abc de la lubricacion conocimientos básicos 2
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ABC de la lubricaciónConocimientos básicos
¿Cuando nace la lubricación?
La necesidad de lubricar nace cuando el hombre inventa la 1ºMáquina (1º rueda hace 5500 años).
En ese acto aparece: La ciencia de los materiales, el diseño, lafabricación, la mantención y la lubricación de los mecanismos.
Además toma conciencia de lo que más adelante se conociócomo roce. Su manejo tendrá como resultado los avances dela tecnología.
El mundo que conocemos no sería factible sin el roce.
Como ha contribuido el roce
El control del roce ha permitido desarrollar nuestra civilización.
El mantener el roce bajo control, el desgaste y el consumo energético asociado es toda una ciencia.
Esta ciencia se denomina TRIBOLOGÍA.
Para mantener el roce bajo control se necesita:
Un buen diseño
Materiales adecuados y buena manufactura
Lubricantes
Evolución de la Rueda
¿Qué se necesita para lubricar?
Para lubricar en forma hidrodinámica se necesitan que se cumplan tres condiciones:
Abastecimiento de lubricante
Superficies convergentes
Velocidad adecuada
Estas condiciones se dan en gran parte delos mecanismos, salvo en algunos casos.
Tipos de lubricantes disponibles.
La lubricación de un componente se puedeefectuar con : Líquidos
Sustancias pastosas o semi pastosas
Gases y
Sólidos
Entre las sustancias liquidas encontramos losaceites de base mineral, recicladas o sintéticas,en las pastosas las grasas de diverso tipo y entrelas solidas elementos como el grafito, teflón,bisulfuro de molibdenos entre otras.
Evolución de la lubricación.
La tecnología de la lubricación desde sus inicios hastabien entrado el periodo de la revolución industrial semantuvo casi sin cambios.
Los lubricantes derivados de petróleo aparecen reciéndespués de 1850 y los sintéticos se comienzan a empleardespués de la II Guerra Mundial.
La I y II GM tuvieron un fuerte impacto no solo en eldesarrollo de maquinaria si no que también en todos loselementos asociados, lubricantes, materiales, métodosde fabricación, etc.
El Roce
La lubricación la empleamos para mantener el roce bajocontrol. La eficiencia de este control en buena parte se debe alos lubricantes que empleamos en esta tarea.
Aspectos básicos que se deben considerar.
El roce estático es máximo.
El roce dinámico es menor que el roce estático
Todas las superficies son rugosas.
Flujo del Lubricante
Los aceites operan bajo flujo laminar.
Los espesores de película son muy bajos de 1 a unos pocos micrones de espesor.
El abastecimiento de lubricante debe ser constante.
La limpieza del fluido es vital.
EVOLUCIÓN DE LA PELÍCULA LUBRICANTE
• En todo equipo que esté afecto a lubricaciónbajo régimen hidrodinámico, la películalubricante y el roce pasan por tres etapas, quese ejemplifican con las luces de un semáforo.
Estado Roce Película lubricante
Etapa Roja Máximo Capa Limite, Película Delgada, de
Frontera, Marginal
Etapa Amarilla Menor Mixta
Etapa Verde Mínimo, solo él del lubricante Hidrodinámica
Películas delgadas, Marginales, de frontera, Capa límite…..
• ZONA ROJA
La velocidad de las
piezas no permite
que el lubricante las
mantenga
separadas.
Existe contacto
metal con metal.
Roce máximo.
Desgate máximo
Consumo de
energía máximo.
Requiere de muy
buen nivel de
protección y EP”
Extrema Presión”
Necesita lubricante.
Películas Mixtas• ZONA AMARILLALa velocidad de las
piezas no permite
una adecuada
separación entre las
superficies.
Contacto entre las
asperezas mayores..
Existe contacto metal
con metal.
Roce menor, pero
considerable.
Desgate menor.
Menor consumo de
energía.
Requiere de muy
buen nivel de
protección AW “
Antidesgaste”
Necesita lubricante.
Películas Hidrodinámicas• ZONA VERDE
La velocidad entre las
piezas, permite un
adecuada separación
de ellas.
El lubricante es capaz
de soportar la carga.
Desgaste limitado a
roce erosivo.
Consumo de energía
mínimo.
Superficies flotan
sobre una película de
aceite gruesa.
Una película muy
viscosa puede generar
calor.
¿Cómo funcionan en realidad los descansos? Curva de Stribeck
La curva de Stribeck indica que el
espesor de película no solo está
relacionado con el roce y la velocidad,
sino que con la viscosidad del
lubricante usado, la velocidad y la
carga.
Dado que la carga es un factor
inversamente proporcional, ligeros
incrementos de carga pueden tener un
efecto dramático en el espesor de
película y en la generación de roce.
Espesor de película = ( Viscosidad x velocidad / carga)
Ejemplos
Zona Roja
Paradas y partidas en todo equipo.
Movimiento alternativo.
Movimiento de oscilación.
Zona Amarilla
Durante el proceso de paradas y partidas
Engranajes rápidos
Zona Verde
Ejes de motores eléctricos.
Ejes de turbinas.
Efectos de la viscosidad en el roce fluido
Aumento de la viscosidad (ISO 32 a 46 a 68 e ISO 100)
Aumento de espesor de película, del roce y consumo de energía
Aceites sellantes de fugas, reopécticos
Comportamiento de cierto tipo de
fluidos los cuales a medida que están
sometidos a un fenómeno de tensión de
corte (agitación) van aumentando su
viscosidad en el tiempo.
Esto permite que sellen los orificios,
grietas o ductos por donde fluyen.
Los lubricantes
Bel-Ray MA-1500
Bel-Ray Molylube MA-1500
Special
Bel-Ray No-Tox Semi-Fluid
Lubricant entre otros tienen este
comportamiento.
VISCOSIDAD
Viscosidad
Propiedad más importante de los lubricantes.
Es la resistencia a fluir de un fluido a través de un orificio calibrado en un tiempo.
Se controla a 40 y/o 100ºC
Unidad de medida Centistoke, cSt
Es un factor de diseño del equipo.
La viscosidad estándar se mide de acuerdo a ASTM D-445 que evalúa la viscosidad en cSt a 40 y/0 100ºC.
Existen otras unidades de medida tales como los: ºR, grados Redwood ªE, Grados Engler SSU, Segundos Saybolt
Universales
Viscosidad
La unidad en que se expresa la viscosidad es el centistoke(mm2/seg), cSt.Submúltiplo de stokes, es decir, la unidad de medida de la viscosidad cinemática de un fluido en el sistema cegesimal. Equivale a la centésima parte de un stokes y se emplea mucho en el caso de aceites lubricantes.Unidad de medida de la viscosidad cinemática, es decir, la relación entre la viscosidad dinámica (en poise) y el peso específico del fluido, que generalmente suele ser un lubricante.Para realizar estas mediciones, suelen emplearse normalmente los viscosímetros de tipo Ostwald. Con dichos aparatos, se hace pasar por un capilar una cantidad fija de líquido; el valor en segundos del tiempo empleado multiplicado por una constante característica del aparato da el valor de la viscosidad cinemática.
La viscosidad SIEMPRE debe ir asociada a una temperatura.
La densidad no tiene relación alguna con las viscosidad.
Escalas de viscosidad
La estandarización internacional reconoce tres escalas de viscosidad y una especificación.
Escalas
SAE para aceites de motor. (SAE 10w-40, 40, 50, etc.). SAE para aceites de transmisiones. (SAE 80W-90, 90, 140, etc.).
Mide la viscosidad a 100ºC y ese resultado determina en grados SAE del lubricante. Para los grados W se requieren valores a bajas temperaturas.
ISO. Escala de viscosidad para los aceite industriales. Mide la viscosidad en
cSt a 40ºC. Valores en rangos.
AGMA. Especificación de lubricante para engranajes industriales asimilada a la
escala ISO.
Escala SAE de motorSAE Viscosity Grades for Engine Oils
a — SAE J300 Dec 99
Low Temperature Viscosities High-Temperature Viscosities
Low Shear Rate
Kinematicd (cSt) at
100°CSAE
Viscosity
Grade
Crankingb (cP)
max at temp °C
Pumpingc (cP) max
with no yield stress
at temp °C min max
High Sheare Rate (cP)
at 150°C min
0W 6200 at -35 60,000 at -40 3.8 — —
5W 6600 at -30 60,000 at -35 3.8 — —
10W 7000 at -25 60,000 at -30 4.1 — —
15W 7000 at -20 60,000 at -25 5.6 - —
20W 9500 at -15 60,000 at -20 5.6 — —
25W 13,000 at -10 60,000 at -15 9.3 — —
20 — — 5.6 <9.3 2.6
30 — — 9.3 <12.5 2.9
40 — — 12.5 <16.32.9 (0W-40, 5W-40,
10W-40 grades)
40 — — 12.5 <16.33.7 (15W-40, 20W-40,
25W-40, 40 grades)
50 — — 16.3 <21.9 3.7
60 — — 21.9 <26.1 3.7a All values are critical specifications as defined by ASTM D 3244 (see text, Section 3).
b ASTM D 5293
c ASTM D 4684 (see also Appendix B and text Section 4.1): The presence of any yield stress detectable
by this method constitutes a failure regardless of viscosity.d ASTM D 445
e ASTM D 4683, ASTM D 4741, CEC-L-36-A-90
Grados de viscosidad SAE Militares
Military Grades — MIL-PRF-2104G
Property Method 10W 30 40 15W-40
Kinematic Viscosity (cSt) at 100°C
min
max ASTM D 445
5.6
<7.4
9.3
<12.5
12.5
<16.3
12.5
<16.3
Apparent Viscosity (cP)
min
max ASTM D 5293
6600 at -30
7000 at -25
—
—
—
—
7000 at -25
7000 at -20
HTHS Viscosity (cP) min ASTM D 4683 2.9 — — 3.7
Pumpability, 60,000 cP max at
temp °C ASTM D 4684 -30 — — -25
Viscosity Index, min ASTM D 2270 — 80 80 —
Flash Point (°C) min ASTM D 97 205 220 225 215
Evaporative Loss (%) max ASTM D 5480 18 — — 15
Grados SAE de TransmisionesAutomotive Gear Lubricant Viscosity Classifications — SAE J306
Kinematic Viscosity at 100°C
(cSt)3SAE Viscosity
Grade
Max Temperature
for Viscosity of
150,000 cP (°C)1,2
min4
max
70W -555
4.1 —
75W -40 4.1 —
80W -26 7.0 —
85W -12 11.0 —
80 — 7.0 <11.0
85 — 11.0 <13.5
90 — 13.5 <24.0
140 — 24.0 <41.0
250 — 41.0 —1Using ASTM D 2983.
2Additional low-temperature viscosity requirements may be appropriate for fluids intended for use in
light-duty synchronized manual transmissions.3Using ASTM D 445.
4Limit must also be met after testing in CEC L-45-T-93, Method C (20 hours).
5The precision of ASTM D 2983 has not been established for determinations made at temperatures below
-40°C. This fact should be taken into consideration in any producer-consumer relationship.
Papel para graficar las viscosidades.
Índice de viscosidad (IV)
Es un hecho conocido que la viscosidad varía con la temperatura.Cuando la temperatura sube, la viscosidad baja. Estos cambios varían de un producto a otro
dependiendo de los aceites base utilizados y de los aditivos.
¿Cómo informar estos cambios?Se informan reportando el INDICE DE VISCOSIDAD.
¿Cómo se determina el IV?Este índice se calcula a partir del valor de la viscosidad cinemática en cSt obtenida a 40 y 100ºC de cada aceite lubricante. Estos valores se procesan de acuerdo a lo especificado en la norma ASTM D2270
Indicé de Viscosidad
Rangos generales
Aceites minerales de base Nafténica 0 a 30
Aceites minerales de base parafínica entre 80 y 100
Aceites minerales súper refinados valores por sobre 120.
Aceites minerales multigrados (motor) entre 130 y 150
Aceites sintéticos. Valores variables de acuerdo al tipo de aceite base sintético empleado entre 80 a 300 o más.
Ejemplo de Indicé de Viscosodad distintos
Efecto de la temperatura
Cuando el lubricante está expuesto a temperatura ymás aún a agitación se producen algunosimportantes cambios químicos, llamados OXIDACIÓN,no herrumbre que es lo que normalmentedenominamos oxido.
Estos cambio son: Incremento de la viscosidad Aumento de los niveles de acidez. Cambio de color Si el fenómeno es muy agresivo, se polimeriza
rápidamente, carbonizándose, lo que forma depósitos abrasivos.
Lubricantes Bio degradables
Reduce el impacto al medio ambiente.
Cualquier derrame se trata de la misma formaque al producirse con un lubricanteconvencional.
El tratamiento de lubricante derramado osuelo contaminado es más fácil. Reduce elcosto.
Está en concordancia con las normas ISO14.000
Selección del lubricante a usar
Los siguientes son factores que deben considerarse.
Recomendaciones y/o restricciones impuestas por la autoridad (Ej. Uso de lubricante sanitario).
Recomendaciones, restricciones y obligaciones impuestas por los clientes.
Recomendaciones y restricciones impuestas por el fabricante del equipo (OEM “Equipo de Manufactura Original”).
Considerar los que el usuario requiere y lo que espera que se le suministre.
Almacenamiento & Manejo
Mantener los envases bien cerrados
Almacenar en área segura de acuerdo a la normativa vigente. Bodegas ventiladas. Lubricantes sanitarios totalmente segregados de lubricantes industriales.
Evitar derrames al subsuelo o desagües.
Almacenar fuera de áreas de chispas o llamas.
Prestar debida atención al etiquetado, en especial a las hojas de seguridad (HDS).
Etiqueta
Hojas de seguridad
Las Hojas o HDS o MSDS está reguladaspor la norma chilena NCh Nº 2245 of2003.
Cada HDS consta de 15 secciones.
Cada sección entrega información a losorganismos de emergencia de cuáles sonlas formas y precauciones que se debentener en caso de derrames, contacto conpersonas, con el medio ambiente,incendios, derrames, etc.
Recomendaciones
Use protector ocular y guantes al manejar lubricantes.
Almacenar los lubricantes en envases adecuado y marcados.
Lávese las manos antes de manipular alimentos y/o consumirlos
Lávese las manos ANTES de ir al baño.
No generar derrames al piso o al suelo.
Con un derrame proceder de acuerdo a los procedimientos establecidos.
¿Como aplicar el lubricante?
• El suministro al punto de lubricante se puede hacer de forma:
– Manual
– Mediante dispositivos manuales al punto.
– Mediante sistemas centralizados de lubricación.
– Mediante sistemas automáticos individuales al punto.
• Cada sistema se implementará en función de la complejidad de los puntos, los riesgos que implica aplicar el lubricante y la cantidad de puntos a lubricar.
Dosificación y frecuencia de lubricación
La cantidad de lubricante al punto está especificada porel fabricante del equipo.
Estas cantidades es posible calcularlas y revisar larecomendación del fabricante de acuerdo a necesidad.
La frecuencia de cambio también está establecida por elfabricante del equipo.
Modificar estas frecuencias es difícil y requiere deestudios extensos.
El lubricante mantiene y transporta los contaminantes.
Frecuencias de re lubricación
Factores que intervienen Tipo de máquina.
Condición de operación
Condiciones ambientales
Criterios de mantenimiento
Frecuencia de re lubricación y de inspección del punto.
Sistemas de aseo de los equipos
Capacidad del lubricante para el servicio propuesto.