Fundamentos de Lubricación
Propiedades de Aceites Lubricantes En esta sección aprenderemos lo basico sobre aceites lubricantes. Vamos a comenzar con las propiedades de los aceites minerales y sintéticos. Estas propiedades son:
1. Viscosidad Viscosidad,, 2. Estabilidad Termica, 3. Estabi Estabilida lidad d a la oxidacion, 4. Punto de fluidez, fluidez, 5. Demulsibilid Demulsibilidad, ad, 6. Punto de ignición ignición y 7. Punto de inflamación inflamación..
Propiedades de Aceites Lubricantes En esta sección aprenderemos lo basico sobre aceites lubricantes. Vamos a comenzar con las propiedades de los aceites minerales y sintéticos. Estas propiedades son:
1. Viscosidad Viscosidad,, 2. Estabilidad Termica, 3. Estabi Estabilida lidad d a la oxidacion, 4. Punto de fluidez, fluidez, 5. Demulsibilid Demulsibilidad, ad, 6. Punto de ignición ignición y 7. Punto de inflamación inflamación..
Propiedades de Aceites Lubricantes 1. Viscosidad La primer propiedad de los lubricantes es la viscosidad. Viscosidad es la resistencia interna del aceite para fluir. Viscosidad es la propiedad mas importante de los lubricantes. Algunas de sus funciones mas importantes son: 1. Formar Formar una película lubricante lubricante,, 2. Enfriar Enfriar los componente componentes, s, y 3. Sellar y controlar controlar el consumo de aceite. Analicemos mas a fondo la importancia de la viscosidad del lubricante.
Propiedades de Aceites Lubricantes Reconociendo las designaciones de viscosidad Cada uno de los siguientes grupos miden la viscosidad con su propia escala:
Abreviación Abrevia ción
Nombre del Grupo
Que clasifica el grupo:
AGMA
American A merican Gear M ear Manufacturers Association
Aceites para engranes industriales
SAE
Society of A Society of Automotive Engineers
Aceites automotrices para motor/engranes
SUS
Saybolt Universal Seconds Saybolt
Todos los lubricantes
ISO
International Standards Organization
Lubricantes industriales
cSt
Centist Centi stokes okes
Todos los lubricantes
Grados de viscosidad ISO
La International Standards Organization (ISO) clasifica la viscosidad de los lubricantes industriales. El sistema de clasificación ISO es una serie de grados de viscosidad del lubricante (VG), basados en la viscosidad cinemática a 40°C. La viscosidad es medida en mm2/sec (equivalente a cSt).
Grado de clasificación de viscosidad ISO ISO VG
MID-POINT 2 -1
LIMITS, KV 40°C
KV 40°C, mm s
Min.
Max.
ISO VG 2
2.2
1.98
2.4
ISO VG 3
3.2
2.88
ISO VG 5
4.6
ISO VG 7
ISO VG
MID-POINT 2 -1
LIMITS, KV 40°C
KV 40°C, mm s
Min.
Max.
ISO VG 100
100
90
110
3.52
ISO VG 150
150
135
165
4.14
5.06
ISO VG 220
220
198
242
6.8
6.12
7.48
ISO VG 320
320
288
352
ISO VG 10
10
9
11
ISO VG 460
460
414
506
ISO VG 15
15
13.5
16.5
ISO VG 680
680
612
748
ISO VG 22
22
19.8
24.2
ISO VG 1000
1000
900
1100
ISO VG 32
32
28.8
35.2
ISO VG 1500
1500
1350
1650
ISO VG 46
46
41.4
50.6
ISO VG 2200
2200
1980
2420
ISO VG 68
68
61.2
74.8
ISO VG 3200
3200
2880
3520
Clasificación AGMA La American Gear Manufacturers Association (AGMA) •
Establece los estándares para oxidación, carga y demulsibilidad para lubricantes de engranes.
•
Define la viscosidad de los lubricantes empleando los grados de viscosidad ISO.
•
Especifica los tipos de lubricantes para engrane por pruebas de desemeño y composición.
•
Identifica tres categorías principales de lubricantes de engranes: Inhibidos Antidesgaste Compuestos
Clasificación AGMA (cont.) Número AGMA
Grado de Viscosidad ISO
1 2, 2EP 3, 3EP 4, 4EP 5, 5EP 6, 6EP 7 comp, 7EP 8 comp, 8EP
46 68 100 150 220 320 460 680 1000
8A comp
EP significa que contiene aditivos de Presión Extrema para trabajo pesado. "comp" significa contenido de Ácidos Grasos para reductores Sinfin-Corona
Sistema SAE Motores Número SAE 5W 10 W 20 W 20 30 40 50
Viscosidad cSt o
A - 18 C A - 100oC Min - Max Min - Max 871 1307 2614 2614 10468 5.75 9.65 9.65 12.98 12.98 16.82 16.82 22.75
Lubricantes para Motores a Gasolina Clasificación de Servicio API Sistema de Clasificación “API”
Para servicio de Motores a Gasolina DESIGNACION DE LETRA
DESCRIPCION
SA* SB*
ACEITE SIN ADITIVOS ACEITE CON ANTIOXIDANTES Y ANTIDESGASTE SIN DETERGENTES PROTECCION CONTRA LODOS, DESGASTE Y CORROSION. PARA VEHICULOS1967 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION QUE SC, PARA VEHICULOS 1971 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION QUE SD, PARA VEHICULOS 1980 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION CONTRA LA OXIDACION Y EL DESGASTE, PARA VEHICULOS 1988 Y ANTERIORES MEJOR CONTROL DE DEPOSITOS Y LODOS, PARA VEHICULOS 1993 Y ANTERIORES ESTRICTO CONTROL DE DESEMPEÑO Y MAYOR RENDIMIENTO QUE SG, PARA VEHICULOS 1996 Y ANTERIORES, PUEDEN SER GF-1 ACEITE DE OPTIMO RENDIMIENTO CON "ENERGY CONSERVING" PARA MULTIGRADOS, PUEDEN SER GF-2. MAYOR PROTECCION DE LOS CATALIZADORES. PARA VEHICULOS 1997 Y POSTERIORES. ACEITES DE LA MAS ALTA CALIDAD DISPONIBLES EN EL MERCADO.SATISFACEN LOS NUEVOS REQUISITOS DE "CONSERVACION DE ENERGIA COMO GF-3.MEJOR LIMPIEZA DEL MOTOR, EXCEPCIONAL ESTABILIDAD A LA OXIDACION Y MAYOR ESTABILIDAD A LA TEMPERATURA.
SC* SD* SE* SF* SG* SH* SJ
SL
*CLASIFICACIONES OBSOLETAS, NO USAR A MENOS QUE LO ESPECIFIQUE EL FABRICANTE
NUEVA ESPECIFICACION SM - 2005
Clasificación API para Motores a Diesel DESIGNACION DE LETRA * CA * CB * CC CD CD-II CF CF-2 CE CF-4 CG-4 CH-4
CI-4 , CI-4 Plus
DESCRIPCION ACEITE SIN ADITIVOS, SERVICIO LIGERO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO LIGERO-MODERADO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO MODERADO-SEVERO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO EXTREMA SERIE 3 ACEITE PAAR MOTORES DE 2 TIEMPOS, SERVICIO SEVERO ACEITE DE MAYOR PROTECCION QUE CD PARA MOTORES DE SERVICIO SEVERO, ASPIRACION NATURAL O TURBOCARGADOS ACEITE PARA MOTORES DE 2 TIEMPOS DE SERVICIO SEVERO, MAYOR DESEMPEÑO QUE CD-II ACEITE PARA MOTORES TURBOCARGADOS HD FABRICADOS DESDE 1983 ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO EXTREMO, QUE UTILIZAN MULTIGRADOS PARA REDUCIR LODOS Y CONSUMO DE ACEITE ACEITE DE MAXIMO DESEMPEÑO PARA MOTORES DE BAJAS EMISIONES DE SERVICIO EXTREMO . ACEITE DE ALTA TECNOLOGIA PARA MOTORES DE BAJA S EMISIONES, QUE CUMPLAN EPA 98, REDUCE NOTAB LEMENTE ACUMULA CION DE LODOS Y CONSUMO DE ACEITE
ACEITE DE ALTA TECNOLOGIA DESARROLLADO CON ACEITES BASICOS DEL TIPO II HIDROCRAQUIADOS, CUMPLIENDO CON LAS MAS EXIGENTES ESPECIFICACIONES PARA MOTORES A DIESEL
NUEVA ESPECIFICACION CJ-4 Plus - 2006
Grados de Viscosidad SAE para Aceites de Engranaje Grados de Viscosidad SAE 75W 80W 85W 90 140 250
Temperatura máxima para Viscosidad -40 -26 -12 -
Viscosidad @ 100°C Mínimo
Máximo
4.1 7.0 11.0 13.5 24.0 41.0
< 24.o < 41.0 -
Clasificación API para Transmisión Estandar y Difrencial CLASIFICACION API
DEFINICION Y APLICACIÓN
GL-1
Aceite Mineral sin Aditivos, para algunas transmisiones manuales con bujes o sincronizadores de Metales Amarillos
GL - 2
Aceite Mineral sin Aditivos operan bajo condiciones de carga temperatura y velocidad que los GL-1 no satisfacen
GL- 3
Aceite mineral con aditivos EP para condiciones moderadamente severas de velocidad y carga. Son lubricantes con capacidad de carga mayor que los GL-1, pero menor a los GL-4
GL-4
EP mediano, para servicio moderado a severo, transmisiones de vehículos y camiones, engranes hipoidales.
GL-5
EP elevado para servicio severo, transmisiones y diferenciales engranes hipoidales. Máximo desempeño.
Propiedades de Aceites Lubricantes Tabla de Viscosidad La carta que se muestra compara los grados de viscosidad de lubricantes. Al leer de manera horizontal, la designación de viscosidades son iguales. Por ejemplo, sigue la regla en la carta y verás que: SUS 500 = cSt 100 = ISO 100 = AGMA 3 = SAE Engine 30 = SAE Gear 85W
Propiedades de Aceites Lubricantes Indice de Viscosidad (IV) El índice de viscosidad es la razón de cambio de la viscosidad de un lubricante con al temperatura. Mientras mas alto sea en IV, menos cambiará el lubricante con la temperatura. En la gráfica de abajo, nota que la inclinación de cada linea es distinta sobre el mismo rango de temperauras dependiendo de su viscosidad: el IV más bajo tiene la mayor inclinación, el IV más alto tiene la menor. Indice de Viscosidad d a d i s o c s i V
Muy alto IV (135) ej., sintéticos Alto IV (95) e., aceite mineral Bajo IV (65) ej., aceite nafténico
Temperatura
Nota: Los números en paréntesis son números adimensionales que muestran la diferencia de viscosidades entre 40°C y 100°C.
¿Monogrados o Multigrados? CAMBIO DE VISCOSIDAD DEL ACEITE CON RESPECTO AL CAMBIO DE TEMPERATURA (MONO VS MULTI) VISCOSIDAD (cP)
SAE 40
GRADOS SAE
60
VISCOSIDAD 100ºC (cSt)
50
SAE 15W-40 SAE 10W-30
40 30
Montañas Ciudad
-20 -10 0 10 20 OPERACION A BAJA TEMPERATURA
TEMPERAUTURA ºC
20
100ºC
230ºC
OPERACION DE ALTA TEMPERATURA
Propiedades de Aceites Lubricantes 2. Estabilidad Térmica La Estabilidad Térmica es otra propiedad de los lubricantes. Es la habilidad de resistir las altas temperaturas. Una mala estabilidad térmica puede resultar en: •
Lodos,
•
Depósitos y
•
Aumento de viscosidad.
Propiedades de Aceites Lubricantes 3. Estabilidad a la Oxidación La Estabilidad a la Oxidación es la habilidad de un lubricante a resistir la combinación química con el oxígeno. La Oxidación puede resultar en la formación de depósitos de lodo y el aumento de viscosidad. Es acrecentada por lo siguiente: •
Calor
•
Luz
•
Catalizadores metálicos
•
Ácidos formados por contaminación con agua
•
Otros contaminantes
ZDTP
Fenol
Propiedades de Aceites Lubricantes 4. Punto de Fluidez El punto de fluidez es la temperatura mas baja a la que un aceite puede fluir bajo condiciones de prueba. El punto de fluidez esta afectada por la cantidad de partículas de cera removidas durante la refinación del petróleo crudo: •
Más partículas de cera, más alto el punto de fluidez.
•
Menos partículas de cera, más bajo punto de fluidez.
Propiedades de Aceites Lubricantes 5. Demulsibilidad La Demulsibilidad es otra propiedad importante de los lubricantes. Es la habilidad de un aceite de separarse del agua.
Botella derecha Agua y aceite seprarados (buena demulsibilidad)
Botella izquierda No agua
Botella central Aceite y agua mezclados
Propiedades de Aceites Lubricantes 6. Punto de Inflamación El punto de ignición es determinado calentando el aceite hasta que se formen vapores; después de pasa una flama por encima del aceite. El punto de ignición es la temperatura a la cual el lubricante enciende sin sostener la flama. El punto de inflamación para un lubricante es típicamente de 200°C o más.
Propiedades de Aceites Lubricantes 7. Punto de Ignición El punto de ignición se determina de manera similar al punto de inflamacion. El aceite se calienta hasta que libera vapores; una flama se pasa sobre el aceite. El punto de ignición es cuando el aceite se enciende y se sostiene la flama. El punto de ignicion para un lubricante es típicamente 20°C o más por encima del punto de inflamación.
Básicos: Descripción Influencia general de los componentes Como se puede observar en la siguiente tabla, los básicos tienen un gran efecto en el desempeño del lubricante terminado. Propiedad del lubricante
Influencia del básico
Influencia del Aditivo
Viscosidad
Mayor
Menor
Indice de Viscosidad
Mayor
Mayor
Punto de Ignición
Mayor
Menor
Volatilidad
Mayor
Menor
Punto de Fluidez
Mayor
Mayor
Estabilidad a la Oxidación
Mayor
Mayor
Protección de herrumbre
Menor
Mayor
Control de depósitos
Mayor
Mayor
Espumación
Mayor
Mayor
Basicos: Descripción Propiedades de los básicos Aquí se muestran la comparación de composición entre los cinco grupos de básicos. Categorías API/ACEA : VI, SAT & S, % Grupo I
Grupo II
Grupo III
80 0.03
80 90% % S < 0.03
VI >120 % sat > 90% % S < 0.03
Espectro químico variado
Requiere hidroprocesado Convencional (solvente)
Requ eire b ási co s hidroprocesados severo
Grupo IV
Grupo V
PAOs
Todos los Otros Espectro químico menor
Básicos: Descripción Propiedades de los básicos (cont.) A siguiente tabla compara el desempeño de los cicno distintos grupos de básicos. Comparación de propiedades de básicos Parámetro
Grupo I
Grupo II
Grupo III
Grupo IV
Grupo V
Estabilidad a la oxidación
Buena
Mejorada
Mejor
La mejor
Mejor a la mejor
Volatilidad
Buena
Buena - Mejor
Mejor
La mejor
Buena a mejor
Solvencia de aditivos
Muy buena
Buena con con algunos básicos
Buena con con algunos básicos
Buena con con algunos básicos
Buena a mejor
Capacidades a baja temp.
Buena
Mejorada
Mejor
La mejor
Buena a mejor
Eficiencia / tracción
Buena
Buena
Mejorada
Mejor
Buena a mejor
Costo relativo vs. grupo I
1
1.1 to 1.2
1.5
4 to a
2 a 50
Rango de visc. @ 40°C cSt
Más de 500
Limitado a <120
Limitado a <40
Más de 3,000
Más de 50,000
Petróleo crudo ¿Qué es petróleo crudo? Es una mezcla compleja de una gran cantidad de compuestos químicos, principalmente hidrocarburos con: •
Azufre,
•
Nitrógeno,
•
Compuestos de oxígeno,
•
Sales metálicas, y
•
Agua
La gran cantidad de combinaciones posibles y variaciones en la estructura química indica qe cada fuente puede ser distinta.
Refinación de un básico mineral Torre Atmosférica Torre de
Unidad de
Torre de
Extracción
desparafinado
Hidroterminado
Torre de Vacio
(Remueve Aromáticos)
Combustible
CRUDO
(Remueve (Remueve N & S) Ceras)
*
Producto Final:
*
Aceite Básico
*
*
Residuo
Solvente
Desafltaltado Residuo Componentes del crudo
Solvente
Extracción por Solventes
Asfalto
Hidrógeno
Cera
Nafta
Shell SOLVENT NEUTRAL
Sintéticos Fluidos Sintetizados de Hidrocarbono (SHF) Lo siguiente muestra la diferencia entre sintéticos y aceite mineral: Sintético
Aceite mineral
Compuestos puros (sin cera e impurezas)
Mezclas complejas
Propiedades establecidas
Compromiso entre propiedades
Cadenas moleculares de SHF
Cadenas moleculares de aceite mineral
Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo III – Hidrotratado • • •
•
•
Refinado del petróleo crudo Viscosidad limitada a < 40 cSt @ 40C Pocas moléculas de ceras, buena estabilidad y propiedades a bajas temperaturas Pueden necesitar componentes adicionales para mejorar la solvencia de los aditivos Estabilidad superior a la oxidación, baja volatilidad y alto índice de viscosidad comparado con los básicos de grupo I y II
API Grupo III Hidrotratado Grupo IV - PAO’s Polialfaolefina API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones
Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo IV - Polialfaolefinas (PAOs) • • •
• •
Hecho de gases de hidrocarbonos Compatibles con aceites minerales Tienen ventajas que otros sintéticos no ofrecen (precio, compatibilidad y amplio rango de viscosidades) Los básicos sintéticos más comunes Empleados también junto a bases minerales para crear semisintéticos
API Grupo III Hidrotratados Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones
Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo V – Poliglicoles
API Grupo III Hidrotratado
Hechos con un alcohol + oxido de propileno o una mezcla de oxidos de propileno y etileno • Primeros lubricantes sintéticos empleados comercialmente • Alto IV, buena fluidez a bajas temperaturas y punto de fluidez • La viscosidad baja con la oxidación; pocos depósitos • Muchos usos, tanto automotrices como industriales
Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas
•
API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones
Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo V – Ésteres • • •
•
Hechos de ácidos orgánicos y alcoholes No compatibles con aceites minerales Empleados como un componete de mezclado Mejoran compatibilidad con sellos Solubilizan aditivos durante mezclado Solubilizan productos de oxidacion en uso Empelados como un básico primario en aplicaciones de alta temperatura, aceites biodegradables y aquellos con necesidades especiales de compatibilidad
API Grupo III Hidrotratado Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones
Principales familias empleadas en sintéticos Silicones • •
•
Shell no tiene esta tecnología Dow Chemical es el propietario de la química de esta familia de lubricantes No compatible con aceites minerales
API Grupo III Hidrotratado Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones
Aditivos: Descripción Los aditivos deben ser seleccionados cuidadosamente para ser compatibles con el básico y entre ellos, de manera que no produzcan efectos secundarios no deseados. Los aditivos pueden ser agrupados en tres tipos principales (aunque algunos aditivos cumplan mas de una función): 1. Modificadores: Estos aditivos modifican las características del aceite básico para hacerlo más apropiado para su uso. Ditiofostato de Zinc (ZDTP) (anti-desgaste/anti-oxidante)
2. Protectores del Aceite: Estos aditivos protegen al lubricante para prolongar su vida. 3. Protectores de Superficie: Estos aditivos protegen las superficies metálicas para reducir la corrosión, fricción y desgaste.
Poli-Isobuteno (dispersante)
Fenol (anti-oxidante)
Sulfonato de Calcio (detergente) Acidos Grasos Sulfatados (modificador de fricción)
Ditiofosfato de Molibdeno (anti-desgaste/modificador fricion)
Aditivos: Descripción Aditivos Comúnes Estos son aditivos empleados comúnmente y su arreglo molecular Molybdeno Zinc Calcio
Ditiofosfato de Zinc (ZDTP) (anti-desgaste/anti-oxidante)
Poli-Isobuteno (dispersante)
Fósforo Azufre
Ácidos Grasos Sulfatados (Modificadores de Fricción)
Oxígeno Nitrógeno
Fenol (anti-oxidante)
Carbono Cadenas de Hidrocarburos
Sulfonato de Calcio (detergente)
Ditiofosfato de Molybdeno (anti-desgaste/modifcador de fricción)
Modificadores Mejorando el desempeño natural del básico Veamos el primer tipo de aditivo: Modificadores. Los modificadores son empleados para mejorar el desempeño del aceite. Hay tres tipos principales de estos aditivos: 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) 2. Depresores del punto de fluidez 3. Expansores de Sellos
Examinemos el papel de cada uno de estos modificadores, así como sus características y mecanismos.
Modificadores 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) Papel: Modificador Este tipo de modificador permite que el básico conserve su viscosidad sobre un rango más amplio de temperaturas. Características: Los mejoradores de IV son polímeros y copolímeros de cadena larga de metacrilatos, olefinas o estirenos alquilados. Permiten al básico desempeñarse mejor a altas temperaturas. Mecanismo: El mejorador de IV permanece comprimido cuando esta frío y no interviene con la fluidez del aceite. A altas temperaturas, se expande para formar una red que interfiere el flujo y reduce el efecto de la temperatura en la viscosidad.
Modificadores 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) Papel: Modificador Este tipo de modificador permite que el básico conserve su viscosidad sobre un rango más amplio de temperaturas. Características: Los mejoradores de IV son polímeros y copolímeros de cadena larga de metacrilatos, olefinas o estirenos alquilados. Permiten al básico desempeñarse mejor a altas temperaturas. Mecanismo: El mejorador de IV permanece comprimido cuando esta frío y no interviene con la fluidez del aceite. A altas temperaturas, se expande para formar una red que interfiere el flujo y reduce el efecto de la temperatura en la viscosidad.
Modificadores 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) (cont.) Los modificadores de viscosidad engrosan los básicos de baja viscosidad y aumentan el IV de los lubricantes.
) o t n e m e r c n i ( d a d i s o c s i V
Básico B Temperatura (incremento)
Básico B más Mejorador de IV
Modificadores 2. Depresores del Punto Mínimo de Fluidez Papel: Modificador Los depresores del punto mínimo de fluidez permiten al básico fluir a bajas temperaturas. Características: Estos modificadores son polimetacrilatos o naftalenos alquilados. Permiten que el básico se desempeñe mejor a bajas temperaturas. Mecanismo: A bajas temperaturas, las pequeñas cantidades de ceras que quedan en el lubricante después del proceso de refinación cristalizan y causan espesamiento. Los DPMF reducen la unión de esos cristales, permitiendo que el lubricante continúa fluyendo.
Modificadores 3. Expansores de Sellos Papel: Modificador Los aditivos expansores de sellos previenen las fugas por empaques y sellos. Características: Estos modificadores están hechos de ésteres orgánicos para asegurar un pequeño hinchamiento de los sellos y un buen ajuste de estos. Mecanismo: Este aditivo impregna el sello para hinchar ligeramente la estructura del elastómero y prevenir las fugas.
Protectores del Lubricante Inhibiendo cambios indeseables en el lubricante Como vimos antes, el segundo tipo de aditivos son los protectores del aceite. Estos son empleados para evitar cambios indeseables en los lubricantes. Los portectores del aceite pueden agruparse en tres tipos: 1. Antioxidantes 2. Desactivadores de metales 3. Antiespumantes Examinemos el papel de cada uno de estos protectores del lubricante, así como sus carácterísticas y mecanismos.
Protectores del Lubricante 1. Antioxidantes Papel: Protector del lubricante Este tipo de protector del lubricante previene la oxidación del mismo. Características: Los antioxidantes incluyen ditiofosfatos de zinc, fenoles y aminas aromáticas. A altas temperaturas, la oxidación aumenta y resulta en un aumento de viscosidad permanente. Mecanismo: Los antioxidantes ayudan a romper las cadenas largas formadas por múltiples uniones entre carbonos y oxígenos, generando un efecto de oxidación en el aceite significativamente mas lento.
DTPZ
Fenol
Protectores del Lubricante 2. Desactivadores de metal Papel: Protector de lubricante Los desactivadores de metal reducen la catálisis de oxidación ocasionada por superficies metálicas calientes. Características: Estos protectores del lubricante son compuestos orgánicos, como aminas y fosfatos con nitrógeno, azufre y fósforo. Son efectivos eliminando la oxidación a altas temperaturas causadas por superficies de metal calientes. Mecanismo: Los desactivadores de metal forman una película protectora inerte para prevenir la acción catalítica. El desactiaro de m etal previene el acceso a la superficie Sup erfic ie m etálica
Protectores del Lubricante 3. Antiespumantes Papel: Protector del lubricante Agentes Anti-espuma (o antiespumantes) reducen o suprimen la formación de espuma causada por la acción de agitación o bajo tiempo de permanencia del aceite en el deposito. Características: Los agentes en estos protectores de metal están hechos con silicio y copolímeros orgánicos que son resistentes al calor de los motores. Son efectivos a cualquier temperatura. Mecanismo: Los agentes antiespumantes rompen la tensión superficial de las burbujas de aire y ocasionan que la espuma colapse.
Protectores de la Superficie Agregando nuevas características de desempeño Como observamos anteriormente, el tercer tipo de aditivos son los protectores de superficie. Los protectores de superficie son empleados en los lubricantes para agregar nuevas características de desempeño. Los protectores de superficie pueden agruparse en cinco tipos principales: 1. Aditivos antidesgaste y de extrema presión (EP) 2. Inhibidores de corrosión 3. Detergentes 4. Dispersantes 5. Modificadores de fricción Examinemos el papel de cada uno de estos cinco protectores de superficie así como sus características y mecanismos.
Protectores de la Superficie 1. Aditivos antidesgaste y de extrema presión (EP) Papel: Protector de superficie Los aditivos antidesgaste previenen el contacto metal con metal de dos superficies contiguas.
Características: Estos aditivos son principalmente ditiofosfatos de zinc, ditiofosfatos de molibdeno, fosfatos orgánicos y compuestos orgánicos de azufre. Son efectivos a temperaturas no muy altas.
Mecanismo: Los agentes antidesgaste son empleados para que se adhieran ionicamente a las superficies (parecido a electricidad estática). Capas protectoras de fosf ato de zinc Sup erfi ci e metálic a (ej. levas )
Alkyl O P S Zn S P O Alkyl
Calor
Protectores de la Superficie 1. Aditivos antidesgaste y de extrema presión (cont.) Papel: Protector de superficie Los aditivos de extrema presión (EP) previenen el contacto metal con metal de dos superficies. Se encuentran generalmente en lubricantes de enganes, son similares a los antidesgaste, pero pueden soportar cargas mucho mas pesadas.
Características: Estos aditivos están hechos por compuestos de fosfoto y azufre, son efectivos a altas temperaturas. Pueden distinguirse por su olor a huevo podrido.
Mecanismo: Los agentes de extrema presión reaccionan quimicamente con las superficies metálicas para formar fosfato ferroso que previene el contacto metal con metal. Esta película sólida solo se genera a las altas temperaturas a la cual la película de aceite se comienza a debilitar. Pelícu la p ro tec tor a Sup erfici e m etálica (ej, engran e)
Fósforo Azufre Calor
Protectores de la Superficie 2. Inhibidores de la corrosión Papel: Protector de superficie Los inhibidores de corrosión previenen la corrosión de las partes metálicas ocasionada por la presencia de óxidos en el aceite la presencia de aditivos empleadas para otros propósitos y la presencia de agua.
Características: Estos protectores de superficie son normalmente ditiofosfatos de zinc. Son efectivos a altas temperaturas.
Mecanismo:
Moleculas de agua
Estos aditivos establecen una película protectora por la absorción por parte del metal del componente componente polar de los inhibidores para repeler el agua. La p elícu la del in hib ido r d e corro sión previene el contacto Sup erfi ci e metálic a
Protectores de la Superficie 3. Detergentes Papel: Protector de superficie Los detergentes son esencialmente agentes limpiadores para prevenir depósitos. Características: Los detergentes son generalmente compuestos organo-metálicos como sulfatos o fosfatos de sodio o magnesio, generalmente formados por una estructura parecida a un balón llamada micela. Son efectivos a todas temperaturas. Mecanismo: Los detergentes reaccionan con químicos que de otra manera formarían lodos, lacas y barnices neutralizandolos, de manera que permanezcan solubles y no se depositen.
(CaCO3)n
Protectores de la Superficie 4. Dispersantes
Las ‘cabezas’
polares de las m o lé c u la s d e dispers ante y detergente son at ra íad as p o r pa rt ícu la s contaminantes; las colas de hidrcarburo solub le mantienen las pa rt ícu las en suspensión.
Papel: Protector de superficie Los dispersantes previenen la acumulación de contaminantes y productos de la oxidación del aceite, minimizando la formación de lodos. Características: Los dispersantes (poliésteres y alquilsuccinamidas) son aditivos capaces de dispersar todos los tipos de lodos. Son efectivos a todas temperaturas. Mecanismo: Los dispersantes cubren los contaminantes para mantenerlos en suspension y evitar la acumulación de contaminantes y productos de la oxidación del aceite. H2
H NNNO
H
„Cabeza‟
Cola de Hidrocarburo Poli Isobuteno (PIB)
Protectores de la Superficie Dispersantes vs. Detergentes ¿Cuál es la diferencia entre dispersantes y detergentes? •
Los detergentes “amarran” a los
contaminantes para llevarlos al filtro (para ser filtrados con el aceite). (CaCO3)n
•
Los dispersantes encapsulan los contaminantes para permitir que sean removidos cuando el aceite es drenado.
H2
H NNNO
H
„Cabeza‟
Cola de Hidrocarburo Poli Isobuteno (PIB)
Protectores de la Superficie 5. Modificadores de fricción Papel: Protector de superficie
Molybdenum Dithiophosphate
Los modificadores de fricción si adhieren a las superficies metálicas para hacerlas mas resbalosas.
Características: Estos protectores de superficie son compuestos polares de cadena larga, como ácidos grasos sulfatados, ésteres, aminas, fosfatos y ditiofosfato de molibdeno.
Mecanismo: Similares a los aditivos antifricción, los modificadores de fricción se adhiren ionicamente a las superficies metálicas para reducir la fricción. Pelícu la m od ific ador a de baja fricción (bajo esfuerzo) Sup erfi ci e metálic a (ej. leva)
Sulfurized Fatty Acids
La importancia de Lubricar ¿Por qué lubricamos? Hemos visto las propiedades mas importantes de los lubricantes. Ahora hablaremos del p o r q u élubricamos. Los lubricantes son empleados para: 1. Prevenir el desgaste, 2. Reducir la fricción, 3. Remover calor, 4. Prevenir el óxido y corrosión, 5. Remover contaminantes.
Aplicación de Lubricantes Seleccionando el lubricante correcto Hay tres factores principales a tomer en cuenta para seleccionar el lubricante apropiado para una aplicación específica: 1.
Velocidad
2.
Carga
3.
Temperatura
Aplicación de Lubricantes ¿Cuál es la característica del lubricante más crítuca para una correcta lubricación? Viscosidad
Aplicación de Lubricantes ¿Cuál es la característica del lubricante más crítica para una correcta lubricación? Viscosidad Cuando la carga (fuerza) se incrementa, la viscosidad debe de incrementarse. Condición de operación Carga Temperatura Velocidad
Aplicación de Lubricantes ¿Cuál es la característica del lubricante más crítica para una correcta lubricación? Viscosidad Cuando la carga (fuerza) se incrementa, la viscosidad debe de incrementarse. Condición de operación Carga Temperatura Velocidad
Necesidad de Viscosidad Las condiciones de operación son críticas para seleccionar al lubricante correcto
