología Los Objetivos de la Tribología son el estudio y la reducción de la fricción y del Desgaste entre superficies.

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1 Fundamentos Básicos de Lubricación

2 Tribología Los Objetivos de la Tribología son el estudio y la reducción de la fricción y del Desgaste entre superficies en Movimientos: Fricción: puede ser Sólida ó Fluida. Al nivel microscópico, las superficies de las piezas de las maquinarias aparecen como una cordillera, con cumbres (asperezas), y valles (hendiduras, rasguños)

3 ¿Qué es lubricación? Es la tarea de aplicar un fluido (lubricante) entre dos superficies en movimiento para reducir su contacto. El fluido debe ser bien seleccionado para la aplicación, aplicado en la cantidad y momento adecuado; por una persona conocedora. Nota: Lubricación es cualquier procedimiento que tenga el efecto de reducir la fricción o el desgaste. Fricción: resistencia al movimiento encontrado al deslizarse. Desgaste: pérdida o destrucción del material de una superficie.

4 Tipos de Fricción Fricción – Es el resultado del contacto de las asperezas cuando una superficie se desliza a través de otra bajo una carga de trabajo. Una película de aceite para separar las superficies de contacto. Para separar las superficies de contacto, la película de aceite debe tener un ESPESOR Determinado. = Espesor de Película / Aspereza de la Superficie = Espesor de Película / Aspereza de la Superficie Rugosidad (aspereza) de la Superficie Pequeña Grande = = 0-1 Lubricación Límite 1-4 Lubricación Mezclada 1-4 Lubricación Mezclada 4 Lubricación Hidrodinámica (película completa) (película completa) determina los diferentes sistemas de lubricación: determina los diferentes sistemas de lubricación:

5 Tipos de películas Reductoras La película reductora de fricción consistir de: -Líquida (fluidos, principalmente productos derivados del petroleo) - Sólida (ej. Grafito / molibdeno) Los productos derivados del petróleo son ideales para la lubricación, debido a su buena relación con los metales.

6 Elaboración de los lubricantes

7 Lubricante Un lubricante es una sustancia líquida, sólida o plástica que controla la fricción y el desgaste mediante la aplicación de una capa reductora de fricción entre las superficies en contacto dinámico. Lubricante = Base + Aditivos Un aceite Lubricante se compone de: aditivos Antioxidantes Inhibidores de corrosión aditivos anti espuma aditivos que refuerzan la película de aceite aceite mineral

8 Lubricante Bases Minerales Sintéticas

9 Bases lubricantes Minerales Parafínicas Nafténicas Sintéticas Hidrocarburos sintetizados (SHC) Esteres

10 Bases lubricantes minerales Extracción de petróleo Refinación Bases lubricantes minerales

11 PRODUCTO FINAL ACEITE BASE SOLVENTE NEUTRO Cómo se produce el aceite base RESIDUO TORRE ATMOSFERICA PETROLEO CRUDO COMBUSTIBLE * Cada corte es enviado a diferentes torres separadamente EXTRACCION DE SOLVENTES TORRE DE EXTRACCION SOLVENTE (Remueve Aromáticos) UNIDAD DESCERADORA CERA HIDROGENO (Remueve Ceras) TORRE DE HIDRIFINALIZADO NAFTA (Remueve compuestos de Naftas) * * * RESIDUO DESASFALTADOR ASFALTO TORRE DE VACIO SOLVENTE * CORTES DE ACEITE BASE *

12 Parámetros de Calidad Propiedades fundamentales del “Base Stock” 1.Viscosidad - espesor 2.Lubricidad - Capacidad par soportar la carga de trabajo 3.Indice de Viscosidad - Relación viscosidad / temperatura 4.Punto de Inflamación - Temperatura de inflamación 5.Punto de verter - Temperatura necesaria para fluir 6.Estabilidad térmica 7.Desimulsifilidad 8.Anti espuma 9.Compatibilidad con aditivos 10.Solubilidad con aditivos La calidad y rendimiento de los lubricantes depende mucho de las propiedades del aceite base

13 Cinco características claves de aceites bases Propiedad Características definidas Métodos ASTM ViscosidadLey de viscosidad del aceiteD-445 Indice de viscosidad Relación viscosidad - temperaturaD-2270 Gravedad específica densidad del aceite relativa al aguaD-1298 Punto de Inflamación Volatilidad a altas temperaturas y propiedades de inflamación D-92/D93 Punto de vertido Comportamiento de la fluídez del aceite a temperaturas bajas D-97/IP15

14 Aditivos Aditivos que agregan “nuevas” cualidades necesarias para aplicaciones especificas : Detergentes / Dispersantes Antidesgaste/ Modificadores de Fricción Reserva Alcalina Aditivos que mejoran cualidades existentes en el aceite. VII: Mejoradores de Indice de Viscosidad. Depresores de Punto de escurrimiento Demulsificadores Antiespumantes Aditivos que protegen al aceite del ambiente agresivo: Antioxidantes. AntiCorrosivos y AntiHerrumbres. PAQUETE DE ADITIVOS ACEITE DE 1970 ACEITE DE 1999 95% 5% 75% 25% Hoy hasta 33%

15 Paquete de Desempeño (13%) 20% 9% 4% 3% 1% 0% 62% DispersanteDetergenteAntidesgaste Modificador de FricciónAntioxidanteDepresor del Vertido Inhibidor de CorrosiónDemulsificadorAntiespuma Ejemplo: Aceite típico para motor Diesel (SAE 15W-40)

16 Aditivos Aditivos Comunes en Aceites Lubricantes

17 Aditivos

18 Aditivos

19 Funciones y Características de los Lubricantes

20 Funciones básicas del lubricante Minimizar el desgaste. Separa las superficies en movimiento relativo A través de una película lubricante apropiado Principalmente durante el arranque Evita el contacto metal a metal Minimizar la fricción Tiene baja resistencia interna, baja fricción del fluído Establecer un efectivo sellado Llenando los juegos o huelgos entre: Pistones y camisas Anillos de pistón y ranuras de pistón Paletas de una bomba y la carcaza Refrigerar Buena conductividad térmica Provee un alto caudal circulante Mantener el equipo limpio. Mantener a los contaminantes en suspensión. Prevenir la corrosión y la herrumbre.

21 Viscosidad Es la resistencia de un líquido al fluir La selección de viscosidad es fundamental para la vida del motor. Mayor viscosidad Menor viscosidad

22 Factores que afectan la viscosidad TemperaturaPresión Mayor temperatura implica Menor viscosidad Temperatura Viscosidad Presión Mayor presión implica Mayor viscosidad La influencia de ambos Factores es muy FUERTE El esfuerzo de corte afecta también a la viscosidad (FLUIDOS NO-NEWTONIANOS)

23 Temperatura vs. Viscosidad 020406080100120140 020406080100120140 DIAGRAMAS VISCOSIDAD - TEMPERATURA VISCOSIDAD CINEMATICA DOBLE LOG. DE LA VISC. CINEM. TEMPERATURA (°C ) IV =95 IV = 135  EL INDICE DE VISCOSIDAD (IV) ES UN NUMERO EMPIRICO QUE INDICA EL EFECTO DEL CAMBIO DE TEMPERATURA SOBRE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE  ALTO “IV” SIGNIFICA MENOS CAMBIO DE VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA

24 Fluidez y temperatura 1.5 cSt 300 cSt 6 cSt SAE 15W-40 1200 cSt 100°C 20°C 290°C 0° C 150 °C SAE 40 15 cSt 1.2 cSt 600 cSt 5 cSt 3700 cSt TEMPERATURA (°C) VISCOSIDAD (cSt)

25 Ventajas a altas temperaturas - 200-350 C - 80-150 C - 40- 70 C - 40-50 C - 90-120 C Viscosidad Temperatura 100°C 290°C 150°C MAYOR PROTECCION : PELICULA MAS RESISTENTE BOMBEABILIDAD EQUIVALENTE BOMBEABILIDAD EQUIVALENTE 5W-40 10W-40 15W-40 40 MEJOR SELLADO MENOR CONSUMO MAYOR PROTECCION MENOR FRICCION

26 Ventajas a bajas temperaturas ¡ EL EJE DEL TURBO GIRA A UNAS 140000 rpm ! LA RÁPIDA LLEGADA DEL ACEITE EN EL ARRANQUE ES DEFINITIVA 100°C 20°C 1.2 cSt 1.5 cSt 15 cSt 600 cSt 300 cSt 290°C 0° C VISCOSIDAD (cSt) TEMPERATURA (°C) 6 cSt 5 cSt 150 °C SAE 40 SAE 15W-40 3700 cSt 1200 cSt

27 Clasificación SAE J300 DEC95 GRADO SAE 10W 15W 20W 25W 6021.9 - 26.1 3.7 min 0W 5W 20 30 50 BAJA TEMP- 60,000 cP max at - 40°C 60,000 cP max at - 35°C 60,000 cP max at - 30°C 60,000 cP max at - 25°C 60,000 cP max at - 20°C 60,000 cP max at - 15°C KV 100°C 3.8 min 4.1min 5.6 min 9.3 min 5.6 - 9.3 9.3 - 12.5 12.5 - 16.3 16.3 - 21.9 VISCOSIDAD (CCS) (cP) (MRV), CENTIPOISE (cP) cSt BOMB. A BAJA TEMP. VISC. 2.6 min 2.9 min 3.7 min 12.5 - 16.3 2.9 min 3.7 min VISCOSIDAD A ALTA TEMP. Y ALTO CORTE a 150°C, 10 6 s -1 (cP) 3250 cP max. at - 30°C 3500 cP max. at - 25°C 3500 cP max. at - 20°C 3500 cP max. at - 15°C 4500 cP max. at - 10°C 6000 cP max. at - 5°C 40 (0W-40, 5W-40 and 10W-40 GRADES) 40 (15W-40, 20W-40, 25W-40 AND 40 GRADES) START STOP TIMING MARKS HIGH TEMP (>0°C), LOW SHEAR RATE KINEMATIC VISCOSITY HIGH TEMP., HIGH SHEAR 150°C SMALL GAP HIGH SPEED ROTOR HIGH TEMP, HIGH SHEAR RATE +°C - °C 0°C LOW TEMP, HIGH SHEAR RATE COLD CRANKING SIMULATOR HIGH SPEED ROTOR LOW TEMP, LOW SHEAR RATE MINI ROTARY VISCOMETER

28 Diferentes Clasificaciones de Aceites Lubricantes

29 Grado de Viscosidad ISO para Aceites Industriales

30 Grados de Viscosidad SAE Para Aceite Motor

31 Grados de Viscosidad SAE (Aceite de engranajes Automotrices)

32 Grados de Viscosidad (Aceite de engranajes Industriales)

33 Comparación de Viscosidades

34 Solo tres tipos de elementos de máquinas son Lubricados? Cojinetes Engranajes Cilindros Las mas complejas maquinas o equipos son una combinacion de esos 3 elementos, y nada mas! Sabe Ud. que …