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EL LUBRICANTE ADECUADO PARA EL TRABAJO La seccin final de este mdulo estudia dos temas importantes. Primero examinaremos los principios involucrados en la escogencia del lubricante adecuado para una aplicacin en particular. Luego miramos las pruebas que deben realizarse para evaluar el desempeo de un lubricante y asegurar que contina haciendo el trabajo esperado. Cuando usted haya estudiado la informacin clave de esta seccin ser capaz de:

Enumerar las preguntas ms importantes a ser resueltas cuando se selecciona un lubricante y explicar su significado.

Resumir los pasos a seguir en la prctica cuando se recomienda un lubricante Shell, cuando se conoce dnde se va a utilizar, cuando es una alternativa a un producto existente.

Mencionar ocho pruebas utilizadas para monitorear el desempeo de un lubricante y

resumir su relevancia. Si estudia la informacin complementaria usted ser capaz de:

Indicar los rangos de viscosidad de los aceites usados en aplicaciones tpicas.

Explicar como se selecciona en la prctica la viscosidad ptima y el grado de viscosidad de un aceite.

Revisar las propiedades y la composicin requerida de los lubricantes usados para

cojinetes, engranajes, sistemas hidrulicos y motores de combustin interna.

Describir los principios detrs de las pruebas usadas para monitorear un lubricante. LA SELECCION DE LOS LUBRICANTES Principios Varios factores deben ser tenidos en cuenta cuando se escoge un lubricante. Los ms importantes son la aplicacin especfica, las condiciones de operacin y los costos. Con estos factores en mente, el lubricante adecuado puede, en principio, ser escogido con la siguiente ayuda de la siguiente lista de chequeo: 1. Cul es la viscosidad ms adecuada a la temperatura de operacin? Hasta donde concierne a la lubricacin actual la propiedad ms importante de un lubricante es la viscosidad (o, en el caso de una grasa, su consistencia). La mejor viscosidad para una aplicacin en particular puede ser determinada mediante clculos, pero la experiencia prctica algunas veces proporciona una gua til. Muchos parmetros de diseo influyen en la escogencia final, pero el objetivo usual es seleccionar un lubricante con la mnima viscosidad capaz de soportar la carga aplicada, minimizando as el consumo de energa. Es importante recordar qu es la viscosidad a la temperatura de operacin. Por ejemplo, suponga que la lubricacin ms eficiente de un cojinete simple requiere de un aceite con una viscosidad de 10 cSt. Si el cojinete va a trabajar a 100C, el aceite debe tener una viscosidad de 10 cSt a 100C. Si por otro lado, el cojinete va a trabajar a -30C, el aceite debe tener una viscosidad de 10 cSt a -30C. Dos aceites muy diferentes son requeridos. Sus viscosidades a temperatura ambiente seran cerca de 300 cSt y 2 cSt respectivamente. 2. Cual es el ndice de viscosidad necesario?

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Es esencial seleccionar un aceite con adecuado ndice de viscosidad. Aunque la viscosidad a la temperatura normal de trabajo es crticamente importante, el lubricante tambin debe ser capaz de hacer su trabajo sobre un rango de temperatura que oscile entre la temperatura fra inicial hasta la temperatura ms caliente de operacin. No debe ser tan espeso a bajas temperaturas que la mquina no pueda ser arrancada, ni tan delgado a alta temperatura que sea incapaz de proveer una pelcula de lubricacin adecuada. 3. Qu grado SAE ISO de viscosidad de aceite es requerida? Habiendo decidido sobre la viscosidad y el ndice de viscosidad, se determina el grado de viscosidad del lubricante requerido. Esto implica, llevar a una temperatura estndar de referencia la viscosidad que se tiene a la temperatura de operacin y se puede realizar usando las tablas y grficas disponibles. El grado de viscosidad SAE o ISO puede ser entonces seleccionado. Algunas mquinas contienen diferentes componentes a lubricar, por ejemplo, las cajas de engranajes contienen engranajes y cojinetes. Algunos sistemas usan lubricantes para ms de una funcin, por ejemplo, los sistemas hidrulicos utilizan lubricantes para lubricacin y para transmitir potencia. En aplicaciones tales como stas, puede ser posible comprometerse con el grado de viscosidad escogido, de tal forma que el mismo aceite puede ser usado para todos los propsitos. En la prctica una variacin de 30 a 50 % de la viscosidad ideal es usualmente posible. As, un aceite con grado de viscosidad ISO 68 puede ser usado para cubrir el rango de viscosidades entre ISO VG 46 a ISO VG 100. 4. Cuales aditivos son necesarios? Los aceites lubricantes se deterioran durante su uso por diferentes razones. Por lo tanto la mayora de los lubricantes contienen aditivos para combatir el deterioro y extender la vida til del aceite. Los aditivos son tambin para mejorar las propiedades particulares de un aceite. Muchos aceites contienen antioxidantes, dispersantes e inhibidores de corrosin. Otros aditivos, tales como mejoradores de ndice de viscosidad, depresores de punto de fluidez, agentes antiespuma y aditivos antidesgaste, pueden ser requeridos dependiendo de la aplicacin. En comparacin a los costos del aceite base, los aditivos son unos ingredientes costosos. Por lo tanto, solamente se agregan a los lubricantes si su inclusin puede ser justificada sobre la base del mejoramiento del desempeo y de la economa en su uso. 5. Qu factores de costos necesitan tenerse en cuenta? El precio de un lubricante es claramente un factor importante, pero el precio solo no debe ser determinante para la seleccin de un aceite. Los sistemas de lubricacin de las mquinas modernas son usualmente diseados para que una gama amplia de lubricantes puedan ser usados en ellos. Es muy fcil seleccionar l lubricante ms barato que parece hacer l trabajo requerido en una aplicacin dada. Sin embargo es necesario, asegurarse que l aceite continuar lubricando eficientemente por un perodo largo de tiempo. Un aceite debe juzgarse en trminos costos totales de operacin y mantenimiento de la maquinaria por largos perodos de tiempo. As la lubricacin con un aceite barato que tiene que ser cambiado a intervalos frecuentes puede pronto volverse ms costoso que usar el aceite de precio elevado con una larga vida de servicio. Ms serio an, usar un aceite barato puede conducir a fallas mecnicas que podran costar mucho ms que el costo adicional de un lubricante de mayor valor. La lubricacin de un equipo especfico En los mdulos subsiguientes de este programa estaremos estudiando en detalle los lubricantes utilizados para propsitos especficos describiendo qu deben hacer estos lubricantes y qu propiedades deben tener. En la siguiente pgina s describen brevemente los requerimientos de lubricacin de algunas aplicaciones comunes con l fin de resaltar los principios anteriores. ESCOGER EL ACEITE ADECUADO Las viscosidades de los aceites en servicio para variedad de aplicaciones tpicas se renen en

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la siguiente tabla:

Algunos de estos tipos de aceite tienen un rango amplio de viscosidades. En general, se prefieren menores viscosidades a altas velocidades, bajas cargas y en sistemas cerrados con circulacin total de aceite.

Una grfica tpica para determinacin del grado de viscosidad ISO a 40C del lubricante requerido se reproduce abajo:

Se han diseado y publicado guas para ayudar a la seleccin de la viscosidad ptima en ampliaciones particulares. Se ilustran algunos ejemplos tpicos.

LA LUBRICACION DE UN EQUIPO ESPECFICO La lubricacin de cojinetes En cojinetes planos la funcin principal de un lubricante es reducir la friccin y actuar como refrigerante. Un aceite mineral simple es en general, completamente satisfactorio para estos propsitos.

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La adicin de los antioxidantes e inhibidores de corrosin puede ser benfica en condiciones ms exigentes. La seleccin de el aceite est determinada por la viscosidad, a no ser que l cojinete opere en un rango amplio de temperaturas. El ndice de viscosidad entonces s vuelve en un factor importante. Los aceites y grasas pueden ser usadas para lubricar cojinetes de rodillos. La grasa tiene la ventaja de proveer sellado efectivo contra la prdida de lubricante y la entrada de contaminantes. Sin embargo, el aceite es una mejor seleccin para cojinetes que operan a altas temperaturas y altas velocidades. La lubricacin de los engranajes Los engranajes abiertos son usualmente lubricados con aceites. Para asegurar que los aceites no se salgan a altas velocidades, se utilizan lubricantes viscosos conteniendo aditivos adherentes. Las grasas tambin pueden ser usadas. Los engranajes cerrados son generalmente lubricados con aceite. Siempre estn soportados por cojinetes de tal forma que l lubricante debe ser adecuado tanto para engranajes como para cojinetes. Aceites minerales sin aditivos son satisfactorios para muchas situaciones. A altas velocidades, los aceites con bajas viscosidades conteniendo antioxidantes y agentes antiespuma pueden ser requeridos. Lubricantes para engranajes con ms carga deben contener aditivos de extrema presin. Los aceites que contienen aditivos de extrema presin (EP) son utilizados para engranajes trabajando bajo las cargas ms pesadas, particularmente si s espera tener cargas de choque. Aceites hidrulicos El aceite en sistemas hidrulicos, es usado tanto para la lubricacin como para la transmisin de potencia. Debe ser lo suficientemente viscoso para lubricar las partes mviles eficientemente, pero lo suficientemente delgado para actuar como un refrigerante eficiente. Debe tener tambin buenas propiedades de liberacin de aire y resistencia a la espuma, de no ser as, la compresibilidad del aceite se incrementara y afectara su habilidad para actuar como un medio hidrulico. Una buena separacin de agua o demulsibilidad, es otra propiedad para limitar l dao causado a las vlvulas, bombas y cojinetes por l agua. Aceites minerales altamente refinados satisfacen todos estos requerimientos. Con el objeto de evitarcorrosin interna, antioxidantes e inhibidores de corrosin, son generalmente adicionados a los aceites minerales usados en sistemas hidrulicos, junto con los aditivos antidesgaste. Aceites para motores de combustin interna Los aceites para motores de combustin interna son diseados para que lubriquen, refrigeren, protejan contra la corrosin, mantengan la limpieza y ayuden al sello de los anillos del pistn en l rango de temperaturas de operacin. Los aceites multgrados para motores son formulados con una proporcin sustancial de aditivos que incluyen: Mejoradores de ndice de viscosidad para reducir l adelgazamiento del aceite a altas temperaturas, depresores del punto de fluidez para facilitar l arranque en ambientes fros, antioxidantes para prevenir la oxidacin y la formacin de lodos, agentes antiespuma para prevenir la formacin de espuma a medida que l aceite circula por el motor, inhibidores de corrosin para neutralizar los cidos formados durante la combustin, inhibidores de herrumbre para proteger las superficies lubricadas, detergentes y dispersantes para controlar la formacin de depsitos, suspender los contaminantes productos de la combustin y por lo tanto evitar l bloqueo de los conductos y los filtros, y aditivos antidesgaste para mejorar las propiedades de la lubricacin de capa lmite.

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COMPARACION DE CLASIFICACIONES DE ACEITES POR VISCOSIDAD

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RECOMENDACIONES DE LOS FABRICANTES En la prctica, los fabricantes de todo tipo de plantas y equipos normalmente especifican las propiedades y los estndares de desempeo requeridos de los lubricantes adecuados para los equipos. Una especificacin tpica puede determinar, por ejemplo, lmites de viscosidad a una o ms temperaturas, punto de fluidez, punto de chispa y propiedades de prevencin de corrosin, junto con una indicacin de los mtodos de prueba usados para determinar estas caractersticas. Frecuentemente la especificacin cubre hasta una recomendacin para usar una marca o marcas de lubricantes. Donde se tengan las recomendaciones de los fabricantes, la seleccin de stos deben estar siempre basados en ellos. Cuando no se tengan las recomendaciones de los fabricantes, el fabricante del lubricante, en conjunto con el del equipo s es necesario, aconsejar al usuario, la marca ms adecuada para aplicacin especfica. Sustituyendo un lubricante por otro El usuario del lubricante desear saber si un producto alternativo puede reemplazar una marca en uso. Tal sustitucin puede ayudar a reducir costos, mejorar la eficiencia o racionalizar el nmero de lubricantes usados. En situaciones como stas, es preferible tratar de cambiar directamente a un lubricante que tenga especificacin similar a la marca usada. Sin embargo, ese tipo de accin no puede ser tomada a la ligera. Es posible que la marca usada no sea la mejor para el trabajo y que pueda haber un mejor lubricante para la aplicacin particular que el producto directamente comparado Cuando

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se planee sustituir un lubricante por otro, es esencial considerar la aplicacin especfica en la cual se va a emplear. En la gran mayora de los casos, una recomendacin confiable s puede realizar basada en los requerimientos especificados por l fabricante. En aquellas instancias donde la informacin no es disponible, las recomendaciones deben estar basadas en una consideracin de las propiedades requeridas por l lubricante para las condiciones bajo las cuales tiene que funcionar. Puede ser necesario buscar asistencia tcnica. PROBANDO LOS LUBRICANTES Es una buena prctica tomar muestras peridicas del lubricante usado y las pruebas as efectuadas son conocidas como monitoreo de lubricantes, el cual revela informacin acerca de la condicin del aceite y del estado de la maquinaria. Algunas de las pruebas usadas son muy simples y pueden ser fcilmente aplicadas a los sistemas ms pequeos. Otras son ms sofisticadas y tienden a ser usadas solamente para monitorear mquinas ms grandes. Algunas de las pruebas ms comnmente usadas, y la informacin que puede ser obtenida de ellas son revisadas en seguida. Apariencia La apariencia de un aceite puede revelar mucho acerca de su condicin. El oscurecimiento, espesamiento y la presencia de lodo y partculas de holln, implican sobrecalentamiento y oxidacin. El agua puede afectar la apariencia del aceite, sugiriendo que la condensacin o una fuga de agua estn ocurriendo en alguna parte del sistema. Ripios de desgaste se encuentran frecuentemente durante la iniciacin de un motor nuevo, sin embargo, si se ve en un sistema viejo, puede indicar que un desgaste serio est teniendo lugar. Viscosidad Cuando se revisa la viscosidad de un aceite usado, una muestra de aceite es comparado con una muestra del mismo aceite sin usar. Cualquier espesamiento de l aceite puede ser causado por la oxidacin, por contaminantes slidos, o por otros factores. Por otro lado, l adelgazamiento de un aceite de motor sugiere dilucin de combustible sin quemar. En algunos casos, puede ocurrir tanto adelgazamiento como espesamiento y la viscosidad parece normal.

Punto de chispa La presencia de solo una pequea cantidad de combustible sin quemar en un aceite para motor, producir una marcada reduccin en el punto de chispa. Otros contaminantes inflamables harn un efecto similar. El agua y los contaminantes no inflamables tienen un efecto diferente y puede ocultar el punto de chispa. MIDIENDO LA VISCOSIDAD La viscosidad puede ser medida cualitativamente comparando l flujo de las muestras usadas y no usadas a travs de un embudo pequeo. En la prctica la viscosidad de un lquido es usualmente medida ms exactamente, tomando el tiempo del flujo a travs de un tubo pequeo o capilar. Varios instrumentos conocidos como viscosmetros, han sido desarrollados para determinar la viscosidad en esta forma. Los resultados obtenidos son frecuentemente expresados como tiempos de flujo y estn relacionados al instrumento particularmente usado, de tal forma que puede ser rpidamente convertido a centistokes usando tablas estndar.

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Un instrumento relativamente simple para medir la viscosidad es l Visgage. Este instrumento bsicamente consiste en dos tubos de vidrio que contienen una esfera de metal. Un tubo contiene un aceite estndar de viscosidad conocida y otro es llenado con l aceite de prueba. Las viscosidades de los dos aceites son comparadas, inclinando el instrumento y permitiendo que las dos esferas caigan suavemente a travs de los aceites. Cuando la esfera que lidere llegue primero al punto premarcado, l instrumento es llevado a la posicin horizontal y la viscosidad del aceite bajo prueba puede ser leda en la escala opuesta a la posicin de la otra esfera. El Visgage no es adecuado para medir la viscosidad de lquidos opacos, tales como aceites severamente contaminados u oxidados debido a que la esfera no puede ser vista a travs del aceite oscuro.

Prueba de contaminacin por agua La prueba ms simple para agua involucra l calentamiento del lubricante por encima de 100C. Si hay agua presente, hierve y causa que el agua crepite. Pruebas ms precisas consisten en tratar el aceite con un qumico que reacciona con el agua produciendo hidrgeno, o destilando el agua del aceite usado utilizando un sistema de solvente. Acidez y basicidad La acidez de un lubricante puede ser expresada en trminos de su nmero cido, la cantidad de lcali necesaria para neutralizarlo. Similarmente, la basicidad puede ser expresada en trminos de nmero base, la cantidad de cido necesaria para neutralizarlo. La oxidacin de un aceite genera productos cidos y la evaluacin del nmero total cido (TAN) da por lo tanto una indicacin del deterioro del aceite en servicio. En motores diesel, la combustin del combustible libera componentes cidos de azufre, los cuales pueden causar corrosin y oxidacin del aceite del motor. Los aditivos detergentes proporcionan una reserva alcalina para neutralizar tales

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cidos y la evaluacin del nmero base total (TBN) da una importante informacin del grado de agotamiento de tales aditivos. Pruebas de manchas de aceite Una gota de aceite es colocada sobre una hoja de papel especial para manchado y se deja que se disperse. Un aceite nuevo dar una mancha transparente uniforme y amarillo plido. Un aceite conteniendo contaminantes mostrar una mancha con grnulos, punto caf o negro o anillos. La apariencia en particular de la mancha depende de la cantidad o tipo de contaminantes. Espectroscopio infrarrojo Muchos productos de la oxidacin contienen un grupo qumico llamado el grupo carbonil, el cual absorbe la luz infrarroja de una longitud de onda caracterstica. Esta propiedad puede ser usada para revisar la oxidacin. Anlisis espectrogrficos El anlisis espectrogrfico del aceite (SOA) es una tcnica sofisticada que permite que los elementos presentes en l aceite sean identificados y sus concentraciones sean determinadas. Puede ser usada para indicar las causas de la contaminacin y el desgaste. Por ejemplo, la presencia de silicio sugiere que polvo a barro le estn entrando al aceite; cobre, plomo y estao estn posiblemente asociados con desgaste de cojinetes.

EL ANALISIS ESPECTROGRAFICO DE ACEITES El anlisis espectrogrfico de aceites est ba sado en el principio que cuando un qumico es calentado a una temperatura muy alta, ste emite luz. Las ondas de la luz que son emitidas dependen de la naturaleza de los tomos en el compuesto qumico. Cada elemento emite un espectro caracterstico con una determinada longitud de onda y la intensidad de la emisin es proporcional a la cantidad de elemento presente. En los modernos equipos usados para l anlisis espectrogrfico, el aceite es rociado dentro de un plasma de gas argn a alta temperatura. El aceite y cualquier elemento en l es vaporizado y emite su espectro caracterstico. El espectro es analizado electrnicamente y una computadora imprime los detalles de los elementos presentes y sus concentraciones virtualmente espontneas. RESUMEN DE LA SECCION CUATRO En principio la seleccin de un lubricante para una aplicacin en particular puede estar basada en la siguiente lista de preguntas: 1. Cul es la viscosidad ms adecuada a la temperatura de operacin? 2. Qu ndice de viscosidad es necesario? 3. Cual es el grado ISO de viscosidad requerido (o SAE para uso automotriz)? 4. Qu aditivos son necesarios? 5. Qu factores de costos son necesarios considerar?

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En la prctica, la seleccin de un lubricante para una aplicacin en particular est basada en las recomendaciones del fabricante del equipo en el cual el lubricante va a ser utilizado.

Un lubricante no debe ser recomendado o sustituido por otro producto solo sobre la base

que los dos lubricantes tienen propiedades y usos similares. Es esencial que el lubricante que s recomienda sea adecuado para la aplicacin en particular.

Un nmero de pruebas pueden ser llevadas a cabo para monitorear l desempeo de los

lubricantes. Estas evalan tanto las condiciones del aceite como del equipo lubricado.

Las pruebas de aceites ms importantes utilizadas para monitorear lubricantes incluyen: Apariencia, viscosidad, punto de chispa, contaminacin con agua, nmero base, pruebas

de manchas, espectroscopio infrarrojo y anlisis espectrogrfico de aceite.