3 Seleccion Correcta Aceite Industrial

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INGENIEROS DE LUBRICACIÓN LTDA www.ingenierosdelubricacion.com SELECCION CORRECTA DE UN ACEITE INDUSTRIAL Documento IL – 06LE 1. INTRODUCCIÓN La correcta lubricación de los mecanismos de un equipo permite que estos alcancen su vida de diseño y que garanticen permanentemente la disponibilidad del equipo, reduciendo al máximo los costos de lubricación, de mantenimiento y las pérdidas por lucro cesante. Es muy importante, por lo tanto que el personal encargado de la lubricación de los equipos y quienes están a cargo de la administración y actualización de los programas de lubricación estén en capacidad de seleccionar correctamente el aceite ó la grasa, partiendo de las recomendaciones del fabricante del equipo, ó si estas no se conocen, calcular el lubricante correcto partiendo de los parámetros de diseño del mecanismo como cargas, velocidades, temperaturas, medio ambiente en el cual trabaja el equipo, etc. 2. SELECCIÓN DE UN ACEITE INDUSTRIAL Toda planta industrial, cualquiera que sea su magnitud debe utilizar lubricantes industriales. En equipos industriales al emplear lubricantes de tipo automotor no quiere decir necesariamente que se vaya a producir una falla catastrófica de los mismos, pero si puede dar lugar a una disminución considerable de su vida de servicio ó a que se presenten problemas que hacen inoperable la máquina como es el caso, por ejemplo, de utilizar aceites para motores de combustión interna (que cuentan con aditivos detergentes-dispersantes) en compresores alternativos de dos ó más etapas en los cuales la presencia de agua puede llegar a ser crítica dando lugar al emulsionamiento del aceite automotor ó en equipos rotativos donde en lugar de utilizar un aceite industrial, por ejemplo, de un grado ISO 100 se utiliza un SAE 90 ó un 140. En este último caso el 3 1

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INGENIEROS DE LUBRICACIÓN LTDAwww.ingenierosdelubricacion.com

SELECCION CORRECTA DE UN ACEITE INDUSTRIAL

Documento IL – 06LE

1. INTRODUCCIÓN

La correcta lubricación de los mecanismos de un equipo permite que estos alcancen su vida de diseño y que garanticen permanentemente la disponibilidad del equipo, reduciendo al máximo los costos de lubricación, de mantenimiento y las pérdidas por lucro cesante. Es muy importante, por lo tanto que el personal encargado de la lubricación de los equipos y quienes están a cargo de la administración y actualización de los programas de lubricación estén en capacidad de seleccionar correctamente el aceite ó la grasa, partiendo de las recomendaciones del fabricante del equipo, ó si estas no se conocen, calcular el lubricante correcto partiendo de los parámetros de diseño del mecanismo como cargas, velocidades, temperaturas, medio ambiente en el cual trabaja el equipo, etc.

2. SELECCIÓN DE UN ACEITE INDUSTRIAL

Toda planta industrial, cualquiera que sea su magnitud debe utilizar lubricantes industriales. En equipos industriales al emplear lubricantes de tipo automotor no quiere decir necesariamente que se vaya a producir una falla catastrófica de los mismos, pero si puede dar lugar a una disminución considerable de su vida de servicio ó a que se presenten problemas que hacen inoperable la máquina como es el caso, por ejemplo, de utilizar aceites para motores de combustión interna (que cuentan con aditivos detergentes-dispersantes) en compresores alternativos de dos ó más etapas en los cuales la presencia de agua puede llegar a ser crítica dando lugar al emulsionamiento del aceite automotor ó en equipos rotativos donde en lugar de utilizar un aceite industrial, por ejemplo, de un grado ISO 100 se utiliza un SAE 90 ó un 140. En este último caso el exceso de viscosidad dará lugar a un incremento considerable en las pérdidas de energía por fricción fluida, a elevación de la temperatura de operación que acelerará la oxidación del aceite y la dilatación de los retenedores del equipo haciendo que se presenten fugas de aceite. Adicionalmente se tiene el sobre costo en la lubricación de los equipos rotativos de la planta porque los aceites automotores son entre 1,5 y 2 veces más costosos que los de tipo industrial. Por consiguiente, si una máquina industrial se está lubricando, ó se especifica en su lubricación un aceite de clasificación SAE, es recomendable hallar, de la Tabla No2, su equivalente en el sistema ISO e implementar su utilización.

2.1 Sistema ISO

La Organización Internacional para la Estandarización (ISO) estableció desde 1975 el sistema ISO para especificar la viscosidad de los aceites industriales, pero solo hasta 1979 fue puesta en práctica por la mayoría de los fabricantes de lubricantes. El sistema ISO clasifica la viscosidad de

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los aceites industriales en cSt a 40°C, mediante un número estándar que se coloca al final del nombre del aceite industrial. Este sistema reduce las posibilidades de que el usuario se equivoque en la selección del aceite a utilizar ó que mezcle lubricantes de diferentes viscosidades; facilita además hallar de manera inmediata el equivalente en viscosidad de un aceite con otro puesto que el nombre del aceite debe traer al final el grado ISO correspondiente. Así por ejemplo, si se tiene el aceite Tellus 68 de marca Shell y se sabe que este fabricante está utilizando la clasificación ISO en sus aceites industriales, entonces el número 68 del aceite Tellus indica que tiene una viscosidad de 68 cSt a 40°C.

Para saber si el número que acompaña el nombre del aceite es un grado ISO es necesario conocer la clasificación ISO, ya que se puede presentar el caso de aceites que al final del nombre traen un número y sin embargo este no corresponde a un grado ISO como podría ser el caso de aceites como el Tellus 41, Teresso 72, Macoma 45, DTE Light, etc; estos aceites se colocan a manera de ejemplo, ya que en hoy en día se especifican de acuerdo a la clasificación ISO.

En la Tabla No1 se especifican los diferentes grados de viscosidad en el sistema ISO; los grados básicos de viscosidad están comprendidos entre el 2 y el 68, los siguientes grados ISO después del 68 se obtienen añadiendo uno ó dos ceros a partir del 10 hasta llegar al 1500. El límite mínimo y máximo de un grado ISO es el 10% de dicho grado.

Tabla No1Clasificación ISO de los aceites industriales

GradoISO

Límites de viscosidad

cSt/40°C SSU/100°F SSU/210°F

Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo

2 1,98 2,42 32,8 34,4 - -3 2,88 3,52 36,0 38,2 - -5 4,14 5,06 40,4 43,5 - -7 6,12 7,48 47,2 52,0 - -

10 9,00 11,00 57,6 65,3 34,6 35,715 13,50 16,50 75,8 89,1 37,0 38,322 19,80 24,20 105,0 126,0 39,7 41,432 28,80 35,20 149,0 182,0 43,0 45,046 41,40 50,60 214,0 262,0 47,1 49,968 61,20 74,80 317,0 389,0 52,9 56,9100 90,00 110,00 469,0 575,0 61,2 66,9150 135,00 165,00 709,0 871,0 73,8 81,9220 198,00 242,00 1047,0 1283,0 90,4 101,0320 288,00 352,00 1533,0 1881,0 112,0 126,0460 414,00 506,00 2214,0 2719,0 139,0 158,0680 612,00 748,00 3298,0 4048,0 178,0 202,0

1000 900,00 1100,00 4864,0 5975,0 226,0 256,01500 1350,00 1650,00 7865,0 9079,0 291,0 331,0

2.2 Características del sistema ISO

Algunos aspectos importantes que es necesario tener en cuenta con la clasificación ISO son:

- Unicamente clasifica la viscosidad de los aceites industriales.- Clasifica la viscosidad en cSt a 40°C.- Sólo se relaciona con la viscosidad del aceite industrial y no tiene nada que ver con su

calidad.- El grado ISO aparece al final del nombre del aceite industrial, cualquiera que sea su

marca.

2.3 Curvas características de los aceites industriales

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El Gráfico No1 permite obtener la curva característica de viscosidad-temperatura para cualquier aceite industrial derivado del petróleo, entre un grado ISO 10 y 1500, con un índice de viscosidad (IV) entre 50 y 95. En la escala vertical de la izquierda se da la viscosidad del aceite en cSt (ó en mm2/s) y en la escala horizontal inferior, la temperatura en °C y en °F respectivamente. Para hallar el grado ISO correspondiente a un aceite industrial se ubica la viscosidad del aceite en cSt en la escala vertical de la izquierda y se traza una horizontal hasta que corte la vertical correspondiente a la temperatura dada; el punto de intersección de las líneas trazadas puede coincidir con alguna de las curvas que aparecen el Gráfico No1, en cuyo caso, el número que la identifica sería el grado ISO del aceite industrial correspondiente; en caso contrario, se selecciona la curva más cercana al punto.

Si el punto de intersección queda ubicado en la mitad de dos curvas se selecciona la curva del mayor grado ISO; en este caso es posible que se incremente ligeramente el desgaste erosivo del elemento lubricado debido al exceso de fricción fluida, pero no el desgaste adhesivo como podría ocurrir si se seleccionara la curva del aceite de menor grado ISO. La elevación de temperatura y el incremento en el consumo de energía, en caso que se seleccione el mayor grado ISO, no son críticos, ya que el exceso de viscosidad no es lo suficientemente alto como para que esto llegue a ser significativo.

Las curvas graficadas se pueden prolongar dentro de un rango comprendido cerca del punto de fluidez hasta el punto de inflamación del aceite.

En el Gráfico No3, se puede graficar la curva de cualquier aceite conociendo dos valores de la viscosidad a sus respectivas temperaturas de referencia.

2.4 Pasos que se deben tener en cuenta en la selección del aceite industrial

Siempre que se vaya a seleccionar el aceite para un equipo industrial se debe tener presente que se debe utilizar un aceite de especificación ISO y que cualquier recomendación que se dé, se debe llevar a este sistema. Los siguientes son los pasos que es necesario tener en cuenta en la selección del aceite para un equipo industrial:

- Consultar en el catálogo del fabricante del equipo, las recomendaciones del aceite que se debe utilizar.

- Seleccionar el grado ISO del aceite requerido a la temperatura de operación en los mecanismos lubricados, teniendo en cuenta la temperatura ambiente.

- Seleccionar un aceite industrial, en la misma marca que el lubricante que se está utilizando en la empresa.

- Aplicarle el aceite al equipo rotativo teniendo en cuenta los procedimientos establecidos.

2.5 Forma correcta de recomendar el aceite

Las siguientes son las formas como pueden aparecer en el catálogo del fabricante del equipo rotativo las especificaciones del aceite y el procedimiento que se debe seguir en cada caso para seleccionar correctamente el aceite. En cualquiera de ellas el fabricante debe especificar el rango de la temperatura de operación y el de la temperatura ambiente. Es muy importante que el fabricante sea claro al especificar el aceite, de lo contrario, el usuario del equipo rotativo se debe poner en contacto con él con el fin de que le aclare las dudas que pueda tener.

- Dos valores de la viscosidad del aceite, en cualquier sistema de unidades de medida, a sus respectivas temperaturas de referencia, el rango de la temperatura de operación y el de la temperatura ambiente.

Los pasos que se deben seguir en este caso son:

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- Si las unidades de la viscosidad no están dadas en cSt, se pasan a este sistema mediante el Gráfico No1.

- En el Grafico No3, se traza la curva del aceite recomendado, con los dos valores de la viscosidad en cSt a sus respectivas temperaturas de referencia, en ºC ó en ºF. Por la curva hallada del aceite se sube hasta que corte la línea vertical correspondiente a 40ºC y por el punto de intersección se traza una línea horizontal y en la escala vertical de la izquierda se leen el número de cSt del aceite a 40ºC. Luego por medio de la Tabla No1 se estandariza dicha viscosidad y se halla el grado ISO correspondiente.

- Se analiza si la temperatura de operación y la temperatura ambiente a la cual van a trabajar los mecanismos lubricados están dentro del rango especificado por el fabricante con respecto al aceite recomendado, si es así, el grado ISO del aceite hallado es el correcto, de lo contrario, es necesario hallar el nuevo grado ISO del aceite mediante la metodología expuesta en el tema Modificación del grado ISO de acuerdo con la temperatura de operación y ambiente.

- Con base en el Grado ISO del aceite seleccionado y teniendo en cuenta las propiedades físico-químicas del aceite recomendado, se selecciona el aceite a utilizar en la misma marca de los lubricantes utilizados en la empresa.

- Un valor de la viscosidad del aceite, en cualquier sistema de unidades de medida, a su respectiva temperatura de referencia, el índice de viscosidad, el rango de la temperatura de operación y el de la temperatura ambiente.

Los pasos que se deben seguir en este caso son:

- Si las unidades de la viscosidad no están dadas en cSt, se pasan a este sistema mediante el Gráfico No1.

- En el Gráfico No4(a) ó 4(b), según el caso, con el valor de la viscosidad recomendada en cSt a 40ºC ó a 100ºC y el índice de viscosidad del aceite, se halla el otro valor de la viscosidad en cSt, a 40º ó a 100ºC, según el caso.

- Los demás pasos son los mismos que los del caso anterior.

- Un valor de la viscosidad del aceite, en cualquier sistema de unidades de medida, a su respectiva temperatura de referencia, sin especificar el índice de viscosidad, el rango de la temperatura de operación ni el de temperatura ambiente.

Este caso es quizás el más frecuente que se encuentra en la práctica y el que más conduce a problemas a corto ó a mediano plazo en los mecanismos lubricados. Lo más recomendable en este caso es ponerse en contacto con el fabricante del equipo rotativo y pedirle la información que falta para poder seleccionar correctamente el aceite. En caso tal de que esto no sea factible, se deben seguir los siguientes pasos:

- En el Gráfico No2, en la escala vertical de la izquierda se halla la viscosidad dada del aceite en cSt y se traza una línea horizontal por este valor. Si la viscosidad no está dada en cSt, se pasa a este sistema de unidades mediante el Gráfico No1. Luego en la escala horizontal inferior se localiza el valor de la temperatura de referencia en ºC ó en ºF, y por este valor se traza una línea vertical hasta que corte la línea horizontal de la viscosidad en cSt. Se localiza el punto de intersección y se selecciona la curva del aceite más cercano a este punto con su correspondiente grado ISO. El IV del aceite seleccionado debe ser de 95, debido a que las curvas de los aceites especificados en este gráfico se hicieron con base en este IV. Si el punto de intersección da exactamente en la mitad de dos curvas se selecciona la del grado ISO mayor, en este caso es posible que se incremente ligeramente el desgaste erosivo del elemento lubricado debido al exceso de fricción fluida, pero no se presentará desgaste adhesivo como podría ocurrir si se seleccionara la curva del aceite de menor grado ISO. La elevación de temperatura y el incremento en el consumo de energía al seleccionar el aceite de mayor viscosidad no serán críticos, ya que el exceso de viscosidad no es lo suficientemente alto como para que esto llegue a ser significativo. Es

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necesario tener en cuenta que la curva del aceite seleccionado, en la práctica puede diferir de la curva real que el fabricante del equipo rotativo halló para calcular el grado ISO del aceite.

- Los pasos siguientes son los mismos que se tuvieron en cuenta en los dos casos anteriores, pero teniendo en cuenta que se va a asumir que la temperatura de operación del mecanismo y la temperatura ambiente en la cual va a trabajar el equipo rotativo están en concordancia con las que tuvo en cuenta el fabricante cuando calculó el grado ISO del aceite a utilizar en los mecanismos lubricados.

Otras formas como el fabricante del equipo rotativo puede dar las recomendaciones de lubricación son las siguientes:

- El nombre y la marca del aceite a utilizar y las equivalencias en otras marcas de lubricantes.

- El grado ISO del aceite y las demás propiedades físico-químicas, como índice de viscosidad, punto de inflamación, punto de fluidez, etc.

- La viscosidad del aceite en el sistema AGMA ó en el SAE.

Estas recomendaciones son iguales al tercer caso analizado y se deben analizar como tal. La única diferencia es que el fabricante ya está recomendando el nombre y marca del aceite ó el grado ISO del aceite a utilizar. En el caso del grado AGMA y SAE, se halla su equivalencia en el sistema ISO por medio de la Tabla No2.

2.6 EJEMPLOS

Ejemplo No1

El fabricante de un compresor alternativo de pistones de simple efecto y de una etapa que comprime aire, recomienda para lubricar el cárter y el cilindro (la superficie del cilindro y los anillos del pistón se lubrican con el aceite salpicado por la cabeza de biela del cigüeñal) un aceite cuyas propiedades físico-químicas deben ser:

- Gravedad específica, 0,875 gr/cm3, ASTM D-287. - Viscosidad 330 SSU/100°F, ASTM D-445. - Punto de inflamación, 221°C, ASTM D-92. - Punto de Fluidez, -12°C, ASTM D-97.

En la planta donde va a funcionar el compresor se cuenta con el aceite Turbine 100 de marca Shell, Se requiere determinar si este aceite es ó no equivalente al recomendado por el fabricante del compresor, con el fin de utilizarlo en su lubricación.

Solución:

Los datos dados por el fabricante del compresor en su recomendación de lubricación están incompletos, ya que solo da un valor de la viscosidad y no especifica el rango de la temperatura de operación y ambiente para los cuales se recomienda este aceite. Por lo tanto el aceite que se seleccione en este caso puede diferir del que realmente se debe utilizar. En este caso el procedimiento para seleccionar el aceite correcto para lubricar el compresor alternativo de pistones corresponde a la metodología “Un valor de la viscosidad del aceite, en cualquier sistema de unidades de medida, a su respectiva temperatura de referencia, sin especificar el índice de viscosidad, el rango de la temperatura de operación ni el de temperatura ambiente”.

Los pasos que se deben seguir son los siguientes:

- En el Gráfico No1 se localizan en la escala de la viscosidad en Segundos Saybolt Universal, 330 SSU y por este punto se traza una línea horizontal hasta que corte la escala

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de la viscosidad cinemática y se leen 81 cSt a 100°F. En el Gráfico No2 se localizan los 81cSt en la escala vertical de la izquierda y por este punto se traza una línea horizontal hasta que corte la línea vertical que se trazó con la temperatura de referencia de 100°F. Se localiza el punto de intersección y se tiene que queda más cerca del grado ISO 68, por lo tanto, se selecciona éste.

- Con el grado ISO 68 y con las demás propiedades físico-químicas del aceite y con el tipo de máquina a lubricar, en este caso un compresor alternativo de pistones que comprime aire se va a los catálogos de los fabricantes de lubricantes y se selecciona el que cumpla con todas las especificaciones dadas.

- El aceite Turbina 100 que se tiene disponible es más viscoso que el requerido, por lo tanto no se puede utilizar. Es necesario tener en cuenta que se debe seleccionar, hasta donde sea posible, la misma marca de lubricantes empleada en los demás equipos rotativos de la empresa. En este caso algunos aceites de diferentes marcas que podrían servir son: Turbine 68 (Shell), Nuto 68 (Esso), Regal 68 (Texaco), DTE Heavy Médium (Mobil), Turbina 68 (Terpel).

Ejemplo No 2 En una empresa se adquiere un compresor de tornillo de cámara de compresión húmeda y las especificaciones del fabricante con respecto al aceite que se debe utilizar son:

- Viscosidad, 356 SSU/100ºF, ASTM D445.- Viscosidad, 55 SSU/210ºF, ASTM D445.- Indice de Viscosidad, 97, ASTM D97.- Punto de inflamación, 445ºF, ASTM D92.- Punto de fluidez, 0ºF, ASTM D97.- Corrosión en lámina de cobre, 1b, 3 hr a 212ºF, ASTM D130. - Prueba de espuma, 30/0, 10 y 0 ml de espuma, secuencia II, en 5 y 10 minutos, ASTM

D892. - La temperatura de operación en los rodamientos de apoyo de los rotores del compresor

oscila entre entre 50º y 58ºC, y las propiedades físico-químicas del aceite recomendado son para un rango de temperatura ambiente entre 15º y 23ºC.

- La temperatura ambiente en la cual va a operar el compresor de tornillo es de 20ºC.

Solución: En este caso el procedimiento para seleccionar el aceite correcto para lubricar el compresor de tornillo de cámara de compresión húmeda, corresponde a la metodología “Dos valores de la viscosidad del aceite, en cualquier sistema de unidades de medida, a sus respectivas temperaturas de referencia, el rango de la temperatura de operación y el de la temperatura ambiente”.

Los pasos que se deben seguir son los siguientes:

- Como los valores dados de la viscosidad del aceite no están en cSt, se pasan a estas unidades por medio del Gráfico No1 y se tiene que: 356 SSU/100ºF es igual 78 cSt/100ºF y 55 SSU/210ºF es igual a 8,8 cSt/210ºF.

- Con los valores hallados de la viscosidad del aceite en cSt a 100ºF y 210ºF, se traza la curva del aceite en el Gráfico No3. En la escala horizontal inferior, se traza una línea vertical por 40ºC hasta que corte la curva trazada, y por el punto de intersección se traza una línea horizontal hasta la escala vertical de la izquierda y se leen en dicha escala 68 cSt.

- La viscosidad de 68 cSt/40ºC se estandariza en la Tabla No1 y se tiene que la viscosidad del aceite requerido corresponde a un grado ISO 68.

- Como la temperatura ambiente en la cual va a trabajar el compresor de tornillo es de 20ºC y está dentro del rango especificado por el fabricante de 15º y 23ºC, el grado ISO 68 del aceite hallado no es necesario modificarlo.

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- Con el grado ISO del aceite hallado, se va al catalogo del fabricante de los lubricantes utilizados en la empresa, y se halla el aceite que sirva para lubricar compresores de cámara de compresión húmeda y que sea de un grado ISO 68. Además el aceite seleccionado debe cumplir con las demás propiedades físico-químicas especificadas por el fabricante del compresor. Por el valor del IV de 95, se puede concluir que se trata de un aceite mineral ó derivado del petróleo, ó sintético del tipo diéster. Si se quisiera utilizar un aceite sintético para lubricar este compresor de tornillo es necesario tener en cuenta la metodología respectiva para seleccionar correctamente el aceite sintético.

2.7 Modificación del grado ISO del aceite de acuerdo con al temperatura ambiente

Cuando la temperatura de operación ó la temperatura ambiente en la cual va a trabajar el equipo rotativo es diferente al rango especificado por el fabricante, es necesario modificar el grado ISO del aceite requerido, ya que de lo contrario se presentarán los siguientes problemas en los mecanismos lubricados:

- Si la temperatura ambiente real es menor que la que tuvo en cuenta el fabricante del equipo rotativo en sus cálculos, la viscosidad del aceite seleccionado aumentará por encima del valor requerido, dando lugar a problemas de desgaste erosivo, altas temperaturas de operación, y mayor consumo de energía por exceso de fricción fluida en los mecanismos lubricados.

- Si la temperatura ambiente real es mayor que la que tuvo en cuenta el fabricante del equipo rotativo en sus cálculos, la viscosidad del aceite seleccionado disminuirá por debajo del valor requerido, dando lugar a problemas desgaste adhesivo, altas temperaturas de operación, y mayor consumo de energía por fricción sólida en los mecanismos lubricados.

Los siguientes son los pasos que es necesario tener en cuenta para modificar el grado ISO del aceite requerido:

- En el Gráfico No3 se traza la curva del aceite recomendado. - En la escala horizontal inferior del Gráfico No3, se localiza el rango de la temperatura de

operación y por dichos valores se trazan dos líneas verticales hasta que corte la curva del aceite recomendado, por los puntos de intersección se trazan dos líneas horizontales, las cuales definen el rango de la viscosidad de trabajo, en cSt.

- En la escala horizontal inferior del Gráfico No3, se localiza la temperatura de operación real del equipo rotativo, y se procede de la siguiente manera: - Si es menor que el valor del rango mínimo especificado por el fabricante del equipo rotativo, con el valor conocido de dicha temperatura de operación, se traza desde la escala horizontal inferior, una línea vertical hasta que corte la línea horizontal correspondiente a la viscosidad mínima requerida, por el punto de intersección se traza una curva (línea) paralela a la del aceite seleccionado y se lee la viscosidad del aceite en cSt a 40ºC, luego se estandariza el grado ISO del aceite hallado, mediante la Tabla No1. En este caso el grado ISO del aceite que se seleccione es menor que el del aceite recomendado por el fabricante del equipo rotativo. - Si es mayor que el valor del rango máximo especificado por el fabricante del equipo rotativo, se procede de la misma manera que el caso anterior, pero con el valor conocido de la temperatura operación real. En este caso el grado ISO del aceite que se seleccione es mayor que el del aceite recomendado por el fabricante del equipo rotativo.

La temperatura de operación (Top) de un mecanismo se define como:

Top Ta Tf, ºC(ºF) Ecuación No1

Donde: Top: Temperatura de operación, ºC (ºF).

Ta: Temperatura ambiente, ºC (ºF).Tf: Incremento de temperatura por fricción, adimensional.

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Ejemplo No 3

El fabricante del reductor sinfín-corona que acciona el eje vertical de una llenadora de botellas de cerveza, recomienda para su lubricación un aceite que debe tener una viscosidad de 230 cSt/40°C y 15 cSt/100°C. El aceite especificado es para un rango de temperatura ambiente entre 15° y 22°C y una temperatura de operación entre 38° y 45°C. Se requiere hallar lo siguiente:

- La nueva temperatura de operación, si el lugar donde va a funcionar el reductor sinfín-corona es de 32°C.

- El grado ISO del aceite requerido, teniendo en cuenta la nueva temperatura de operación.

Solución:

- Temperatura de operación para una temperatura ambiente de 32ºC.

Los pasos que se deben seguir son los siguientes:

- De la Ecuación No1, Top Ta Tf, ºC, se tiene el Tf, para la condiciones dadas inicialmente es igual a: Tf 38°-15°C 23°C ó también es igual a Tf 45°-22°C 23°C.

- Para la nueva condición de Ta, se tiene que la nueva Top 32° + 23°C 55°C, ó sea Top 55°C.

- Grado ISO del aceite requerido para una Top de 55ºC.

Los pasos que se deben seguir son los siguientes:

- Con los valores dados de la viscosidad del aceite de 230 cSt/40°C y de 15 cSt/100°C, se traza la curva del aceite, en el Gráfico No3.

- En la escala horizontal inferior, con los valores de la Top de 38º y 45ºC, correspondientes a Ta de 15° y 22°C, respectivamente, se trazan líneas verticales hasta que corten la curva del aceite recomendado y por los puntos de intersección se trazan líneas horizontales, las cuales demarcan el rango de la viscosidad en el cual se puede utilizar el mismo grado ISO del aceite recomendado.

- Como la nueva Ta de 32ºC da lugar a una Top de 55ºC, y ésta está por fuera del rango máximo permisible de 45ºC, es necesario hallar el nuevo grado ISO del aceite requerido.

- En la escala horizontal inferior del Gráfico No3, se localiza el valor de la nueva Top de 55°C, y se traza una línea vertical hasta que corte la línea horizontal que define el valor máximo del rango de variación de la viscosidad.

- Por el punto de intersección se traza una línea paralela a la “curva” del aceite y sobre esta nueva “curva” se lee la viscosidad en cSt a 40°C del aceite requerido. En este caso la viscosidad del aceite requerido es de 460 cSt/40°C, ó sea que el aceite debe ser de un grado ISO 460.

3. EQUIVALENCIAS ENTRE DIFERENTES SISTEMAS DE CLASIFICACION DE LA VISCOSIDAD

Muchos fabricantes de maquinaria industrial acostumbran a dar sus especificaciones de lubricación en otros sistemas de clasificación de la viscosidad diferente al ISO y ello obliga, por lo tanto a hallar el grado de la viscosidad equivalente en este sistema. En la Tabla No2 se dan las equivalencias entre el sistema ISO, ASTM, AGMA y SAE (de motor y engranajes).

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Tabla No2Equivalencias entre los diferentes sistemas de

clasificación de la viscosidad

GradoISO

GradoASTM

GradoAGMA

Grado SAEMotor Engranajes

Unígrado Multígrado Unígrado Multígrado1015 7522 105 0w, 5w 75W32 150 10w46 215 1 10,15w

68,68EP 315 2, 2EP 20w,20 10w30,20w20 80,80w100,100EP 465 3,3EP 25w,30 5w50, 15w40150,150EP 700 4,4EP 40 15w50, 20w40220,220EP 1000 5,5EP 50 90 85w90320,320EP 1500 6,6EP 85w140

460,460EP,460C 2150 7,7EP,7C 140680,680EP,680C 3150 8,8EP,8C

1000,1000EP,1000C 4650 9,9EP,9C1500,1500EP,1500C 7000 10,10EP,10C 250

Notas:

(1) Cuando se halla el grado ISO equivalente de un aceite unigrado para motores de combustión interna su IV puede ser menor ó igual a 95; si es de especificación w debe ser mayor de 95 y si es multigrado, debe estar por encima de 110. Cuando se trate de aceites para engranajes se procede de la misma manera.

(2) La C en los aceites especificados en el sistema ISO ó AGMA significa Compuesto ó aceites con aditivos a base de ácidos grasos para condiciones de lubricación EHL donde la temperatura de la carcasa del componente es menor ó igual a 50°C.

(3) Cuando el fabricante recomienda el tipo de aceite a utilizar en cualquier sistema de unidades de viscosidad, referenciados a una temperatura especifica, es necesario hallar el grado ISO correspondiente (recuérdese que el grado ISO de un aceite está dado en cSt a 40°C) para lo cual es necesario, en primer lugar, convertir las unidades de viscosidad dadas a cSt (si éstas se dan en unidades diferentes a cSt), utilizando el Gráfico No1 y, en segundo lugar, con las unidades de viscosidad en cSt a cualquier temperatura, se halla el grado ISO correspondiente del Gráfico No2.

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Gráfico No1Carta de conversión de la viscosidad a cualquier temperatura

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Gráfico No2Gráfico para hallar el Grado ISO del aceite

Gráfico No3Gráfico para trazar la curva de un aceite industrial

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Gráfico No4 (a)

Gráfico para hallar el índice de viscosidad (IV) en función de

de la viscosidad del aceite en cSt a 40ºC y a 100ºC.

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Gráfico No4 (b)Gráfico para hallar el índice de viscosidad (IV) en función de

de la viscosidad del aceite en cSt a 40ºC y a 100ºC.

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