ESPECIALIDAD DE POSTGRADO TRANSPORTE AUTOMOTOR

ESPECIALIDAD DE POSTGRADO

TRANSPORTE AUTOMOTOR

MONOGRAFÍA COMBUSTIBLE Y LUBRICANTE EN EL TRANSPORTE

AUTOR MSc. Ing. Carlos Manuel Bonet Borjas

Marzo 2010

C. M. Bonet Borjas Combustible y lubricante en el transporte

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Objetivo general: Conocer la necesidad del uso racional de los combustibles y de los lubricantes como vía para explotar racionalmente los vehículos y preservar los bienes de la sociedad. Objetivos específicos: • Conocer la vinculación entre las propiedades de los combustibles y de los

lubricantes con sus posibilidades de utilización y su influencia en el funcionamiento de los motores de combustión interna de gasolina y diesel.

• Saber aspectos generales de la lubricación y las propiedades de lo lubricantes que permitan la selección óptima de los mismos, así como las características generales sobre los lubricantes sintéticos.

• Conocer la clasificación según SAE, API, ISO, ASTM, NLGI, etc. • Conocer las particularidades de trabajo de los lubricantes en los motores de

combustión interna. • Conocer las normas de manipulación y almacenamiento de los lubricantes y las

afectaciones de los combustibles y lubricantes al medio ambiente. Contenido: Origen del petróleo. Composición química. Refinación. Principales propiedades de las gasolinas y su influencia en el funcionamiento de los motores. El poder antidetonante de la gasolina. Índice de octano de camino. Necesidad de octano del motor del vehículo. Problemas de adaptación del vehículo a la gasolina. Propiedades fundamentales de los combustibles diesel y su influencia en el motor. Aspectos generales sobre la lubricación y lubricantes. Clasificación según su estado, crudo y aplicación, tipos de lubricantes, propiedades, aceites minerales y sintéticos, grasas minerales y sintéticas, normas SAE, API, ISO, ASTM, NLGI, etc., régimen de lubricación, sistemas de aplicación, selección. La lubricación de los motores de combustión interna. Trabajos de mantenimiento en el sistema de lubricación de los motores de combustión interna. Normas para la manipulación y almacenamiento de los lubricantes. Las afectaciones al medio ambiente de los lubricantes y los combustibles. Indicaciones metodológicas y de organización. Durante el desarrollo de la asignatura es importante se especifiquen las características de los diferentes tipos de combustibles y lubricantes usados en el transporte automotor para la correcta selección y utilización durante la explotación de las máquinas. Las actividades a desarrollar serán conferencias y seminarios con la participación activa de los estudiantes y profesor en un constante intercambio de conocimientos teóricos y prácticos donde se refleje la experiencia adquirida durante la vida laboral en el ramo del transporte. Sistema de evaluación Evaluación sistemática en el aula.


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Trabajo investigativo extra-clase (Selección y aplicación adecuada de los combustibles y lubricantes para el correcto funcionamiento del transporte automotor en la empresa). Bibliografía: 1. Arias-Paz, M. Editorial Dossat. S. A. Madrid. 1998. 2. Amándola Luís José. ´´ Gestión de proyecto de manufactura ´´ Ed. Universidad Politécnica de Valencia, España, 2004. 3. Benlloch María, J. “Lubricantes y Lubricación Aplicada”, Barcelona 1991,

España. 4. Bonet Borjas C. M. “Explotación Técnica y Montaje de los Equipos de

Elevación de las Cargas”, Tomo II, Ed. ISPJAE, C. de La Habana, 1987, Cuba.

5. Bonet Borjas C. M. y Céspedes René “Combustibles y Lubricantes”, Quito, Ecuador, 2008

6. Bonet Borjas C. M. “Combustibles y Lubricantes”, monografías ISBM-959-261-171-8 PREGER, MITRANS, 2003, Cuba.

7. Bonet Borjas C. M “Lubricación y diagnóstico a través del aceite” Monografías para SASA, Guarda la Vaca, Holguín, 2006

8. Fernández Navarro, E. “Influencia de los combustibles en el funcionamiento de los MCI”

9. García Faures, L. G. y Otros “Lubricación y Lubricantes, ISPJAM, Ed. ENPES, La Habana, 1986, Cuba.

10. Manual de productos de Cubalub, Castrol, Repsol, TOTAL.

Índice

EPIG. Objetivos, Contenido, Sistema de Evaluación y Bibliografía 1

Introducción 5 CAPÍTULO I EL PETRÓLEO Y SU REFINACIÓN. 6

I.1 Origen del Petróleo. 6

I.2 Historia del uso del Petróleo. 7

I.3 Historia petrolera en Cuba. 8

I.4 Los crudos nacionales. 9

I.5 Composición química del Petróleo. 9

I.6 Clasificación de los crudos. 11

I.7 Refinación del Petróleo. 12

CAPÍTULO II COMBUSTIBLES 19

II.1 GASOLINAS 19

II.1.1 Propiedades principales. 20

II.1.2 Número de Octano. Definición. 28


4

II.1.3 Problema de adaptación del vehículo a la gasolina 32

II.1.4 Conclusiones parciales 32

II.2 COMBUSTIBLE DIESEL. 33

II.2.1 Propiedades fundamentales. 31

II.2.2 Índice de Cetano. 38

II.2.3 Índice Diesel. 39

II.2.4- Conclusiones parciales 39

CAPÍTULO III LUBRICACIÓN Y LUBRICANTES 40

III.1 Introducción 40

III.2 Conceptos básicos 40

III.3 Funciones de la lubricación 41

III.4 Clasificación de los lubricantes según su estado, crudo y aplicación. 42

III.4.3.1 Aceites para MCI. 46

III.4.3.2 Para transmisiones automotrices 52

III.4.3.3 Aceites industriales 53

III.4.4 Aceites sintéticos 54

III.5 Principales propiedades de los aceites 58

III.6 Aditivos 69

III.7 Almacenamiento y manejo de lubricantes. 72

III.8 Salud y medio ambiente 77

CAPÍTULO IV LUBRICANTES DENSOS 79

IV.1 Introducción 79

IV.2 Clasificación 81

IV.3 Principales propiedades de las GL 85

IV.4 Grasas sintéticas 86

IV.5 - Selección de las grasas 88

IV.6- Duración de las GL 88

CAPÍTULO V LUBRICACION DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (MCI) DE GASOLINA y DIESEL 89

V.1 Introducción 89

V.2 Principales propiedades de los aceites para los MCI 92

V.3 Algunos tipos de aditivos de los lubricantes de los motores de combustión interna 93


5

V.4 Especificaciones internacionales de los aceites para los motores diesel y de gasolina (4 tiempos).

97

V.5 Lubricación de MCI de 2 tiempos 99

V.6 -A Lubricación de MCI marinos 103

V.6-B Aceites para MCI diesel de locomotoras. 104

V.7 Influencia del lubricante en la formación de los depósitos en los motores de combustión interna.

105

V.8 Trabajos de mantenimiento en el sistema de lubricación de los motores. 108

V.9 Periodo de cambio del lubricante en el depósito 112

V.10 Intervalo de servicio extendido 113

V.11 Sugerencias para el cambio de aceite. 114

V.12 ¿Se pueden mezclar los aceites para MCI? 118

V.13 Consejos para el mantenimiento 119

CAPÍTULO VI LUBRICACIÓN DE TRANSMISIONES AUTOMOTRI CES 120

VI.1 Lubricantes para los Órganos Mecánicos de Transmisión de Potencia de los Vehículos

120

VI.2 Lubricantes para las cajas de velocidades hidromecánicas de los vehículos automáticos. 126

VII- GLOSARIO 139

VIII- AUTOESTUDIO 142

IX CONVERSIÓN DE UNIDADES 148

COMBUSTIBLE Y LUBRICANTE EN EL TRANSPORTE INTRODUCCIÓN EL desarrollo alcanzado por los equipos industriales, por los vehículos automotores y por las máquinas ingenieras exige de los especialistas y técnicos que atienden la explotación y el mantenimiento de cualquier equipo, de conocimientos profundos acerca de los combustibles y de los lubricantes. El mundo actual globalizado no afecta por igual a todos los países. Para Cuba, país importador de los derivados del petróleo reviste vital importancia la aplicación correcta de estos derivados, cada día más caros en el mercado internacional y que influyen fundamentalmente en los costos de operación y de mantenimiento de cualquier instalación industrial y/o de una máquina automotriz. CAPÍTULO I. EL PETRÓLEO Y SU REFINACIÓN.


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I.1. Origen del Petróleo. El petróleo se considera generalmente formado de restos de animales y de plantas que se acumularon en fosas marinas o estuarios y fueron enterrados por la arena y el cieno. Los restos pueden haber sufrido descomposiciones debidas a bacterias anaerobias bajo condiciones reductoras, eliminándose la mayor parte del oxígeno o puede haberse destilado aceite de los restos parcialmente descompuestos por el calor producido por movimientos de tierra o por la profundidad del enterramiento. El petróleo puede emigrar bajo los efectos de la temperatura y la presión, de modo que la localización de los depósitos actuales pueden no ser la misma que donde se produjo la acumulación inicial. Los cambios de temperaturas, los movimientos de la tierra y la diferencia de densidad entre el petróleo y el agua salada, obligaron al petróleo a emigrar de la roca madre, para acumularse en formaciones geológicas favorables. Una localización actual es una roca sedimentaria porosa denominada “roca de depósito”, en la cual el petróleo y el gas pueden acumularse en las capas superiores, encerradas por una roca o formación de rocas impermeables, las cuales impiden el escape del petróleo y el gas. Las rocas de depósito son generalmente piedras, areniscas, arena caliza o dolomita de grano grueso. Las rocas de recubrimiento son arcillas y pizarras, margas y calizas densas de grano fino. El petróleo se halla en una serie de “trampas” naturales que se han formado por las concentraciones de la corteza terrestre a través de millones de año, entre las cuales se pueden citar: La trampa “anticlinal”, donde el petróleo ha sido atrapado entre los estratos de rocas impermeables, sobre un lecho de agua, bajo la presión del gas del petróleo. La trampa “falla”, donde los estratos de roca, arcilla, tierra y fango se han fraccionado y uno de los lados se ha desplazado hacia arriba a lo largo de la línea de fractura y ha menudo llega hasta la superficie. La trampa “estratigráfica”, donde el petróleo sobre un lecho de agua, se ha formado en los extremos ondulantes de los estratos paralelos de roca. Los levantamientos volcánicos o el arrugamiento de la corteza terrestre han dado lugar a que otro depósito de roca se deslice sobre la parte superior del área donde el petróleo se ha formado. La formación “domo de sal” de un océano desaparecido, donde se ha formado un depósito donde el petróleo se ha acumulado en forma de anillo alrededor del domo. La composición en % de los elementos principales que conforman el petróleo oscila entre los límites siguientes: Carbono (80↔89) % Hidrógeno (10↔14) % Oxígeno (1↔3) % Nitrógeno (0.3↔1) % Azufre (0.3↔8) % También se encuentran en el petróleo otros elementos en cantidades insignificantes, que pueden influir en el proceso de refinación y en la calidad de sus derivados. 1.2- Historia del uso del Petróleo.


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El hombre conoció y utilizó el petróleo desde tiempos inmemoriales cuando se presentaba ante él en forma de aceites minerales y asfalto, como resultado de afloramientos espontáneos. Tres mil años ante de nuestra era, los egipcios utilizaron el asfalto al que llamaban “mumia”, para la elaboración de ungüentos usados en la momificación. Los babilonios utilizaron el asfalto para unir las piedras y los mosaicos de las edificaciones de la muralla de Babilonia y el palacio de Nabucodonosor. Herodoto, el historiador griego, se refirió a los manantiales que existían en Babilonia alrededor del 450 antes de nuestra era. En el Génesis se afirma que en el valle de Siddim (lago Asfaltite) se encontraba lleno de manantiales petrolíferos. Moisés es salvado gracias a una barquilla calafateada con asfalto. En los tiempos de Roma, el petróleo de Sicilia era usado en el templo de Júpiter para mantener viva la llama en ofrenda a ese dios. El general romano Belisario, lo utilizó en su lucha en África del Norte en las jabalinas que cubría con petróleo que encendidas se arrojaban al enemigo. Plinio, erudito romano, menciona el manantial de Agrigento, que suministraba el aceite mineral a Sicilia para las lámparas. Marco Polo, célebre viajero italiano, describió una fuente en la cual surge el aceite mineral en tan grande abundancia que podría llenarse cien barcos simultáneamente, el cual era transportado en camellos hasta Bagdad para utilizarlo como combustible y para curar la sarna. En Méjico, los aztecas llamaban chapapote a ese producto natural. Los indios de Norteamérica empapaban frazadas en el aceite proveniente de las filtraciones para utilizarlo como medicina. En América del Norte, el petróleo se vendía por curanderos como un producto maravilloso, para curar la tos, el reuma y las quemaduras. Muchas son las referencias que relatan de pozos taladrados por el hombre en la corteza terrestre. Varios siglos antes de nuestra era los chinos (220 AC) fueron los primeros que perforarían pozos, utilizando taladros de percusión y cañerías de bambú. Jorge H. Bissel (1859), propietario de una finca rural en Titusville Pennsylvania, jamás sospechó que la posteridad lo iba a recordar cuando notó en su granja la presencia de filtraciones de aceite minerales, lo cual le hizo concebir la idea feliz de hacer uso de la técnica de los perforadores de pozos de sal, ya muy desarrollada, para obtener petróleo. Bissel hombre de pocos conocimientos técnicos, participó la idea a su amigo Edwin L. Drake coronel retirado y conductor de ferrocarriles que acogió con entusiasmo la idea y dos años después obtuvieron el concurso de unos expertos perforadores de pozos de sal. Al cabo de dos meses de actividad, un domingo, queriendo cerciorarse de la forma que marchaba la perforación, observaron el pozo y comprobaron que la barrena se había hundido en una cavidad natural, la extrajeron y cual no sería su sorpresa al ver que del fondo surgía un líquido oscuro. Tan pronto el petróleo del pozo perforado burbujeó hasta llenar el primer barril, se instauró la era de la explotación petrolera y en 1862 Rockefeller hizo su primera inversión en la incipiente y floreciente industria del petróleo. Como bien dijo Harvey O'connor, "Drake encontró la forma de sacar petróleo de la tierra, pero John D. Rockefeller descubrió como sacar dinero del petróleo". En 1918 el Primer Ministro Francés Clemenceau cablegrafiaba a Wilson, "Una gota de petróleo nos resulta más preciosa que una gota de sangre".


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Lo que un día fue una maloliente medicina, de dudoso espectro, hoy constituye uno de los productos fundamentales de la industria de los combustibles, de la industria química para la obtención de plásticos, solventes, gomas, detergentes, productos farmacéuticos, insecticidas, herbicidas, cosméticos, etc. 1.3. - Historia petrolera en Cuba. La historia petrolera en Cuba se inicia en el año 1860, cuando se descubrió el yacimiento de Motembo, en Matanzas. Solo en el periodo que media entre 1923 y hasta 1959 se perforaron mas de 200 pozos con fines de exploración. Las empresas americanas mantenían en absoluto secreto sus resultados y se consideraba a Cuba como una zona de reserva. En 1870 se refinaba petróleo en una planta rudimentaria en la bahía de la Habana. El crudo de Motembo se transportaba en goletas para obtener querosina para el alumbrado público y sustituir el aceite de ballena. En 1882 la Standard Oil Company y el cubano Enrique J. Conill instalan una refinería en la Chorrera, desembocadura del río Almendares, en 1895 un incendio destruyó gran parte de la refinería y poco después se construye en la finca San Carlos en la bahía de la Habana la refinería ESSO-Belot, debido a que en ese lugar existía un hospital de dementes dirigido por el médico francés Eduardo Belot. En 1941 se descubrieron los yacimientos en Jarahueca provincia de Sancti Spíritus y en 1942 se fundaron la compañía Petrolera de Jarahueca S.A. y la compañía Perforadora de Santa Clara S.A., Sus fundadores eran cubanos, españoles y noruegos. El crudo se refinaba en alambiques instalados en el poblado de Barreras y cerca de los propios pozos para obtener gasolina. En 1947 ambas compañías se asocian al capital norteamericano y surge la Cuban Oil Refining Company que construye una pequeña refinería en Cabaiguán con dos torres de destilación atmosférica. La refinería fue diseñada para ser abastecida con los crudos de Jarahueca hasta su agotamiento para posteriormente recibir crudo norteamericano por el puerto de Isabela de Sagua que se transportaba en carros-tanques por vía férrea. En 1952 se crea la empresa Refinería Cabaiguán S.A. con ayuda financiera y materia prima de la ESSO, lo que la convirtió en su subsidiara. Después del golpe de estado de 1952, políticos, militares, y personas adineradas auspiciados por el gobierno toman las operaciones financieras y se entroniza el contrabando en gran escala por el puerto de Casilda, todo esto duró hasta el triunfo revolucionario. La refinería Cabaiguán fue nacionalizada el 26 de enero de 1960. Otras Empresas Petroleras en Cuba. Desde 1925 operaban en Cuba la Shell-Mex, la Texaco y la Sinclair. Con el propósito de llevar a cabo el gobierno un plan de obras públicas y construir la carretera central la Esso-Belot construyó una unidad de destilación al vacío, para abastecer de asfalto las carreteras. La Esso-Belot construyó en 1957 una moderna refinería de tipo compleja, en un área aledaña la Shell-Mex construyó una más pequeña, ambas fueron nacionalizadas en 1961. Cuba cuenta además en Santiago de Cuba una refinería simple Hermanos Díaz y el complejo petroquímico de Cienfuegos, existe una planta de mezcla de aceites básicos en la Ñico López y otra de refinación de aceites usados la Sergio González en el Cotorro.


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1.4. - Los crudos nacionales. Las características de los estos crudos difieren grandemente de los crudos comerciales, e inclusive si se comparan con otros crudos pesados, por el elevado contenido de contaminantes. Los contaminantes más indeseables y que se encuentran en cantidades apreciables en los crudos nacionales pueden ser separados en tres grandes grupos: 1. -Hidrocarburos asfalténicos. Son hidrocarburos aromáticos de alto peso

molecular que se encuentran en forma de suspensión coloidal en el crudo. Estas moléculas se degradan fácilmente hacia la formación de coque cuando se someten a temperaturas altas.

2. -Uniones sulfurosas. Los compuestos sulfurosos están presentes en mayor o menor grado en todos los crudos. En el caso de los crudos nacionales el contenido de azufre llega a valores del 8%.

3. -Contenido de metales. Níquel y vanadio, es bajo el contenido comparado con los contaminantes enumerados, sin embargo están presentes y junto con el azufre y los asfaltenos hacen realmente muy complejo su procesamiento y su posterior utilización.

1.5. - Composición química del Petróleo. El petróleo es un líquido entre amarillo y carmelita, con reflejos verdes. De olor característico y peso específico comprendido entre (0.8 y 0.95). Compuesto casi en su totalidad por combinaciones orgánicas de carbono e hidrógeno denominadas hidrocarburos. Estos elementos se combinan para formar varios miles de compuestos conocidos (+ 3000). Para el estudio de un número tan grande de hidrocarburos se clasifican en grupos pequeños teniendo en cuenta: la estructura y la forma de unión de los átomos en cadenas, o con estructuras cerradas, o si son saturados o no; los cuales dentro de cada grupo poseen propiedades similares. 1.5.1. - Hidrocarburos Parafínicos o Alcanos. Son los hidrocarburos más ricos en hidrógeno. Responden a la fórmula química general Cn H2n+2. Son saturados y por su simple enlace carbono-carbono, de gran fortaleza, resultan pocos reactivos y por ello muy estables, no admiten que se fijen químicamente a la cadena carburada más átomos de hidrógeno de los que ya posee. A presión y temperatura ambiente se encuentran en los distintos estados físicos: de 1 a 4 átomos del carbono son gaseosos, de 5 a 16 son líquidos y los restantes son sólidos con la consistencia de la cera.

HHHHHH

HCCCCCCH

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llllll

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−−−−−−−

HHHCHH

HCCCCCH

HCHHCHH

3

33

11111

11111

−−−−−−

C6 H14 C8 H18

Exano Trimetilpentano


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Existe la posibilidad de que la cadena de átomos no sea lineal, sino que presente ramificaciones, donde un miembro cualquiera de la cadena esté unido por una valencia a uno o varios radicales CH3 dando lugar a isómeros que tienen igual fórmula general, pero los hidrocarburos resultantes poseen propiedades distintas. 1.5.2- Hidrocarburos Nafténicos o Cicloparafínicos. Su fórmula general es Cn H2n , son hidrocarburos lo suficientemente saturados como para resistir los cambios, incluyendo la oxidación. Se presentan en muchos crudos y en los lubricantes, constituyen cadenas cerradas. Son compuestos cíclicos, los átomos de carbono están unidos en forma de anillos y por medio de una sola valencia. C5 H10 Ciclopentano C6 H12 Ciclohexano 1.5.3- Hidrocarburos Aromáticos o Bencénicos. Son hidrocarburos insaturados responden a la fórmula Cn H2n-6 Estos hidrocarburos son cíclicos, los átomos de carbono están unidos en forma de anillos por medio de simples y dobles valencias alternativamente. El benceno es el primer miembro de esta familia. El nombre de aromáticos se debe a que muchos de ellos tienen olores característicos . Los elementos de esta familia son activos y particularmente sensibles a la oxidación formando ácidos orgánicos. Los aromáticos son preferidos en las gasolina por sus propiedades antidetonantes. C6 H6 benceno 1.5.4.- Hidrocarburos Alquenos y Alquinos. Estos compuestos no saturados no están presentes en el petróleo en su estado natural, pero aparecen durante determinadas operaciones a que se somete el crudo en el proceso de refinación, por tanto, se encuentran en sus derivados. Estos hidrocarburos presentan la característica de no poseer atados a la cadena carburada todos los átomos de hidrógeno que la misma pudiera asociar. 1.5.4.1- Alquenos u Olefinos.

H

C

HCCH

HCCH

C

H

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!

−−

−−


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Son hidrocarburos insaturados, tienen deficiencia de átomos de hidrógeno en sus moléculas por los dobles enlaces entre los átomos de carbono. Son muy reactivos y se combinan muy fácilmente con el hidrógeno, el oxigeno, el cloro y el azufre, dando lugar a la formación de gomas, y lacas, ocasionadas por la oxidación. Sin embargo los olefinos son deseables en el proceso de fabricación de gasolina polimerizada de alto poder antidetonante y constituye una materia prima importante en la industria petroquímica. H-C= C-H CH2 = CH2 1 1 Etileno o Eteno

H H 1.5.4.2. - Alquinos o Acetilenos. Tienen una característica distintiva de un triple enlace covalente entre dos átomos de carbono. El etino llamado acetileno es un gas incoloro, e olor desagradable, arde en el aire con llama muy caliente, es bastante soluble en agua y muy soluble en acetona.

H-C≡C-H Etino o Acetileno

Las familias de hidrocarburos estudiadas sirven para clasificar los crudos y dan una indicación bastante precisa del comportamiento futuro de los distintos hidrocarburos derivados del petróleo Por ejemplo, una gasolina que contenga un contenido alto de hidrocarburos insaturados tendrá tendencia formar gomas, lacas y resinas. En las refinerías actuales estos insaturados se reforman para producir combustibles de calidad alta. Si una gasolina contiene un alto porcentaje de hidrocarburos ramificados y gran cantidad de aromáticos, tendrá gran tendencia a poseer muy buenas propiedades antidetonantes. 1.6. - Clasificación de los crudos . La composición del crudo varía de un pozo a otro, no existen dos yacimientos cuyos crudos posean igual análisis. Además las características del crudo a una profundidad difieren de otra para pozos profundos. El petróleo es una mezcla de hidrocarburos, por ejemplo, de las gasolinas obtenidas después de refinadas se han aislados hasta 130 hidrocarburos diferentes. Cualquier otra sustancia hallada en el petróleo se considera como impureza del mismo. La más nociva es el azufre, en este grupo de compuesto se pueden mencionar los mercaptanos, los sulfuros, los bisulfuros, el tiofeno, combinados químicamente con los hidrocarburos y también mezclados o en suspensión como las sales, cenizas metálicas y el agua.Todos estas impurezas deben ser eliminadas en la mayor proporción posible por los diferentes métodos de refinación. Los crudos se clasifican de un modo general en tres clases, según el contenido relativo de hidrocarburos predominantes. Tabla I.1- Crudo y contenido aproximado.

Base % Parafínicos % Nafténicos % Aromáticos Parafínica 45 a 97 2 a 31 3 a 31 Asfáltica 15 a 60 38 a 76 3 a 24


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Mixta 25 a 79 17 a 45 3 a 29 Base parafinica. Contienen poco o ningún material asfáltico, después de destilados son los menos densos, el residuo contiene parafina en cantidades relativamente importante, sirven para aceites lubricantes y querosina de calidad alta. Los crudos parafínicos contienen poca cantidad de azufre, los aceites obtenidos son más estables a temperaturas elevadas, pero su refinación es más costosa. La gasolina obtenida suele poseer poco poder antidetonante. Base asfáltica . Contienen muy poca parafina y su residuo es predominante asfáltico. Sus contenidos de azufre, oxigeno y nitrógeno pueden ser relativamente altos. Son adecuados para producir gasolina de calidad y asfalto. Los crudos asfálticos tienen mayor contenido de azufre, la refinación de los lubricantes es mas sencilla pero de calidad inferior. La gasolina obtenida es de mayor poder antidetonante. Base mixta . Después de destilar los compuestos más ligeros, el residuo contiene parafina y asfalto. Composición del petróleo. El petróleo esta formado por diferentes compuestos de hidrocarburos que pueden ser agrupados en: (ver Tabla I.1.B) Tabla I.1.B- Crudo y sus características

CARACTERISTÍCAS

BASES BUENA MALA

PARAFÍNICOS OXIDACIÓN BAJA TEMPERATURA

NAFTÉNICOS BAJA TEMPERATURA OXIDACIÓN

AROMÁTICOS PODER SOLVENTE OXIDACIÓN

POLARES ALGUNOS AZUFRE OXIDACIÓN ESPUMA

1.7- Refinación del Petróleo . El crudo es una materia prima que en su estado natural tiene una utilización muy pobre. El conjunto de procesos a que se somete el crudo para obtener productos


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que cumplan especificaciones técnicas determinadas recibe el nombre de refinación. Estos procesos consisten en garantizar a partir de un crudo, la elaboración de una gama de productos acabados para satisfacer la demanda cuantitativa y cualitativa del mercado. Los principales productos de la refinación del petróleo crudo que se obtienen en las refinerías son (Ver tabla I.2): Tabla I.2- Productos obtenidos del petróleo y sus principales usos. PRODUCTOS PRINCIPALES USOS 1-Hidrogeno, metano y etano (gases ligeros)

Utilizados comúnmente como combustible en el refino del crudo. El metano se usa como gas manufacturado de uso domestico (gas de la calle)

2-Propano y butano, (gases licuables)

Se emplean comúnmente como gas combustible de uso doméstico (gas de balón = propano + butano + pesticida), como carburantes, en motores de explosión y como materia prima para petroquímica.

3-Naftas Fabricación de gasolinas de automoción y aviación. Materia prima petroquímica.

4- Kerosenos Producción de carburante para aviones de reacción, combustibles para tractores.

5- Gas oil (diesel ligero o destilado)

Combustible para motores diesel de combustión interna (camiones, tractores, motores de buques). Calefacción doméstica. Materia petroquímica.

6- Fuel oil (diesel pesado, mazut, residual)

Combustible para industria. Centrales termoeléctricas. Combustible para buques.

7-Residuo atmosférico

Materia prima para aceites lubricantes, asfaltos y parafinas.

El petróleo crudo (formado por moléculas de hidrocarburos de muy variados tamaño y tipos) mediante un calentamiento en hornos se lleva a temperaturas del orden de los 360 0C haciéndolo circular por medio de bombas centrifugas a una presión de 3 a 4 atmósferas (se explicará todo el proceso posteriormente). En estas condiciones de presión y temperatura se introduce en una columna de destilación fraccionada donde: a. Por cabeza se extraen, en forma de gas, los hidrocarburos de peso molecular

inferior a 90. Con ello se obtiene, en esta extracción, el metano, etano, propano, butano, pentanos y parte de los exanos u otros compuestos de tipo aromáticos o nafténico pero de peso molecular similar. Entonces por la parte superior se obtiene los gases ligeros, los gases licuables y las naftas ligeras (pentanos).

b. Por extracciones laterales de la columna de fraccionamiento se extraen hidrocarburos con mayor peso molecular en el siguiente orden de arriba hacia abajo: naftas pesadas (gasolina), kerosenos (por su peso molecular y tensión de vapor servirán para la obtención de combustibles de aviación) y gas oil.

c. Por el fondo de la torre se obtiene aquella parte que no se ha sido posible vaporizar a la temperatura de 350 0C. Esta parte más viscosa y de mayor peso molecular que no se ha destilado es lo que se llama residuo atmosférico y es


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la materia prima para la obtención de los fuel oil, aceites lubricantes, parafinas y asfaltos. Una vez obtenidos los diversos productos es necesario purificarlos, quitándoles principalmente los compuestos de azufre que siempre vienen formando parte del crudo petrolífero.

En virtud de la variedad y la naturaleza de los crudos, y de la cantidad de derivados que se desean obtener, resulta posible agrupar todas las operaciones de refinación en tres series de procesos. 1 - Procesos físicos de separación. Permiten el fraccionamiento de una mezcla en sus diversos constituyentes sin modificar su estructura molecular, de forma que la suma de los constituyentes sea igual al de la mezcla inicial y el balance volumétrico de las operaciones sea equilibrado. El calor y los disolventes son los promotores de estos procesos. Los productos obtenidos no cambian su estructura y no se forman nuevos compuestos. 2 - Procesos de transformación molecular. Tienden a modificar la estructura molecular y las características de los hidrocarburos o de las fracciones sometidas a estas transformaciones. Se suponen expansión y contracción volumétrica en estos procesos, se debe establecer el balance másico. Convierten productos que sobran en el mercado en productos de demanda alta. 3 - Tratamientos químicos. Los productos obtenidos por los procesos anteriores tienen que pasar por diferentes procesos para remover las impurezas indeseables o cambiarlas en productos no dañinos para mejorarles el color, el olor, y la estabilidad del producto para almacenarlo. Estos tratamientos a veces se realizan a los productos intermedios con el objetivo de remover algunos componentes o impurezas que interfieran con los pasos subsiguientes del proceso. 1.7.1. - Procesos Físicos de Separación El método fundamental para realizar la separación física del crudo en sustancias menos complejas es la destilación . Los productos obtenidos del petróleo crudo no son componentes simples de hidrocarburos a excepción de los gases como el propano y el butano. Cada producto contiene muchos compuestos que ebullen dentro de rangos de temperaturas limitados. En la destilación los componentes son separados en un número de fracciones destiladas y se obtiene un residuo de componentes de alto punto de ebullición El rango de ebullición de una fracción en particular puede ser requerido para un producto específico, por ejemplo, gasolina. Además el producto puede ser preparado mediante su mezcla con otra fracción, la mezcla resultante tendrá también su rango de ebullición. La destilación atmosférica es correcta cuando no ocurre una sobre posición entre una fracción y la otra. Las fracciones que componen la querosina no deben incluir los hidrocarburos más volátiles que pertenecen al rango de ebullición de la gasolina, los cuales posen más bajo los puntos iniciales de ebullición y de combustión. La fracción de la gasolina no deberá contener componentes del rango de la querosina, los cuales aumentan el punto final de ebullición de la gasolina.


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En la planta de destilación atmosférica de la refinería, el crudo es calentado a una temperatura más alta de la que se requiere para vaporizar todos los productos volátiles junto con los componentes no vaporizados que entran en la columna de fraccionamiento . Esta separación es auxiliada continuamente mediante el soplado con vapor de agua en el petróleo caliente, lo que contribuye con su presión parcial a disminuir la presión parcial del petróleo haciendo que este ebulla a una temperatura más baja y se evita el cracking. En la refinería se realiza la destilación fraccionada en dos etapas: la destilación atmosférica y la de vacío . El crudo descargado en el muelle es bombeado a unos tanques, donde se somete a un periodo de asentamiento mínimo de 24 horas. Los sedimentos y el agua del fondo pasan al tanque de slop (recipiente de lavado para agua sucia.), y el crudo ya dentro de las características de calidad específicas, comienza el flujo hacia: La 1ra etapa. La destilación atmosférica. El crudo es la materia prima de la destilación atmosférica y es bombeado de su tanque a precalentamiento, a través del banco de intercambiadores de calor. De aquí pasa a la unidad desaladora electrostática, que a la vez es de deshidratación donde se mezcla con agua tratada y recalentada en recalentadores de vapor. A esa agua ya tratada se le incorpora un desmulsionante químico y pasa a los equipos desaladores. El crudo a presión pasa a través de esta agua de abajo a arriba y disuelve en esta las sales que le acompañan. La acción desmulsionante es la de provocar la aglomeración rápida de las partículas de agua emulsionada, contribuyendo a una eficiente separación y precipitación de la disolución salina. Con esta operación se logra, además, separar el lodo del crudo que siempre le acompaña. El crudo deshidratado y desalado, retorna al banco de intercambio de calor donde recibe su último precalentamiento antes de penetrar en el horno. Cuando se refinan crudos ricos en azufre, se instala una planta hidrodesulfirizadora para extraer la casi totalidad de dicha impureza y se procesa como subproducto de gran demanda en el mercado industrial. EL crudo tratado y con un porcentaje mínimo de agua y de sales (menos de 1% de agua y con un promedio de 0.003% de cloruros) pasa para su precalentamiento por un banco de intercambiadores de calor donde aumenta su temperatura. El petróleo precalentado sale de los intercambiadores con una temperatura de alrededor de los 2000 C y entra en los hornos. Allí fluye continuamente a través de una serie de tuberías calentadas en el hogar y alcanza una temperatura alrededor de los 3150C para vaporizar los componentes volátiles. La mezcla de vapores y líquidos calientes entran en la torre atmosférica o columna de fraccionamiento por la zona de vaporización, denominada zona de flash, en forma de llovizna o niebla, los vapores se desvían hacia arriba (tope) y el líquido hacia abajo (fondo), El proceso de condensación y vaporización ocurre en la sección superior de la torre, a partir del inyecto (sección rectificadora), El aceite caliente cae en la sección inferior de la torre despojadora, en la cual son removidos los productos ligeros ayudados por el vapor que se inyecta en la zona del fondo de la columna. Los vapores más volátiles, los gases y la gasolina se extraen por el tope de la columna. Los vapores de gasolina son condensados en el condensador por medio


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de agua fresca, y de allí pasan al separador de gases o tambor acumulador, donde los hidrocarburos gaseosos son separados de la gasolina. Parte de esta gasolina es retornada a la parte superior de la torre como reflujo, el remanente se envía a estabilizar y finalmente a su almacenamiento. El propósito de la fracción devuelta a la columna es mantener un flujo hacia abajo de la torre o reflujo interno y controlar así la temperatura del tope de la columna variando su cantidad. Este reflujo retorna al tope de la columna con mucha menor temperatura que la que prevalece en ese tope. Las funciones del reflujo en cualquier parte de la torre por donde retorne son: controlar la temperatura por donde penetre y condensar otras fracciones ligeras. * Otros productos destilados son extraídos de la columna como chorros laterales, escogiendo el lugar de la extracción para obtener un producto con el punto de ebullición apropiado. Con el objetivo de mejorar el fraccionamiento y evitar el empleo de columnas más complicadas y más caras, estos chorros son sometidos a un proceso de rectificación en un despojador lateral. Estos despojadores son pequeñas columnas de fraccionamiento en las cuales los componentes más volátiles no deseados en el chorro son evaporados con vapor, el cual es inyectado en la zona del fondo del despojador. Las fracciones ligeras despojadas retornan a la torre principal, entrando por encima del plato que la precedió y el producto del fondo de los despojadores es enfriado antes de ser enviado a almacenaje. Como se observa, en el proceso de destilación primaria intervienen cuatro elementos fundamentales: Los intercambiadores de calor, los hornos, la columna de fraccionamiento y las torres despojadoras. Mediante el empleo de controles automáticos tanto el calor de los hornos como la presión y la temperatura dentro de las columnas de fraccionamiento se pueden modificar dentro de ciertos límites, al igual que el volumen del flujo del crudo, según los requerimientos del proceso. Segunda Etapa. Destilación al Vacío. La materia prima es el residuo atmosférico que es sometido a vacío y a una redestilación a una temperatura alrededor de 400 0C, aquí se obtiene la materia prima para la fabricación de los lubricantes. En este proceso se obtiene por cabeza gas-oil y 3 cortes laterales de lube (ligero, medio y pesado) y un residuo de vacío por el fondo. Con los 3 lube y el residuo de vacío una vez tratados y refinados en otras unidades se obtienen las bases de los aceites lubricantes. En la destilación atmosférica el calor aplicado al crudo en los hornos, provoca un aumento de su temperatura, pero si aumenta por encima de los 350 0C se producirá la descomposición química o cracking . Para obtener un mayor fraccionamiento del crudo reducido que permanece en el fondo de la torre de destilación atmosférica, este residuo se bombea a la torre de destilación al vacío. Este crudo reducido está constituido por los residuos más pesados del crudo, o sea, por moléculas hidrocarburadas grandes, gas-oil pesado, entre otros, que no han podido ser gasificados a la presión atmosférica. En la torre de destilación al vacío, el inyecto de crudo reducido rinde destilados que pueden ser utilizados como gas del petróleo o como inyecto del cracking y en ciertos crudos para la obtención de lubricantes, petrolato y cera. El residuo remanente es el cemento


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asfáltico o el petróleo combustible. La torre de destilación al vacío posee mayor diámetro para que pueda manipular grandes volúmenes de vapor. En resumen los propósitos de la unidad de vacío son: • Reduce la temperatura para la destilación del crudo reducido y facilita la

separación de sus productos componentes para evitar la tendencia al cracking. • Posibilita la producción de petróleo combustible, de asfalto y de un corte de

gas-oil pesado para inyectar a la planta de cracking catalítico. • Ayuda a eliminar las sales metálicas del inyecto a la planta catalítica. 1.7.2. - Procesos de Transformación Molecular. Pro cesos de Conversión. La necesidad de convertir productos pesados en ligeros, para abastecer su demanda en el mercado creciente hizo que se desarrollara el cracking térmico . El desarrollo alcanzado por el transporte automotor después de terminada la segunda guerra mundial causó la escasez de la gasolina motor, lo cual produjo como consecuencia un aumento de la cantidad de crudo a refinar. La producción de grandes cantidades de gasolina elaboradas por este método provocó al mismo tiempo un aumento en la producción de petróleo combustible, el cual, el mercado no podía absorber pues su demanda era pequeña. Se hizo necesario desarrollar procesos mediante los cuales se pudieran convertir los productos sobrantes en productos ligeros de mayor demanda, sin necesidad de aumentar la producción de los campos petroleros y sin que se produjeran productos sobrantes en el mercado. Cuando los hidrocarburos son sometidos a temperaturas muy altas, las moléculas son quebradas o fraccionadas convirtiéndolas en más pequeñas. Este proceso se conoce con el nombre cracking. Mediante este proceso se pueden convertir las moléculas grandes de los aceites más pesados en moléculas más pequeñas para formar otras del tipo de la gasolina. Mediante el cracking térmico los destilados pesados del petróleo y sus derivados son sometidos a temperaturas alrededor de los 500 0C, y a presiones que oscilan entre los (10 y 25) kgf / cm2, (1 y 2,5) MPa. En el proceso de cracking térmico, los productos terminados son: gases, hidrocarburos ligeros en el rango de la gasolina y productos pesados. La producción de gasolina aumenta y con mayor poder antidetonante. Este proceso puede ser aplicado a las fracciones de alto punto de ebullición de la gasolina del destilado atmosférico las cuales tienen características antidetonantes pobres. Paralelo a la aplicación de los procesos del cracking térmico se realizaron pruebas para obtener una mejor transformación de los productos pesados para producir gasolina de calidad superior. En 1916 se desarrolló un proceso en el cual se utilizó por vez primera un catalizador. El catalizador es una sustancia que puede variar la velocidad de la reacción química, sin entrar el catalizador en la reacción y también puede inhibir ciertas reacciones químicas para impedir que se produzcan algunas no deseadas. Las primeras pruebas del cracking catalítico no tuvieron el éxito esperado de abastecer la demanda creciente de gasolina motor con calidad superior. En 1936 comenzó a funcionar con éxito la primera planta de cracking catalítico, fue el proceso Houdry de lecho fijo inventado por un francés del mismo nombre. El cracking catalítico es en la actualidad un proceso importante para obtener componentes de la gasolina de alta calidad y provee además de materia prima a la gran industria química. Durante el desarrollo del proceso se encontró que algunas arcillas naturales eran catalizadoras adecuadas, así como materiales


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sintéticos con base de sílice y alúmina. El área de la superficie del material catalizador y el tamaño de las partículas son importantes para el comportamiento del mismo y de su adaptabilidad para utilizarlas en varios procesos. Estos catalizadores son usados en forma de pellets o en polvo. Los materiales carbonáceos (coque), que se forman durante las reacciones del cracking , se depositan en el catalizador y reducen su actividad , por lo tanto es necesario regenerar el catalizador para que pueda ser usado repetidamente , sin embargo , al cabo de cierto tiempo los catalizadores pierden su actividad y deben ser reemplazados por material fresco. Los procesos de acuerdo a la forma de manejar el catalizador pueden ser: de lecho fijo, de lecho móvil y fluidizo. Las ventajas del cracking catalítico son. La producción de gasolina con un poder antidetonante más alto, menos formación de gases ligeros y la mayor formación de gases útiles. La calidad superior de la gasolina obtenida se debe a la formación de isoparafinas y aromáticos de alto poder antidetonante y reducir la cantidad de olefinos (no saturados), el efecto del cracking sobre los olefinos es sobre todo de polimerizarlos y despolimerizarlos según sea la temperatura y la presión de la reacción, lo cual mejora la estabilidad de la gasolina y reduce la tendencia a la formación de gomas. El número de octano de una gasolina sin plomo obtenida catalíticamente fluctúa entre (78 y 90) dependiendo de tipo de inyecto y de las condiciones de operación, comparados a los productos craqueados térmicamente que son de (60 y 70) octano.

1.7.3. Desarrollo del Cracking Catalítico en Cuba. Fluid Catalytic Cracking.

La primera unidad de este tipo entró en servicio en 1952 en la actual Ñico López. El reactor y el regenerador están conectados mediante tubos en U, una de cuyas patas sirve para la retención del catalizador y la otra para elevarlo. El catalizador fluye continuamente entre las zonas del reactor y del regenerador. Con la finalidad de crear un sello que evite el flujo reverso de los gases de un equipo a otro, el aire o inyecto no se introducen en la parte baja de los elevadores sino a cierta altura, de modo que la sección más baja contiene catalizador en forma densa . La sección más baja forma un sello contra el flujo reverso, el cual no depende de la caída de presión a través de las válvulas de guillotina. La circulación del catalizador se controla mediante la inyección regulada de aire y vapor.

Los gases craqueados y los de combustión, antes de abandonar el reactor y el regenerador, pasan por una etapa de ciclones. La parte inferior del reactor actúa como un despojador para lavar de hidrocarburos al catalizador mediante vapor. El proceso se puede describir de forma breve en los pasos siguientes:

a- El inyecto, constituido por el gas-oil pesado fundamentalmente parafínico (cadenas de más de 12 átomos de carbono), después de pasar por intercambiadores de calor y por el horno, se mezcla con catalizador regenerado por encima de la válvula de guillotina y entra en el reactor a la temperatura de unos 490 0C.

b- Al entrar el catalizador al reactor aumenta su densidad al cubrirse de una capa de carbón desprendido del craqueo, desciende a través del lecho denso y pasa por la sección de despojación donde se le eliminan los gases de hidrocarburos mediante un flujo a contra corriente de vapor.


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c- Los gases producto del craqueo ascienden hacia los ciclones y salen por el tope hacia la columna fraccionadora.

d- El catalizador rodeado de carbón retorna al regenerador donde por combustión se le elimina la mayor parte del carbón. Los gases de combustión pasan por los ciclones y salen al exterior del tope. En el regenerador, como consecuencia de la combustión del carbón, prevalece la temperatura de 390 oC. El catalizador regenerado cae a un recibidor y se vuelve a unir al inyecto(a), para repetir el ciclo.

Los gases de la parte superior del reactor entran en una torre de fraccionamiento donde las fracciones más pesadas caen al fondo y pasan a través de una sección de aleros y son extraídos por el fondo mediante bombas. Este producto pesado obtenido en el fondo de la torre contiene casi todas las partículas del catalizador que escaparon de la acción separadora de los ciclones, este producto (slurry), es una sustancia altamente erosiva por presentar partículas sólidas del catalizador y después de ceder calor en varios intercambiadores, es enviado a mezclarse con cierto flujo de gas-oil ligero de la torre fraccionadora para formar un producto (flux oil),el cual tiene características físicas similares al petróleo combustible y que se utiliza como combustible en hornos y calderas.

A cierta altura por encima de la zona de entrada a la torre fraccionadora de los gases del reactor se encuentra un plato de extracción, para sacar aceite de reciclo ligero (gas-oil craqueado), parte de ese producto se une con el slurry, o se envía a destilados medios. Los productos que se mantienen en estado de vapor, vapor de agua y destilado en el tope de la torre son extraídos y enviados hacia unos condensadores. El resto de los gases, los vapores de hidrocarburos, el hidrógeno y otros gases indeseables son enviados a la sección de compresión de los gases y más tarde a la unidad de finales ligeros donde se separan los gases de los vapores de gasolina.

Los gases indeseables son eliminados por tratamientos posteriores o quemados en refinería. En cuanto a los hidrocarburos gaseosos son utilizados en los procesos ulteriores en la unidad de finales ligeros y en la unidad de polimerización para la obtención de naftas craqueadas ligera y pesada, nafta polimerizada y gas licuado.

1.7.4. Polimerización.

El incremento de la demanda de la gasolina de motor atrajo la atención de los gases de cracking catalítico, los cuales se producen en gran volumen y sirven como componentes de la gasolina. Estos gases contienen hidrocarburos olefínicos de bajo peso molecular y bajos puntos de ebullición. Son muy reactivos y pueden ser combinados para formar moléculas mayores de punto de ebullición del rango de la gasolina pero con alto poder antidetonante. Este proceso incrementa la cantidad de gasolina de calidad superior a partir del mismo crudo.

Nota: El crudo cubano es de mala calidad de base nafténico pesado con mucho azufre, no soporta el cracking o sea que a altas temperaturas las moléculas no son quebradas o fraccionadas.


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CAPÍTULO II. COMBUSTIBLES. II.1. – GASOLINAS. El primer inventor del MCI de 4 tiempos de gasolina fue el francés Alphonse Beau de Rochas (1862). El segundo, fue el alemán doctor Nikolaus August Otto (1875). Como ninguno de ellos sabía de la patente del otro hasta que se fabricaron motores en ambos países, hubo un pleito. De Rochas ganó cierta suma de dinero, pero Otto se quedó con la fama: el principio termodinámico del motor de cuatro tiempos se llama aún ciclo de Otto. El combustible más usado en los motores de combustión interna (MCI) de cuatro y 2 tiempos de encendido provocado (chispa) es la gasolina. La gasolina es un hidrocarburo formado principalmente por hidrógeno (14%) y carbono (86%). Durante la combustión completa dentro del motor se une el hidrógeno y el carbono con el oxigeno libre, cada átomo de oxigeno se une con 2 átomos de hidrógeno produciendo agua y cada átomo de carbono se une con 2 átomos de oxigeno produciendo bióxido de carbono. Conforme se quema el combustible y la reacción química genera calor, llegando la temperatura de combustión hasta 2482 OC. La alta temperatura va a expandir el aire atrapado en el cilindro, produciendo la presión en el cilindro que empuja al pistón hacia abajo y hace que el motor funcione, convirtiendo la energía calórica del combustible en energía mecánica. En una combustión perfecta todo el hidrógeno y el carbono de la gasolina se unirá con oxigeno , por lo que los gases de escape contendrían agua y bióxido de carbono, ambos inofensivos. La combustión dentro del motor no es perfecta, por lo que parte de la gasolina no se quema o se quema parcialmente produciendo CO, pasando al aire exterior, lo mismo ocurre con los óxidos de nitrógenos que se producen a las altas temperaturas. Varios aditivos son agregados a la gasolina durante la refinación para mejorar sus características de uso como combustible para el motor , por lo que debe tener:

1- Volatilidad adecuada. 2- Poder antidetonante. 3- Inhibidores de oxidación, que impida la formación de gomas en el sistema

de combustible. 4- Agente antiherrumbre 5- Anticongelantes. 6- Detergentes, que ayuden a mantener limpio el carburador y los inyectores. 7- Tinte para su identificación.

Tipos de gasolina: 1- Gasolina con plomo (obsoleta) 2- Gasolina sin plomo. 3- Gasolina oxigenada (con un por ciento de alcohol) 4- Gasolina reformulada (reformulando la composición y la estructura para

reducir las emisiones de escape).


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En Cuba se distribuye para el transporte gasolinas: 1- Motor NO =80 -33 2- Regular NO = 91 -93 3- Especial NO = 96 -97 4- Premiun NO = 100

II.1.1-Propiedades Fundamentales: 1- Densidad ( ρ ). 2- Valor calórico (Hu). 3- Calor Latente de Evaporación (Ql). 4- Formación de gomas. 5- Volatilidad. 6- Poder Antidetonante de la Gasolina. Influencia de las propiedades de los combustibles e n el funcionamiento de los MCI. NOTA: En los MCI de inyección muchos de los efectos que influyen en el funcionamiento del MCI debido a las propiedades de los combustibles se neutralizan. Por lo que hay que investigar en cada caso particular. El sistema de inyección en los MCI de gasolina puede ser de 2 tipos: 1- Inyección de la gasolina en el múltiple de admisión donde se mezcla con el aire proveniente del filtro y ambos entran a cada cilindro por las válvulas de admisión. 2- Inyección directa en cada cilindro (similar al diesel) y el aire proveniente del filtro pasa al múltiple de admisión y de ahí por las válvulas a los cilindros. I -Densidad ( ρρρρ ). Es la relación de la masa de cierto volumen de una sustancia a una temperatura t1 respecto a la masa de igual volumen de un cuerpo de referencia (agua a 4 0C) a una temperatura t 2 . La temperatura de medición generalmente es de (15 o 20) 0C. Esta propiedad no constituye un criterio de calidad, es un indicador del tipo de hidrocarburo que predomina en la sustancia, mínima para los parafínicos y máximo para los aromáticos. Influencia de la densidad en el funcionamiento del M.C.I. (Motor de Combustión Interna): a. En la regulación del carburador. b. En distribución de la mezcla en los cilindros del motor. c. Consumo de combustible en litros.

En los MCI de inyección estos efectos se neutraliz an. a- Regulación del nivel de la cuba del carburador. Altura del flotante. Para una regulación inicial constante, cuando la densidad de la gasolina aumenta, el nivel de la cuba disminuye ya que el flotante se hunde menos y su aguja cierra más rápido la entrada de combustible, por lo tanto la mezcla en los cilindros se


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empobrece. Al disminuir la densidad de la gasolina el nivel aumenta, la mezcla se enriquece y puede ocurrir el desbordamiento de la cuba del carburador. Al utilizar indistintamente gasolina regular o especial durante el funcionamiento del motor este fenómeno no ocurre, debido a que la variación de la densidad entre ambas gasolinas no sobrepasa los 0.020 g /cm3. b- Distribución de la mezcla en los cilindros del m otor. La mezcla en el múltiple de admisión está compuesta por: aire carburante, vapores de gasolina, y gotas de combustible. Estas gotas tienen una inercia, por ello no se someten con facilidad a las variaciones del flujo que ocurren en el múltiple de admisión determinadas por el orden de encendido del motor; es decir la inercia de las gotas influyen en la calidad de la distribución de la mezcla que entra a los cilindros, por lo tanto un aumento de la densidad del combustible provoca que el peso y el tamaño de las gotas de la gasolina aumente en el mismo sentido que el hidrocarburo predominante. En estas condiciones puede ocurrir la segregación de la mezcla y su disparidad en sus valores antidetonantes (ya que las gotas tienen mayor poder de esta propiedad). c- Consumo de combustible en litros. El gasto de combustible por un calibre situado en un lado de un recipiente que contiene gasolina con un nivel constante se determina por la expresión:

G=ρ

k (2.1)

Donde: k.- constante del calibre Como se observa cuando aumenta la densidad del combustible disminuye el gasto, si ocurre en el difusor del carburador provoca una disminución de la potencia del motor, y para vencer igual resistencia del camino es necesario pisar más el acelerador del motor lo que repercute en un mayor consumo de combustible. De todo esto se infiere que la densidad debe oscilar en un rango previamente determinado

ρ415

= 0,71 – 0,76 g /cm3

Gasolina regular cubana: ρ415

= 0,74 g /cm3

Gasolina especial cubana: ρ415

= 0,745 g /cm3

Alcohol (metanol y etanol): ρ415

= 0,79 g /cm3

Petróleo ρ415

= 0,8 - 0,95 g / cm3

H2o ρ4 = 1 g / cm3 2. Valor Calórico (Hu). Es el calor liberado por la oxidación completa de la masa o de un volumen de un combustible. Caracteriza la energía que es capaz de suministrar, sin tener en cuenta el calor que se produce al condensar vapor de agua. El consumo horario volumétrico de un motor puede calcularse por la expresión siguiente:


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G t = ue HN

cη (2.2)

Donde: N e = potencia efectiva (Joule/seg)

η c = coeficiente efectivo del rendimiento Hu = valor calórico. Si se utiliza un combustible con mayor valor calórico, se tiene mayor energía disponible por unidad de volumen de combustible consumido es decir, se consume menos combustible para desarrollar determinada potencia.

Las gasolinas comerciales poseen un Hu = (42000-46000) gk

kJ kJ-----kiloJoule

3 Calor Latente de Evaporación (Ql). Es la cantidad de calor que hay que suministrarle a un kilogramo de líquido a la temperatura t para transformarlo en vapor saturado. Cuando el calor latente disminuye se facilita la evaporación del combustible y la calidad de la mezcla tiende a mejorar, lo cual provoca la combustión más completa de la mezcla con una disminución en el consumo de combustible, ahora bien el vapor ocupa un volumen de la cámara de combustión en detrimento de la potencia que pueda entregar el motor. Cuando el calor latente aumenta, aumenta la niebla de combustible en el múltiple de admisión, la calidad de la combustión disminuye, pero se puede obtener mayor potencia. Por todo ello, existe un compromiso entre potencia y consumo; en un motor no es posible obtener máxima potencia con el mínimo consumo. Ql = 335 Joule / g. Este Parámetro no tiene variación significativa de una gasolina a otra. 4. Formación de gomas. Las gomas se producen por la oxidación y polimerización de los compuestos no saturados (olefinos y diolefinos), presentes en el combustible. Tienen un aspecto de barniz, forman una película carmelita en el carburador y son insolubles en el producto del cual se deriva. Influencia del contenido de gomas del combustible e n el funcionamiento del MCI. • Forman depósitos en las partes calientes del múltiple de admisión, lo que

afecta el llenado de los cilindros. • Forman depósitos en las válvulas de admisión, lo que facilita el atascamiento

de las mismas. • Obstruye los calibres del carburador. • Forman depósitos (barnices y barros), en el cárter.


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• Forman depósitos adicionales en la admisión por la recuperación de vapores del cárter.

• Por último el contenido de azufre del combustible actúa sobre la dureza de los depósitos y ayuda a vulcanizarlos, los que al desprenderse posibilitan el desgaste abrasivo.

Especificaciones normales de contenido de gomas es menor de 5 mg / 100 cm3

de combustible analizado. � Gasolina regular cubana: 5 mg /100 cm3 (por esto ensucia más). � Gasolina especial cubana: 4 mg / 100 cm3 (40 ppm en un litro) 5. Volatilidad. Es la capacidad del combustible de pasar del estado líquido al gaseoso en condiciones dadas. La gasolina es una sustancia compleja compuesta por numerosos tipos de hidrocarburos, los cuales tienen diferentes temperaturas de ebullición. Para evaluar los distintos niveles de volatilidad de una gasolina se usa el “Ensayo de destilación ASTM o fraccionada” La curva de destilación se presenta en la figura 2.1 en la cual se distinguen 3 puntos característicos: T p10 -Temperatura del punto 10 (contenido de fracciones de elevada volatilidad (ligeras)) T p50 -Temperatura del punto 50 (contenido de fracciones de media volatilidad.(medias)) T p90 -Temperatura del punto 90 (contenido de fracciones de baja volatilidad (pesadas)) TI TF Fig. 2.1 curva de destilación fraccionada Influencia del Tp 10 (fracciones ligeras) en el funcionamiento del moto r de carburación. Este punto de la curva de destilación influye en los siguientes aspectos: • Calidad del arranque en frío. • Tranque de vapor. (vapor lock). • Percolación.

10 90 50 % de recobrado

t oC


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a - Calidad del arranque en frío. En el momento del arranque en frío la frecuencia de giro del motor es baja, las paredes del motor están frías y la mezcla de aire combustible no ha alcanzado la temperatura adecuada. Un buen arranque en frío depende fundamentalmente del estado técnico del motor y de la volatilidad del combustible. Mientras menor sea la temperatura del punto 10 más fácil será el arranque en frío del motor, debido a la riqueza real de la mezcla de fracciones del combustible de bajo punto de ebullición. b- Tranque de vapor. ( vapor lock) Son fallos por mezcla excesivamente pobre por la presencia de burbujas de vapor. Este fenómeno consiste en la evaporación excesiva y temprana del combustible en los conductos y elementos del sistema de alimentación, se forman bolsas de vapor de combustible, lo que provoca la disminución del gasto efectivo de combustible de la bomba al carburador con la tendencia a interrumpir el flujo hacia el carburador. Cuando la temperatura del punto 10 es muy baja puede presentarse el tranque de vapor. Los factores que pueden influir en el tranque de vapor son: • La cercanía de los elementos del sistema de alimentación al pavimento

caliente. • La carencia de recubrimientos (aislantes térmicos) del depósito, de la bomba,

de los conductos, y cercanía del múltiple de escape. • La disminución por cualquier motivo del gasto efectivo de la bomba.

Pueden ser problemas constructivos del vehículo, y si ocurren a causa de la gasolina son problemas del refinador.

d- Percolación. (Ahogo según lenguaje popular). Consiste en la imposibilidad de arrancar nuevamente el motor en caliente, o el motor se apaga o tiende a apagarse trabajando en ralentí por mezcla excesivamente rica La temperatura del punto 10 de la curva de destilación de la gasolina es un compromiso entre el arranque en frío, el tranque de vapor y la percolación. ¿Qué medidas toman los fabricantes y explotadores para evitar el tranque de vapor y la percolación? R/ Fabricantes: 1 - Utilizar en las zonas cercanas al motor conductos de combustibles de materiales no metálicos que poseen menor tendencia a transferir calor. 2 – Utilizar bombas de combustible cuyo caudal de suministro sea 2 veces al que necesita el motor a plena carga. Explotadores: 1- Ajustar la volatilidad de la gasolina de acuerdo a las condiciones climáticas. Especificaciones del Tp10 de diferentes gasolinas: � Gasolina cubana regular ------- -----75 0C � Gasolina cubana especial -----------70 0C


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Influencia del Tp 50 en el funcionamiento de motor. Este punto influye en los aspectos siguientes: • Calentamiento del motor. • Capacidad de aceleración. (Picot). a-Calentamiento del motor. El motor debe alcanzar su régimen térmico en un tiempo adecuado. Cuando la temperatura del punto 50 es baja, se logra una evaporación mayor de la mezcla en el régimen de vacío lo que facilita en calentamiento del motor. b-Capacidad de Aceleración. (Picot). Es la susceptibilidad de un vehículo de pasar de un régimen a otro mas forzado, a menor temperatura del punto 50 de la curva de destilación mejoran las cualidades dinámicas del vehículo sobre todo a bajas temperaturas ambiente. Existe un compromiso, si la temperatura del punto 50 disminuye mucho puede aparecer el tranque de vapor. Si la Tp50 disminuye ⇒ más fácil pasar de un régimen a otro ⇒ aumenta la volatilidad ⇒ la mezcla se hace más homogénea mejorando la repartición de la mezcla. � Gasolina cubana regular ------- ----125 0C

� Gasolina cubana especial ----------100 0C Influencia de las fracciones pesadas del combustibl e (Tp90) en el funcionamiento del motor. Esta parte de la curva de destilación A.S.T.M., brinda información abundante sobre el futuro comportamiento del motor, es el responsable de los hidrocarburos líquidos en los conductos de admisión. Este punto influye en los siguientes aspectos: • Consumo de combustible. • Ensuciamiento del motor. • Dilución del lubricante y desgaste del motor • Segregación de la mezcla • Repartición del poder antidetonante de la mezcla combustible. • Potencia unitaria específica del motor. a- Consumo de combustible. La mayor parte de la vida del vehículo transcurre con cargas reducidas del motor y con bajas velocidades de transportación. Cuando la temperatura del Tp90 aumenta se hace más difícil la evaporación de la mezcla, por lo tanto se hace más heterogénea la distribución de la misma en los cilindros y es posible la aparición de explosiones a la salida de los gases por el tubo de escape a causa de la presencia de fracciones líquidas causadas por la combustión incompleta de los cilindros del motor; lo que se traduce en un aumento del consumo de combustible del vehículo. Cuando ocurre la distribución heterogénea de la mezcla en los cilindros puede suceder: • La alimentación de algunos de los cilindros con mezclas muy pobres con poca

velocidad de la combustión.


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• La entrada en otros cilindros de mezclas muy ricas donde puede ocurrir la combustión incompleta

b- Ensuciamiento del motor. La gota de combustible que penetra en la cámara de explosión no interviene en la combustión de la mezcla, su periferia puede evaporarse y mezclarse con el oxígeno, pero su núcleo craquea, cuando esto ocurre se libera carbono y un % de este se adhiere a las paredes del motor. Cuando la temperatura el punto 90 aumenta se deposita más carbón en la cámara de combustión, y el volumen de la misma disminuye. La carbonilla depositada, si alcanza altas temperaturas puede dar lugar al autoencendido y/o pre encendido de la mezcla, lo que repercute en la disminución de la potencia del motor y en el aumento del consumo de combustible. Los depósitos de carbonilla en la cámara aumenta la exigencia de octano al combustible, y las bujías se ensucian más rápido. c- Dilución del lubricante y desgaste del motor. Cuando la temperatura del punto 90 de la curva de destilación aumenta, entran más fracciones líquidas de combustible al cilindro, estas fracciones al chocar con las paredes del cilindro diluyen la tenue película del lubricante y aceleran el desgaste del motor, si pasan al cárter a través de los aros de los pistones contaminan el lubricante y este pierde sus propiedades, puede presentarse el desgaste mecánico-corrosivo. La dilución del lubricante y el desgaste del motor con el aumento de la temperatura del punto 90, se hacen crítico durante el arranque en frío del motor y durante su calentamiento. d- Segregación de la mezcla. Cuando aumenta la temperatura del punto 90 de la curva de destilación, aumenta la presencia de gotas de combustible en la mezcla, lo que provoca la repartición no homogénea de la mezcla a los diferentes cilindros, (segregación). Tendremos cilindros sobrealimentados y cilindros subalimentados, lo que se traduce en: diferentes velocidades de combustión por cilindros, desiguales entregas de potencia por cilindro, y presencia de vibraciones perjudiciales. e- Repartición del poder antidetonante de la mezcla combustible. Cuando aumenta la temperatura del punto 90 de la curva de destilación del combustible, aparece la segregación de la mezcla aportada a los cilindros, algunos cilindros del motor se enriquecen en fracciones líquidas. Las fracciones pesadas del combustible poseen un número de octano superior (las partículas líquidas son las que tienen más poder antidetonante), al presentarse la repartición no homogénea del poder antidetonante a los cilindros, tendremos cilindros del motor alimentados con mezcla que poseen mayor poder antidetonante y otros con mezclas con menor poder antidetonante. Puede presentarse la detonación en uno o varios cilindros del motor, es decir el motor detonará. f- Potencia unitaria específica del motor. En los vehículos de carrera alimentados con combustible especial de competición se utiliza un combustible con un punto 90 más alto. Si la mezcla antes de penetrar a los cilindros no se vaporiza totalmente y se mantiene en estado de fina suspensión, (se crea una niebla). En este caso la


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densidad de la carga admitida por los cilindros es mayor, mejora el coeficiente de llenado de los cilindros y la potencia por litro de cilindrada aumenta a expensa de todo lo estudiado. De acuerdo a todo esto es conveniente que la Tp90 < 200 0C � gasolina cubana regular ------- ----185 0C � gasolina cubana especial ----------160 0C 6. Poder Antidetonante de la Gasolina. Los motores de carburación o de inyección de gasolina funcionan con aproximación al ciclo termodinámico con absorción de calor a volumen constante. La volatilidad evalúa al combustible en sus aspectos cualitativos . El poder antidetonante evalúa al combustible en sus aspectos cuantitativos , es decir, en los aspectos del rendimiento. El poder antidetonante es la propiedad que constituye la característica más significativa de la gasolina. No es más que la capacidad de la gasolina de soportar la presión sin que se origine en su combustión la detonación ( verdadera explosión instantánea de la parte de la mezcla que aún no se ha encendido durante el proceso de inflamación) Vías posibles para aumentar el rendimiento del moto r. El rendimiento total del motor cumple con la siguiente ecuación. ηηηη T = ηηηη m * ηηηη c * ηηηη t (2.3) Donde: ηηηη m = rendimiento mecánico, pérdidas pasivas

ηηηη c = rendimiento del ciclo, diferencia entre el ciclo teórico y el real

ηηηη t = rendimiento termodinámico, ley de transformación de calor en trabajo mecánico

ηηηη t =1- 11

−γε (2.4)

Donde: ε = relación de compresión (8 -10) γ = exponente politrópico (1,2 – 1,4) Por lo tanto para aumentar el rendimiento termodinámico la vía más factible es aumentar la relación de compresión del motor, lo que hace aumentar el rendimiento total del motor. Los fabricantes de autos lo saben pero puede surgir un inconveniente, que el motor detone, por ello el progreso en cuanto a aumentar el rendimiento total del motor aumentando la relación de compresión del motor siempre ha estado relacionado con el progreso en materia de calidad del combustible. Causas de la detonación. • No solo depende de las características de la gasolina (el aumento de la

relación de compresión).


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• La forma de la cámara de explosión (conviene que los gases giren formando torbellinos al ser comprimido).

• La colocación de la bujía, para que la chispa del encendido salte en el sitio más adecuado.

• La temperatura del motor, pues si se calienta en exceso tiende a picar. • El llenado de los cilindros, a mayor cantidad de gases admitida eleva la

compresión efectiva, favoreciendo la detonación (acelerador a fondo). • Las revoluciones del motor, cuando gira muy rápido, la respiración no es

amplia y el llenado es incompleto lo que no favorece a la detonación. Mecanismo de la Detonación. ( Ver Arias Paz) Combustión Normal. En este caso la combustión se propaga gradualmente por la mezcla fresca y la presión aumenta ha medida que el combustible se quema y la presión máxima se alcanza cuando la combustión alcanza la parte más alejada de la cámara. La mezcla al final es comprimida por el movimiento del pistón y por el aumento del volumen de los gases. Combustión Detonante. Si por el contrario el periodo de inducción es corto que finalice antes de que el frente de llamas haya pasado a través de toda la porción de la mezcla, entonces la parte de la carga que aún está para quemar, se inflamará espontáneamente y se quemará en un tiempo nulo sin frente de llama. Como la presión del otro lado es inferior, una onda de choque o presión comienza a avanzar desde la región detonante, atraviesa la cámara a velocidades superiores a la del sonido en distintas direcciones; comienza a vibrar las paredes de la cámara, se escuchan golpes metálicos y se favorece la sesión de calor al sistema de enfriamiento del motor y la temperatura del líquido refrigerante aumenta muy rápido. La detonación resulta de la carrera entre el frente de llama de la combustión normal y las reacciones de auto inflamación de la parte final de la carga. Si las reacciones son más rápidas, más intensa será la detonación, porque mayor será el volumen de la carga auto inflamada. Esta combustión es auto excitada. Los efectos de la detonación pueden ser: • Mecánicos; provocan ruidos, vibraciones, roturas de los pistones y desgaste

intenso de los cilindros; los ruidos son útiles porque se perciben. • Térmicos; son los más dañinos, porque debido a la intensidad de la detonación

la temperatura del motor aumenta y se rompe el equilibrio termodinámico del motor.

II.1.2. Número de Octano. (NO). Es el índice que evalúa el poder antidetonante de una gasolina (caracteriza su aptitud de soportar compresión sin auto inflamarse). Las gasolinas comerciales son mezclas de elevadas cantidades de hidrocarburos que reaccionan de manera diferente. El número de octano es un valor empírico resultante de comparar mezclas de hidrocarburos patrones con gasolinas comerciales en un motor C.F.R. (Coperative Fuel Reserch). Motor especial mono cilíndrico de relación de compresión variable, en el cual se instalan dispositivos especiales para detectar la detonación. El n-heptano (muy detonante) se le asigna el valor 0. El isooctano muy resistente a la detonación se le asigna el valor 100


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Cuando se plantea número de octano 83, es lo mismo que decir que la mezcla patrón tiene un 83 % de isooctano y un 17 % de n-heptano. Gasolina comercial se le asigna un número de octano equivalente al % de isooctano contenido en una mezcla patrón cuyo comportamiento ante la detonación es idéntico a la gasolina en cuestión. ¿Qué influencia tiene el NO en el funcionamiento del motor? R/ Si el NO es superior al necesario. a. No aparece la detonación b. Mejora el consumo porque la curva de destilación de la gasolina es más

adecuada. Si el es insuficiente. a. Se presenta la detonación b. Si no es muy intensa afecta poco la dinámica del vehículo, pero al realizar

más cambios en el sistema de trasmisión el consumo de combustible aumenta.

c. Si es muy intensa, el motor se recalienta, se afecta la potencia y el consumo aumenta.

Formas de elevar el NO de la gasolina: En la actualidad la mayoría de los motores que se construyen posee elevada relación de compresión (ε), debido a esto es necesario que la gasolina posea el mayor poder antidetonante económicamente posible, hay varias vías para lograrlo: 1- Tratamientos en la refinación ( refinación por síntesis) 2- Mezcla de gasolinas con otros combustibles de elevado poder antidetonante,

principalmente el metanol y etanol (alcoholes), tienen la limitante que son corrosivos.

3- Introducir aditivos antidetonantes. El T.E.P. (tetraetilo de plomo [ Pb (C2H5 )4 ], actualmente se está eliminando su uso por problemas de contaminación, no se puede usar en los sistemas de inyección de gasolina ya que perjudica los catalizadores que tienen los modernos autos en los tubos de escape).

Evolución del concepto de Número de Octano. El poder antidetonante de una gasolina o su NO es una valoración relativa de esta propiedad porque elimina de hecho los factores constructivos y el régimen del motor. La mezcla patrón son dos hidrocarburos puros de puntos de ebullición y densidades similares. La gasolina está constituida por una gran cantidad de hidrocarburos, con la mayor concentración de las propiedades antidetonantes en las fracciones pesadas (TP90). El motor C.F.R. es monocilíndrico, todo el combustible entra en él y el valor antidetonante de la totalidad de l combustible. El motor serie es multicilíndrico, los cilindros son alimentados con cargas que difieren cuantitativamente y cualitativamente; y el motor puede detonar sin tener en cuenta si la detonación aparece en uno o en todos los cilindros.


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La detonación se puede presentar en la práctica de dos formas: � Al subir una pendiente pronunciada con el acelerador pisado a fondo, la

velocidad del auto va disminuyendo y aparece la detonación en determinado momento.

� Al transitar por una ruta plana se pisa bruscamente el acelerador, puede aparecer la detonación de inmediato y desaparece con posterioridad como consecuencia de la aceleración del vehículo.

La detonación se elimina cambiando el carburante sin alterar el avance del encendido o viceversa. La detonación con determinado combustible depende fundamentalmente del A.A.E. y del régimen del motor.

Indice de Octano de Camino I.O.C. o Indice de Octano de Ruta I.O.R. La dificultad de valorar el comportamiento real del combustible por métodos de laboratorio introduce la noción de I.O.C. El I.O.C. evalúa el poder antidetonante real del combustible en condiciones de explotación en un motor serie (En el motor CFR no se produce ni la segregación de la mezcla, ni la segregación del poder antidetonante) o sea es lo que ofrece el combustible en poder antidetonante en condiciones de explotación y los factores A.A.E. (Angulo de Avance al Encendido y el régimen de motor (rpm)) son los más utilizados. Las mediciones de ruta consisten en comparar el combustible ensayado en un motor de un vehículo en marcha, con mezclas patrones bajo todos los regímenes de trabajo. Existen varios métodos para determinar el I.O.C. Se estudiará uno de los más utilizados. Método de la Curva Frontera. Consiste en establecer la ley de avance del encendido que a las distintas velocidades del vehículo determina la desaparición de la detonación. Para realizar el ensayo: 1- Se desconectan los reguladores automáticos (centrífugos y de vacío) del

distribuidor de encendido y se fija el AAE inicial. 2- Se lleva el vehículo a una ruta plana y en directa se acelera bruscamente,

detona y se anota a la velocidad que desaparece la detonación para cada ángulo de avance fijo.

3- Se coloca otro AAE, se repite el ensayo y se obtiene otro punto y así sucesivamente.

4- Se unen todos los punto y se obtiene la curva frontera ( ver Fig.2.2 )

Zona de Detonación

Zona no Detonante

A AE Fijo

km / h


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Fig. 2.2 Curva Frontera Estas operaciones se hacen para cada mezcla patrón y para el combustible de ensayo, se obtiene un ábaco de curvas de mezclas patrones (NO = 90, 80, 70, 60, etc.) y la curva del combustible. Se superponen las curvas, los puntos donde la curva de la gasolina corta el ábaco son los puntos con igual NO para el régimen de velocidad obtenido (Fig. 2.3). Estos puntos se bajan a un gráfico de NO (ordenada) contra velocidad (abscisa) y donde corte la línea de cada NO se obtienen los puntos que al unirse se obtiene la curva del IOC. El IOC será una curva que recoge el NO del combustible para cada régimen de velocidad y no un punto. (El NO es un punto, es como una etiqueta del combustible que dice el poder antidetonante, pero obtenido en un motor CFR). Necesidad de Octano del Vehículo (N. O. V.) El IOC es una característica propia de la gasolina, si no se conoce cual es el poder antidetonante que requiere el motor, el IOC del combustible no tiene ninguna utilidad, es ésta la razón por la que surgió la necesidad de adecuar el combustible al motor, lo cual se logra a través del parámetro NOV. La NOV es la exigencia de octano vinculada al conjunto vehículo-motor, es lo que requiere en cuanto a poder antidetonante el motor para su trabajo sin detonación, es lo que demanda el MCI al combustible para no detonar. Los factores que influyen en el NOV son:

I. Las condiciones atmosféricas. II. El conjunto vehículo-motor (problemas del constructor). III. El combustible (problema del refinador.) IV. El estado técnico del vehículo (problema del explotador). La NOV es una curva útil para resolver la adaptación del vehículo a la gasolina. Para obtener la curva de necesidad de octano del vehículo, se traza sobre las diferentes curvas fronteras la ley de avance real del motor, para obtener en la parte inferior del gráfico la NOV. (Fig. 2.4)


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Fig. 2.3 - Abaco de mezclas patrones y curva fronte ra del combustible

Fig. 2.4 Gráficos de AAE contra velocidad y NO contra velocidad (en este es donde se obtiene el NOV)

Al mover la ley del AAE hacia arriba (Se adelanta el AAE) se necesita un combustible con un mayor NO para que no detone, ya que NOV se mueva a la derecha disminuyendo la zona de no detonación. II.1.3-Problema de adaptación del Vehículo a la Ga solina. Si se superpone la NOV y el I O C (Fig. 2.5) se obtiene el grado de adecuación del carburante al motor , que consiste en hacer coincidir lo mejor posible lo que ofrece la gasolina y lo que demanda el motor.


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Fig. 2.5 Superposición de las curvas de IOC y NOV Lo que se hace realmente es adecuar el motor al ca rburante, ya que se regula el AAE para variar la curva de la NOV, lo que se logra variando el AAE fijo (adelantando o atrasando el encendido y esta es una acción de Mantenimiento) o variando la pendiente de la Ley del AAE actuando sobre el automático centrífugo (es una acción de modificación, ya que hay que variar los pesos de los contrapesos o variar las constantes de los muelles). En la Fig. 2.5 a una V < 60 Km / h detona el motor, para evitarlo hay que disminuir el AAE para que la curva NOV baje y disminuya la zona de detonación. Lo más adecuado es que el IOC sea superior al NOV en todos los regímenes de velocidad, pero esto no siempre es posible. El problema de la adaptación de una gasolina al vehículo consiste en hacer coincidir lo mejor que ofrece la gasolina, con lo que demanda el vehículo. Es problema del refinador, del constructor del auto y el explotador. La detonación con determinado combustible depende fundamentalmente del AAE y del régimen del motor. La detonación se elimina sin cambiar la velocidad, cambiando el combustible y/o atrasando el AAE II 1.4- CONCLUSIONES PARCIALES

1- Las propiedades del combustible ejercen notable influencia en el

funcionamiento del motor, lo que conlleva a mantener un celoso control de las posibles variaciones.

2- Las características, densidad, valor calórico, calor latente de evaporación y formación de goma no cambian notablemente de una gasolina a otra, debido a que están normadas internacionalmente, pero si son diferentes entre la gasolina y otros combustibles ligeros.

3- Las exigencias en la volatilidad a baja temperaturas de una gasolina depende en gran medida de las condiciones climáticas del país. No es


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igualmente apropiada una gasolina Tp10 = 60 para Cuba que para un país del Norte de Europa, e incluso en esos países la gasolina de invierno no puede tener el mismo Tp10 que en verano.

4- Para evitar el tranque de vapor y las dificultades de arranque en caliente (percolación) del motor es conveniente utilizar gasolinas que posean un elevado Tp10, pero para facilitar el arranque en frío esta temperatura debe ser baja. Debido a esto es necesario adecuar la volatilidad a baja temperatura de la gasolina de acuerdo a las condiciones de explotación.

5- En Cuba es beneficioso una Tp10 elevada, la Tp50 no tiene gran influencia para las condiciones climáticas cubanas, pero no debe ser excesivamente baja (para evitar el tranque de vapor) y que la Tp90 sea bajo (siempre que para lograrlo no afecte las propiedades antidetonante).

6- La volatilidad de las fracciones medias de la gasolina pueden influir en la capacidad de aceleración del motor.

7- La volatilidad de las fracciones pesadas condiciona indiscutiblemente el fenómeno de segregación de la mezcla así como la formación de depósitos y el desgaste del grupo cilindro pistón.

8- El NO es una valoración global del poder antidetonante del combustible bajo condiciones normalizadas que no son absolutamente representativas de las reales condiciones de explotación de estos combustibles.

9- El poder antidetonante del combustible debe de ser superior al poder antidetonante requerido por el motor pero esta relación no debe ser excesivamente grande, pues la mejoras en el funcionamiento del motor no justifican el costo del combustible.

II.2- COMBUSTIBLE “DIESEL” El combustible más usado en los motores de combustión interna (MCI) de encendido por compresión es el diesel. En el transporte automotor se utiliza gas-oil, obtenido por destilación directa y por craqueo, cuyo rango de ebullición está 150 – 400 0C. En 1892 se produce una innovación importante en el desarrollo del MCI alternativo, ya que Rudolf Diesel (1858-1913) propone su nuevo ciclo de trabajo. Si bien Diesel quería hacer funcionar su motor con carbón, después de 5 años de ensayos pudo construir uno que funcionaba utilizando como combustible aceite pesado de petróleo. El motor Diesel se introdujo como propulsor de vehículos en 1924 por Benz y Man, siendo su implantación en vehículos de serie en 1936 por Daimler-Benz. Desde entonces, el motor Diesel ha tenido una rápida expansión, fabricándose actualmente más de 10 millones de motores Diesel al año en todo el mundo, de los cuales aproximadamente el 50% están destinados al sector de la automoción. El motor diesel se ha impuesto en el transporte automotor básicamente por ser más eficiente, consume un combustible más barato, con un consumo menor. Sus desventajas son: más cara su adquisición, más robusto y pesado, más lento y más complejo el mantenimiento. En Cuba se distribuye para el transporte automotor gas-oil:

1. Gas oil o diesel regular ρ415

= 0,84 g /cm3


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2. Gas oil o diesel especial ρ415

= 0,89 g /cm3 Lo combustibles diesel se diferencia por su densidad. En Cuba también se distribuye para para la industria, centrales termoeléctricas,

buques el fuel oil, con una ρ415

= 0.99 g /cm3 Los fuel oil se diferencian por su viscosidad. II.2.1-Propiedades Fundamentales: 1. Densidad ( ρ ) 2. Valor calórico (Hu). 3. Volatilidad 4. Viscosidad. 5. Contenido de Indeseables ( materias asfálticas, cenizas, contenido de azufre ) 6. Inflamabilidad ( NC ó ID )

1 y2 -Densidad y Valor Calórico. Valor Calórico (Hu). Es la cantidad de energía que entrega el combustible por unidad de masa o de volumen. Se tienen dos tipos de combustible con las propiedades siguientes. ¿Cómo influyen en el motor diesel? Comb A Comb B Hu A = Hu B ρA > ρB

Cuando se utiliza el combustible A, al tener este mayor densidad, se logra que en el mismo volumen exista más masa y aunque posean el mismo Hu, se obtiene con A una mayor entrega de energía al motor. Las gasolinas tienen un Hu másico superior al gas-oil, pero este posee un Hu volumétrico mayor y como en el motor diesel la dosificación del combustible se encierra en un volumen antes de inyectarse provoca que el ge del motor diesel < ge del motor de gasolina. Fig. 2.6 Rango de densidad de los combustibles dies el Se concluye que si la ρ aumenta ⇒ Hu volumétrico aumenta ⇒ la potencia (N) aumenta ⇒ ge (consumo específico) disminuye dentro del rango de densidad.

0.815 0.89 g\ cm3

g \ kW-h


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3-Volatilidad. Influencia en el funcionamiento del motor diesel. La volatilidad del gas-oil no provoca la segregación de la mezcla combustible como en el motor de carburación, en el motor diesel la mezcla se forma dentro del cilindro. Puede tener influencia en la pulverización del combustible debido a su relación con la viscosidad. Fig. 2.7Curva de volatilidad Como se observa en el gráfico si aumenta la viscosidad el combustible tiene menor volatilidad. Si disminuye la Tp50 el combustible tiene mayor evaporación y más rápido se auto inflama dentro del cilindro, disminuyen el período de inducción (periodo de retardo a la inflamación) y la rigidez del motor diesel, y mejora el arranque en frío del motor. Una disminución excesiva de la Tp50 ⇒ el combustible se auto inflamaría desde el comienzo de la inyección sin la correcta penetración en la cámara y con escasa combinación con el aire. En los diesel la Tp50 es la que más interesa, al no haber segregación de la mezcla influyen menos la Tp90 y la Tp10. La temperatura del punto 50 es la que importa ya que está relacionada con la pulverización y es bueno que sea baja para que se volatice más y la pulverización sea mejor. Tp50 = 240 – 280 0C Tp90 = 333 – 360 0C 4-Viscosidad. Influencia de la viscosidad del gas-oil en el funcionamiento del motor diesel (es función de la temperatura del combustible y la presión de inyección constantes). 1- En la pulverización del combustible. 2- Penetración. 3- En la lubricación de los émbolos de la bomba de inyección. Un aumento de la viscosidad del gas-oil provoca una disminución del ángulo de apertura del cono de pulverización, con la disminución de la viscosidad ocurre lo contrario. Un aumento de la viscosidad del gas-oil provoca un aumento de la penetración del chorro de combustible, durante el arranque en frío si penetra hasta la pared

200 370 t0 C Tp50

ν


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del cilindro destruye la película de aceite que la cubre incrementando el desgaste del motor. Este contacto del combustible con la superficie fría del cilindro provoca la ruptura de las reacciones de combustión con la formación de ácidos y aldehidos productos intermedios de la combustión, y por el tubo de escape se expulsa humo azul con olor picante. Con la disminución de la viscosidad disminuye la penetración del chorro (cono más abierto) del combustible inyectado, parte del aire de la cámara es mal empleado, (combustión incompleta), y por el tubo escape se expulsa humo negro debido a la falta de oxígeno. Una disminución excesiva de la viscosidad del combustible provoca el escurrimiento por los émbolos de la bomba de inyección, se viola el régimen de dosificación, y se afecta la lubricación del árbol de levas de la bomba de inyección. Un aumento excesivo de la viscosidad del combustible imposibilita el suministro del mismo a la bomba y destruye el elemento bombeante por falta de lubricación. Según norma ASTM (D-455) la viscosidad del gas-oil debe estar en el rango 4 - 5.3 cSt a 400C. Si la ν disminuye ⇒ que aumenta la pulverización ⇒ disminuye la penetración ⇒ no se aprovecha todo el oxígeno ⇒ mezcla más rica ⇒ sale humo negro Si la ν disminuye mucho ⇒ gotea el inyector ⇒ se contamina el aceite Si la ν aumenta ⇒ cono más estrecho ⇒ penetración mayor, puede llegar a las paredes frías de la cámara, destruye las películas de aceite ⇒ desgaste ⇒ humo azul. 5- Contenido de Indeseables. De acuerdo al origen del crudo y al proceso de refinación el combustible puede contener algunos indeseables como son:

a. Materiales Asfálticos. b. Cenizas. c. Contenido de Azufre.

a- Materiales Asfálticos . Estos se encuentran en el combustible en estado coloidal, pueden ser: asfáltenos duros (después de la combustión forman escorias duras), asfáltenos blandos (después de la combustión forman residuos pegajosos y blandos ) y carboides. Estos materiales provocan: • Depósitos en el motor (lacas y carbonillas) • Obstruyen los orificios de los inyectores • Pegan los aros en los pistones. • Provocan sobrecalentamiento.

Todo esto ⇒ pérdidas de N, aumento del ge y del desgaste. b- Cenizas (color blanco gris). Son impurezas minerales insignificantes que quedan al final de la combustión en dependencia de su presencia en el combustible pueden ser: Si, Fe, Ca, Ni, Na, Va, etc., forman carbonilla y abrasivos.


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Estos indeseables pueden evaluarse por el Indice de Conradson (IC), este índice da una idea de la cantidad de productos difíciles o imposibles de quemar en la combustión (es destilar cierta muestra de combustible y obtener la relación entre el peso del residuo y de la muestra), si el IC aumenta esto es perjudicial. Ceniza < 0.01 % c- Contenido de Azufre. El combustible no debe contener azufre pero algunos gas-oil lo contienen y es perjudicial para el motor. El contenido de azufre del combustible puede formar durante el funcionamiento del motor en frío SO2 y SO3, pero durante el funcionamiento del motor sobre lo caliente (mayor de 75 0C) el azufre vulcaniza los depósitos que existen en el motor, por lo tanto los endurece y al desprenderse estos pueden provocar el desgaste abrasivo. Por lo antes expuesto se hace imperativo el uso del termostato en el sistema de refrigeración del motor. Los ácidos se forman en el arranque en frío y por debajo del régimen térmico optimo (75 0). % de azufre permitido en el combustible según normas de emisión de los Estados Unidos . US 94 S < O.O5 % de azufre en volumen del combustible (un litro de combustible) US 98 S < O.O01 % de azufre en volumen del combustible. Hay otras propiedades del combustible diesel, pero que no son determinante desde el punto de vista de funcionamiento del motor como el color, TAN, TBN, tensión superficial, agua, etc. 6-Inflamabilidad. El valor que tiene la inflamabilidad del combustible diesel en el funcionamiento del MCI se analiza a partir del gráfico del proceso de combustión en los motores diesel. Fig. 2.8 Proceso de la combustión del motor diesel (diagrama indicado)

PMS ϕ θ1 θ2 θ3 θ4

MPa0

ϕ i


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Del gráfico se obtiene θ1 Periodo de inducción o retraso de la inflamación θ2 Combustión rápida ϕ Angulo de giro del cigüeñal θ3 Combustión lenta ϕ1 Angulo de avance de la inyección (AAI) θ4 Combustión residual. El periodo de inducción es el más importante (es el periodo desde que se inyecta el combustible hasta que empieza a inflamarse), depende: de la temperatura en el cilindro, de la presión en el cilindro y de la estructura química del combustible (de su inflamabilidad). El combustible inyectado debe ser calentado hasta la temperatura de auto inflamación y después tener las reacciones preliminares de oxidación. Si el tiempo que dura este periodo es largo se mezcla mejor el aire y el combustible, pero también se inyecta más combustible. En el periodo de combustión rápida la velocidad de la misma determina la razón dp / dt (rigidez), un aumento brusco de la misma provoca una carga brusca sobre el pistón, es perjudicial, y pueden producirse los ruidos de la detonación del diesel. La razón de aumento dp / dt depende de: de la atomización del combustible, de la cantidad del combustible inyectado y evaporado en el periodo de inducción y de la mezcla que forme el aire con el combustible. Cuando aumenta la inflamabilidad del combustible, la inflamación de la mezcla dentro del cilindro se hace más espontánea y se reduce el tiempo que demora el periodo de inducción. Se puede plantear además que la detonación diesel es auto controlado, ya que si el motor resiste, aumenta la temperatura y la presión reinante tiende a disminuir el θ1 (el periodo de inducción) Si la v = dp / dt aumenta ⇒ mayor rigidez del motor ⇒ aumenta la posibilidad del golpe diesel (golpe de biela ó detonación diesel) II.2.2 - Indice de Cetano. Es un indicador para valorar la facilidad de auto inflamarse el combustible. La inflamabilidad se determina por comparación. Se puede plantear que el índice de cetano es el % de cetano contenido en una mezcla con alfametilnaftaleno, que en un motor CFR diesel tiene con la misma relación de compresión un ángulo de retraso de la inflamación de 13 grados. Para el cetano se asigna un valor 100 de inflamabilidad para un θ 1 pequeño. Para el alfametilnaftaleno se asigna un valor 0 de inflamabilidad para un θ 1

grande. Por ello, se plantea que un gas-oil tiene cetano 43, cuando se comporta como una mezcla patrón que contiene 43% de cetano y 57 % de alfametilnaftaleno. ¿Cómo se hace el ensayo? R/ Se pone en funcionamiento el motor CFR con el gas oil a comprobar, se va ajustando la relación de compresión hasta obtener el ángulo de retraso normalizado (13 – 15 0). Después se hace lo mismo con la mezcla patrón hasta obtener aquella que tiene el mismo ángulo de retraso a la inflamación, entonces el NC del combustible de ensayo es el % de cetano que tiene la mezcla patrón.


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Cuando el NC aumenta, el período de inducción disminuye para la misma relación de compresión y mejora el arranque en frío del motor diesel. El NC influye en los motores rápidos. En los motores con inyección directa si el NC del combustible es muy alto se elimina la rigidez del motor, el combustible inyectado se inflama muy rápido casi desde el inicio de la inyección, no penetra en toda la masa de aire y no se aprovecha todo el oxigeno (la combustión es incompleta), por el escape sale humo negro y aumenta el consumo de combustible, se forma carbonilla en los cilindros, tapas los orificios del inyector y hay desgaste abrasivo. NC = 35 – 60 NC > 45 MCI diesel rápido NC ≅ 60 MCI diesel de 2 tiempos. Medidas para aumentar la inflamabilidad (NC): 1- Selección correcta del crudo, tienen mayor NC los crudos parafínicos. 2- Agregando compuestos de elevado NC (parafínicos NC = 50 – 60) 3- Empleo de aditivos especiales que elevan el NC. El peróxido de acetona y los nitroderivados elevan el NC entre 15 y 20 unidades II.2.3 - Indice Diesel. La determinación del NC es larga y costosa, el índice diesel (ID) permite evaluar la inflamabilidad del combustible en función del contenido de compuestos parafínicos que contenga a partir de la determinación de la temperatura del punto de anilina. Para la determinación del ID se utiliza la expresión siguiente.

[ ]

−

++= 1

004.0

076,1*8,17*367,2

154ρpaTID (2.5)

Donde: ρ4

15 = densidad del combustible a 15 0 C Tpa = temperatura del punto de anilina en 0 C ( ) fTTmm *0

154 −±= ρρ (2.6)

Donde: ρm – densidad medida Tm – temperatura medida To - temperatura a 15 0C f - factor que está en función de ρm Punto de anilina (la anilina es un aromático, cuya temperatura de solubilidad es tanto más baja cuanto más aromático sea el crudo). Indica el tipo de hidrocarburo que predomina y permite calcular a estima el ID. Es la temperatura a la cual una mezcla de iguales volúmenes de la muestra de combustible y de anilina se hacen miscibles.


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Se sabe que los hidrocarburos parafínicos son los de mayor NC. El ID permite evaluar la inflamabilidad del combustible en función del contenido de compuestos parafínicos que tenga el combustible a partir de las determinación del punto de anilina, A su vez el ID se relaciona con el NC según una curva de NC vs ID. II.2.4-Conclusiones parciales. 1- El combustible empleado en los MCI diesel de automoción es el gas oil con

rangos de destilación de entre 200 y 300 0C. 2- La densidad del gas oil incide significativamente en la energía calorífica

disponible en el interior del motor en la unidad de volumen de combustible consumido, así como en el proceso de pulverización.

3- El Hu incide en la potencia desarrollada en el MCI. 4- La viscosidad repercute en el trabajo del motor y en su desgaste futuro, lo que

implica que tiene que estar en un rango 5- En los combustibles diesel las propiedades más importantes son la viscosidad

y la inflamabilidad. 6- El Hu volumétrico es más importante que el Hu másico en los MCI ya que la

mezcla se encierra en un volumen determinado.

CAPÍTULO III LUBRICACIÓN Y LUBRICANTES. III.1- Introducción. No se sabe ciertamente cuando se emplearon por primera vez productos para lubricar aunque históricamente se considera el sebo como el primer lubricante que se utilizó para lubricar las ruedas de los carros romanos en el año 2400 antes de Cristo. Las primeras sustancias que se utilizaron para facilitar el rodaje de algunos equipos fueron el agua y la arcilla, se describió posteriormente que si se ponía una pequeña cantidad de sebo de res entre las superficies, se reducían los chirridos y duraban más los ejes y los soportes de madera. Cuando se emplearon el bronce y el hierro en sustitución de los ejes y soportes de madera (en su principio, sin ninguna lubricación), se comenzó a usar lubricantes de origen animal o vegetal (sebo, aceites de pescado, aceites de vegetales, etc.) En 1845 se empezó a utilizar una mezcla de aceite mineral con aceite de ballena en los telares (de las textileras) con magníficos resultados (se guardó el secreto durante 10 años). En 1883, Beauchamp Tower demostró prácticamente que cuando un eje gira dentro de cojinetes y se le aplica aceite en cantidad adecuada se produce una presión interior en el fluido que permite soportar cargas sin que haya contacto entre metales. En 1884 lo anterior fue comprobado matemáticamente por Osborne Reynolds, y forma la base en que se descansa la técnica moderna para la aplicación de los lubricantes.


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A partir de 1940, se empezó a experimentar en los aceites sintéticos y todo parece indicar que esos serán los lubricantes del futuro. La experiencia ha demostrado que el 60% de la vida útil de una máquina, depende de la calidad con que se efectúa la lubricación de la misma, es por esto que la lubricación debe considerarse como uno de los problemas a tener en cuenta desde el mismo momento de la ejecución del proyecto de la máquina. III.2- Conceptos básicos. a- lubricación . Es el fenómeno de reducción de la fricción entre 2 superficies que se encuentran en movimiento relativo mediante la interposición de una sustancia entre ambas (agua, aire, aceite, etc.). Es el procedimiento más importante para disminuir las pérdidas de energía por fricción en el proceso de desgaste. El desgaste acompaña a la fricción y es consecuencia de ella. Ahora bien, ninguna máquina, ninguna embarcación, ningún avión, puede ser concebido ni funcionar sin ayuda de la lubricación. Existe la lubricación sólida y la fluida: Lubricación sólida (límite) es cuando cada superficie está recubierta de una sustancia (sólida, líquida, etc.) cuyo coeficiente de fricción es menor que el de los materiales de las superficies frotantes. Lubricación fluida (hidrodinámica) es la que la película de fluido (algunos lubricante fluidos son sólidos a temperatura ambiente) se interpone entre dichas superficies y evita el contacto. Por lo tanto la diferencia entre lubricación sólida y fluida estriba en el modo en que reduce la fricción. b- lubricación eficiente. • Es aplicar el lubricante adecuado; • En el lugar requerido; • En el momento oportuno; • Y en la cantidad y calidad necesaria. Todo esto que es muy fácil decir, pero llevarlo a cabo requiere siempre de un conjunto de conocimientos técnicos y el uso de medios apropiados. c- lubricar . Es la acción de realizar una lubricación eficiente. d- lubricante: Es toda sustancia de origen animal, vegetal, mineral o sintético, que en cualquier estado (sólido, semisólido, líquido o gaseoso) se usa con fines de lubricación. III.3-Funciones de la lubricación (Son múltiples): I- Función primaria: Separar las superficies en contacto para reducir así la fricción, el desgaste y las pérdidas de energía.


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II- Funciones auxiliares: (bajo ciertas circunstancias pueden ser de importancia primaria) 1. Refrigerante (al disminuir la fricción disminuye el calentamiento).

Distribuye uniformemente el calor al desplazarlo y / o transportarlo a las áreas de enfriamiento donde baje su temperatura (evacua). Ej. En los sistemas por circulación y en los MCI mantienen el equilibrio térmico. La capacidad de un lubricante de absorber calor es de alrededor de 35 – 50 % de la del agua. En general se plantea que el aceite elimina 10 – 25% del calor generado en la máquina

2- Protección de las superficies metálicas contra la corrosión y la herrumbre. 3- Limpieza (detergente).

Evita que se ensucie y arrastra los contaminantes Ej. evitar que se peguen los residuos de la combustión a las paredes y piezas del motor de combustión interna (MCI)

4- Dispersantes. Evita la formación de lodos, manteniendo los residuos en suspensión sin tupir los filtros hasta el próximo cambio de aceite.

5- Sellante: a- Función de hermeticidad Ej., en los MCI, evita la fuga de los gases de la cámara de combustión hacia el cárter. b- Las grasas sellan los cojinetes de la entrada de polvos.

c- Llenan los espacios irregulares de las superficies para hacerlas lisas 6- Amortiguación.

Las capas de lubricantes disminuyen los golpes y vibraciones, disminuye el ruido al eliminar el contacto entre superficies. Ej. Los líquidos hidráulicos en los amortiguadores

7- Neutralizante. En los MCI neutralizan los ácidos que se producen en la combustión 8- Transmisión de potencia.

Sistemas hidráulicos en los montacargas y grúas, bomba de dirección en los automóviles

9- Aislante. Ej. Transformadores eléctricos III.4- Clasificación de los lubricantes. a- Según su estado físico b- Según su base. c- Según su aplicación. III.4.1- Según su estado físico pueden ser: ♦ Gaseosos. ♦ Sólidos. ♦ Líquidos. ♦ Semisólidos (grasas o lubricantes plásticos).

Lubricantes gaseosos. Aire, gas que no ataque las superficies, etc.


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Se utilizan en las piezas y aparatos de altas velocidades y cargadas ligeramente, Ej., aire suministrado a presión para sostener árboles en diferentes equipos de laboratorios (taladros especiales), fresas dentadas (Ej. La máquina de los dentistas), etc. Lubricantes sólidos (secos). Polvos, películas de barnices, teflón (PTFE), bisulfuro de tungsteno, grafito y bisulfuro de molibdeno (MoS2). Los dos últimos son los más usados, tienen una constitución escamosa de sus cristales, sus capas son capaces de deslizar unas sobre otras con un coeficiente de fricción insignificante, elevada capacidad de carga, estabilidad térmica. Grafito: Carbón puro, negro, compacto y lustroso. Una forma cristalina del carbón que tiene una estructura laminar. MoS2: Gris azulado oscuro, se utiliza disperso coloidalmente en algunos aceites y grasas. Ventajas. ♦ Pueden trabajar a altas temperaturas (400 0C ) ♦ Soportan altas cargas 685 MPa (6887 Kg./cm2 ) ♦ Son resistentes a la humedad ♦ Rellenan e igualan las irregularidades existentes en las superficie del par ♦ Pueden utilizarse como aditivos de los lubricantes densos (grafito, MoS2).

Desventajas. ♦ Difícil aplicación (se aplica directamente en forma de polvo), en algunos casos

es necesario combinados con sustancias volátiles para su aplicación o en suspensión coloidal en el aceite.

♦ No pueden emplearse a altas velocidades, la fuerza centrifuga los separa del par

Ejemplo de usos: en los rebordes de las ruedas de guías del contrapeso del estabilizador de la jaiba de las grúas, cojinetes de deslizamiento de las orugas, etc. Campo de aplicación . 1. El los pares de fricción que pueden permanecer en reposo durante largos

períodos de tiempo, pero que deben estar listos para entrar en servicio instantáneamente.

2. En condiciones de elevadas temperaturas. 3. En aquellos casos en que los lubricantes fluidos pueden ser arrastrados por el

agua. Ej. el mecanismo de las válvulas de toma de vapor 4. Para facilitar el desmontaje de los tornillos y elementos expuestos al calor, la

corrosión, a la intemperie, Ej. Los candados 5. Superficies sujetas a la picadura provocada por la vibración (donde aparece el

fretting o desgaste corrosivo por fricción). 6. En cojinetes de deslizamiento o para carga radial, que operan en condiciones

de cargas elevadas y pequeña velocidad de rozamiento o a temperatura muy elevada


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7. En pares de fricción sometidos a altas y bajas temperaturas 8. En aquellos pares de fricción que no tienen suficiente protección en un medio

abrasivo. Lubricantes líquidos. ♦ Agua, se emplea como lubricante de los ejes y árboles de madera, goma,

textolita, caprón, etc. Ej. en los árboles de las propelas de los buques. ♦ Aceites vegetales Ej. el de palma (palmiche), de ricino o higuereta (castor

beam. En 1899 la firma Castrol lo usó para fabricar aceite industrial y de locomotora). Estos se mezclan con aceite minerales dando lubricantes de alta calidad.

♦ De origen mineral, son los que tienen mayor campo de aplicación en la mecánica obtenidos a partir del petróleo.

♦ Líquidos sintéticos (tipo ésteres, poliéster, de silicona) o semisintéticos. Ventajas. • Uso satisfactorio para grandes velocidades de desplazamiento (garantiza la

película (cuña) de aceite. • Buen enfriamiento del par. • Se puede distribuir por pequeños canales Ej. mecanismo biela – manivela • Cambio del aceite sin desarmar el par. • Gran variedad de formas de hacer llegar el aceite al par. Desventajas . • Se derraman fácilmente, por lo que hay que hacer las instalaciones más

herméticas, creación de empaquetaduras especiales que hermeticen su conjugación, por lo tanto, hacen más trabajoso y caro el montaje.

• A altas presiones las capas de lubricante se destruyen fácilmente. Campo de aplicación. Los aceites por regla general, suelen preferirse como lubricante, pues, cuando se aplican adecuadamente y se tienen en cuenta sus limitaciones de temperatura, presión y posibilidad de derrame es sin duda el lubricante más eficaz para lubricar los pares de fricción, a la vez que es más fácil de manipular y aplicar que los lubricantes sólidos y semisólidos (densos). Los aceites se emplean en los motores de combustión internas (MCI), cajas de velocidad, reductores, como líquidos hidráulicos y de frenos, etc.

Semisólidos (grasas o lubricantes plásticos ver cap . IV) III.4.2- Clasificación según su base de los aceites de origen mineral. Se clasificación según la naturaleza del hidrocarburo que predomina en la constitución del aceite base, a pesar de ser una clasificación de tipo general es aceptada internacionalmente. Los lubricantes procedentes del petróleo son productos constituidos por una mezcla compleja de diversos tipos de hidrocarburos, pero siempre hay uno predominante y pueden clasificarse en tres grandes grupos.


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Los aceites bases determinan la mayoría de las características de los lubricantes, ej. Su viscosidad, punto de inflamación, resistencia a la oxidación, etc. Esta clasificación viene dada por el tipo de hidrocarburo que predomina. 1. Parafínicos ( paraffinic base stock ) 2. Nafténico (naphthenic base stock ) 3. Aromático � Características de los aceites parafínicos.

Se representan por el conjunto de hidrocarburos saturados de cadena lineal, ramificada o no, pero nunca cíclica. Los parafínicos ramificados son los más interesantes, se encuentran en cantidades apreciables en las fracciones lubricantes de los crudos parafínicos. Por el contrario, los parafínicos de cadena lineal (larga) y alto peso molecular aumentan la temperatura de congelación del aceite. Las cadenas largas hacen al aceite más difícil de romper y proveen más lugares para agregar aditivos. Su forma general es Cn H2n+2 y el elemento más simple es el metano. Características: 1. Alto IV (VI- viscosity index) (índice de viscosidad 90 - 100) 2. Baja volatilidad ⇒ alto punto de inflamación (PI). 3. Bajo poder disolvente (formación de sedimentos) ⇒ tienen alta temperatura de

anilina (este es importante porque ataca menos a los polímeros (gomas), se puede usar donde haya juntas)

4. El de más alto punto de congelación (-150 C), tienen parafina, por lo que se congelan más rápido

5. Son los de más baja densidad; ρ = 0,88 - 0,89 g/cm3 6. Fluorescencia verde. 7. Carbón CONRADSON medio y de aspecto granuloso 8. Oxidación retardada, produciendo ácidos volátiles más o menos corrosivos y

después compuestos viscosos solubles Por estas características éste es el crudo que se utiliza en la elaboración de los aceites para motores de combustión interna. � Características de los aceites nafténicos.

Estos aceites están constituidos por hidrocarburos saturados, como los parafínicos, pero cuyas estructuras son cíclicas o policíclicas extraordinariamente complejas, son fáciles de destilar y refinar y producen buen rendimiento por litro de petróleo. Características: 1. IV medio (40 - 80). 2. Mayor volatilidad que los parafínicos, por lo tanto tienen menor PI. 3. Bajo punto de congelación (menos 25 0C.)(deja de fluir a más bajas

temperaturas) 4. Menor temperatura de anilina por lo tanto ataca más los polímeros. Tiene

poder disolvente frente a los insolubles formados por la alteración química del


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aceite y también en menor escala frente a los residuos de la combustión de los motores diesel y frente a las gomas.

5. Mayor densidad, ρ =0,909 g/cm3 6. Fluorescencia azul. 7. Poco carbón Conradson, de aspecto pulverulento 8. Oxidación sin períodos de oxidación apreciable, menor acción corrosiva en

caliente, pero con formación de precipitados, al principio disperso y después deposita en forma de barros.

Se emplean en algunos aceites industriales Ej. Aceite Corte Ferroso 22 y en equipos refrigerantes donde es preferible el aceite de origen nafténico ya que corre mejor a bajas temperaturas. Los aceites asfalticos son nafténicos.

Tienen una densidad alta (0.93 – 0.98 g/cm3), υυυυ40 = 60 – 300cSt y υυυυ00 = 90 – 256 cSt, Ej. Aceite Guijo, pero ya estos aceites en el mundo están en desuso, por su afectación al medio ambiente � Características de los aromáticos.

Estos aceites están constituidos por compuestos no saturados que contienen uno o varios núcleos aromáticos saturados o no, los cuales están fijados a una o varias cadenas laterales. Características: 1. Bajo IV (menos 40 ) 2. Alta volatilidad ⇒ bajo PI 3. Alto poder disolvente ⇒ bajo punto de anilina 4. Alta densidad, ρ= 0,93g/cm3 5. Se emulsionan con H2O fácilmente. 6. Conradson elevado 7. Se oxidan con facilidad con precipitación de insolubles y formación de

productos resinosos.

Los crudos aromáticos se usan más que nada para producir solventes y perfumes, no se usa casi para lubricantes. III.4.3- Clasificación de los aceites según su apli cación. Según su aplicación se pueden clasificar como aceites: • Para motores de combustión interna (MCI). • Para transmisiones automotrices. • Industriales. • Para otros usos o preservantes (Cubalub) o productos especiales (Castrol).

III.4.3.1- Aceites para MCI. Para motores de encendido por explosión (chispa o provocado o ciclo Otto) o por compresión (Diesel). Los aceites para MCI a su vez se clasifican en:


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1- Por su viscosidad según el grado S.A.E. 2- Por el tipo de servicio (severidad, rendimiento) según API. � Por su viscosidad según el grado S.A.E. S.A.E. (Society of Automotive Engineers) desde 1911 estableció distintos grados de viscosidad de los aceites para MCI, destinadas a ser utilizado por los fabricantes de vehículos en el momento de determinar los grados de viscosidad a ser recomendados en sus motores y por los fabricantes de lubricantes en la formulación e identificación de sus productos. Esta clasificación está basada únicamente en la viscosidad del lubricante, excluye cualquier consideración de calidad u otras propiedades. La última versión de esta clasificación de viscosidad SAE de aceites para MCI está vigente desde marzo de 1982 y está identificada como SAEJ 300 jun. 89 (Revisión Diciembre 1995) y puede verse en la tabla 3.1 El número que acompaña a las siglas S.A.E. es una idea de la viscosidad pero no indica la viscosidad ya que cada grado SAE tiene un rango de viscosidad en cSt a 100 0C, ver tabla 3.1. Si el grado SAE aumenta ⇒ que la viscosidad aumenta, pero esto no implica mayor calidad. Según SAE los aceites de motor se clasifican en : • Monogrados • Multigrados.

Los monogrados a su vez se dividen en: 1- De Invierno : SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W (viscosidad medida a 0 0Fahrenheit = - 17,78 0C ) 2- De Verano : SAE 20, 30, 40, 50, 60 (viscosidad medida a 210 0Fahrenheit = 98,89 0C ) Ejemplo de un aceite monogrado de varano: Castrol RX Super SAE 40 Los multigrados . Son aceites para todas las estaciones. Un aceite multigrado es aquel que es suficientemente ligero para trabajar en una mañana helada y suficiente grueso para lubricar un motor caliente en un caluroso día de verano. Tienen aditivos mejoradores del índice de viscosidad que le imparten más calidad pero son más caros que los monogrados. La característica de funcionamiento se obtiene por medio de este aditivo químico que se contrae al enfriarse, como entonces ocupa menos espacio permite que el aceite fluya más rápido y libremente por el huelgo del par que ahora es menor por estar contraído el también. Inversamente el aditivo está diseñado para que a temperatura alta haga que el aceite se dilate y espese a fin que pueda continuar proporcionando la debida protección a pesar de haber perdido viscosidad por aumento de temperatura (el aceite base). En 1938 la firma Castrol introduce en el mercado los aceites multigrados al incorporarles el aditivo mejorador del índice de viscosidad.


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Ejemplo de un aceite multigrado: Castrol Ultramax 25W / 50. Ventajas del lubricante multigrado sobre el monogra do. • Comportamiento óptimo frente a las variaciones de las temperaturas que se

generan en el motor (mayor estabilidad térmica). • Mantienen la viscosidad adecuada a las temperaturas de cualquier régimen

del trabajo del motor • Cumplen las especificaciones requeridas tanto en frío como a temperaturas

elevadas del motor. • Facilita el arranque en frio, lo que ha hecho que sea el tipo de lubricante

deseado en cualquier parte del mundo e incluso en los países cálidos (Los países desarrollado usan aceites multigrados, el 70 % de los aceites usados en Cuba son multigrados, los países subdesarrollados usan generalmente monogrados).

• Menor resistencia al movimiento, por lo tanto menor energía empleada por el sistema de arranque para girar el motor ⇒ arranque más rápido.

El uso del multigrado reduce hasta un 30 % el desgaste en el arranque del MCI. Los monogrados en frío son gruesos (más viscosos) y cuando se calientan se ponen finos (menos viscosos), lo que se observa en el manómetro por la caída de presión. En los multigrados ocurre lo contrario. Los aceites multigrados son fluidos no-newtonianos, ya que el desplazamiento de las capas del fluido no es proporcional a la fuerza aplicada. Tabla 3.1- Clasificación del aceite de motor según su viscosidad.

Grado SAE

Viscosidad

Viscosidad (cP) máx. a baja temperatura que garantiza el arranque en frio

Viscosidad (cP) máxima para bombeabilidad a baja temperatura, que

garantice 130 kPa en un minuto

Viscosidad a 100° c (en cSt)

Fluidez máx. a la temperatura del motor

Mínima Máxima 0 W 3,250 a -30°C 30,000 a -35°C 3,8 - 5 W 3,500 a -25°C 30,000 a -30°C 3,8 - 10 W 3,500 a -20°C 30,000 a -25°C 4,1 - 15 W 3,500 a -15°C 30,000 a -20°C 5,6 - 20 W 4,500 a -10°C 30,000 a -15°C 5,6 - 25 W 6,000 a -5°C 30,000 a -10°C 9,3 -

20 - - 5,6 Menor que 9,3 30 - - 9,3 Menor que 12,5 40 - - 12,5 Menor que 16,5 50 - - 16,3 Menor que 21,9 60 - - 21,9 Menor que 26,1

“w” (de la palabra winter en inglés que significa invierno) Nota: 1-Los 20W pueden ser aptos hasta -12 0C. 2-Los 10W pueden ser aptos hasta -23 0C. 3-Los 5W temperatura máxima de trabajo -7 0C y temperatura mínima -340C. 4-Los 0W para países encandinados.


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5-Entre 5 – 10W para Europa. 6-Entre 15 – 20W países calidos. 7- Los 10W30 son conocidos como economizadores de gasolina. 8- Los W30 para la mayoría de los vehículos construidos a partir de 1990 (son

más pequeños los motores), muy pocos W40. 9- Los 10W40 algunos vehículos de alto rendimiento (HP-High Performance) y

alto millaje. 10- Los 20W50par vehículos de competencia, alto caballaje y millaje. 11- Diámetro interior del cilindro > 50 cm ⇒SAE 40. 12- Diámetro interior del cilindro < 50 cm ⇒SAE 30. 13- 10W +10%de queroseno es equivalente a un 5W. Parámetros importantes de los aceites: Viscosidad mínima límite a bajas temperaturas. Es la fluidez mínima que garantiza el arranque en frío del motor, la capacidad del aceite de fluir hasta la entrada de succión de la bomba. Temperatura límite de bombeo. Es la temperatura que garantiza una presión de 130 kPa después de 1 minuto de bombeo del lubricante por un orificio normalizado. Viscosidad cinemática en el rango υυυυ = (3,5 ÷ 22) cS t- 100 º Garantiza la fluidez máxima a la temperatura típica del motor � Por el tipo de servicio según API (American Petrole um Institute).

Especificaciones de calidad o nivel de rendimiento. Desde la aparición del automóvil surgieron intentos de clasificación e identificación de los aceites de motor. Pero no es sino, hasta el año de 1970 que el Instituto Americano del Petróleo (API), la Sociedad Americana de Ensayos de Materiales (ASTM) y la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), cooperaron en el establecimiento de un sistema de clasificación de aceites de motor con la adecuada flexibilidad para satisfacer los cambiantes requerimientos de servicio y de lubricación de la industria automotriz. El sistema API es el complemento indispensable de lo expresado por la viscosidad en grados SAE. Normaliza una serie de especificaciones relacionadas con la calidad y aplicaciones del aceite lubricante, para motores americanos. No se basa en la composición de los aceites sino en las condiciones de lubricación, que a su vez depende del diseño del mo tor, la calidad del combustible y la forma de utilizar el motor. Clasifica los lubricantes en función del tipo de servicio al que va destinado y asigna una letra dependiendo de su aplicación a motores de gasolina “S” (service o spark (chispa)) y a motores diesel “C” (commercial o compression). La segunda letra es la evolución en orden alfabético de los grados de clasificación que se han desarrollado en forma sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a medida que progresa la letra del alfabeto.


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Esta Clasificación se obtuvo en bancos de pruebas. La primera letra nos dice el tipo de motor y la segunda letra el tipo de severidad. Es responsabilidad del fabricante del aceite garantizar que estos tengan las características que exige cada nivel de especificación Además en esta clasificación existen los aceites para flotas mixtas: a) API SJ / CF aceite que puede ser usado en motores de gasolina y diesel, preferentemente en gasolina. b) API CF / SJ aceite que puede ser usado en motores diesel y de gasolina, preferentemente en diesel. El nivel de calidad API es el que define el rendimiento del lubricante. API SM (2005) ofrecerán una protección bastante superior a los API SL (a partir de 2001): Vida útil muy incrementada de manera tal de proveer margen de seguridad ante inesperados alargamiento de los intervalos entre cambios de aceites. Resistencia a la oxidación fuertemente incrementada de manera tal de manejar situaciones de operación severa. Mayor protección a la formación de depósitos en zonas de alta temperatura Tabla 3.2- . Niveles de calidad de los aceites para motores de gasolina. Designación

DESCRIPCIÓN Y USOS vigencia

SA 1900. Aceites minerales puros, sin ningún tipo de aditivo. Recomendados para motores desgastados que queman gran cantidad de aceite. Obsoleto.

30 años

SB 1930. Requerimiento mínimo para motores de gasolina. Provee alguna capacidad antioxidante y antidesgaste. Para vehículos fabricados antes de 1963. Obsoleto

34 años

SC 1964. Aceites que controlan depósitos, desgaste, corrosión y herrumbre. Cumple los requerimientos de los fabricantes de automóviles (1964- 1968). Obsoleto.

4 Años

SD 1968. Aceites con características SC mejoradas, para vehículos fabricados antes de 1971. Cumple los requerimientos de los fabricantes de automóviles (1968- 1971). Obsoleto.

4 años

SE 1972. Aceites con características SD mejoradas y particular control de oxidación y depósitos, con capacidad de drenado prolongado. Indicado para vehículos fabricados antes de 1980. Cumple los requerimientos de los fabricantes de automóviles (1972- 1980). Obsoleto.

8 años

SF

1980. Aceites con características SE mejoradas y particular control de oxidación, desgaste y depósitos, con capacidad de drenado prolongado. Recomendados para vehículos fabricados antes de 1989. Cumple los requerimientos de los fabricantes de automóviles (1981- 1988). Obsoleto.

9 años

SG 1989. Aceites con características SF mejoradas, proporcionando una mejor protección contra el desgaste y la oxidación del aceite y particular control de lodos, depósitos y economía de combustible. Recomendado para vehículos fabricados antes de 1992 y motores recién reparados. Obsoleto.

6 años

SH 1995. Aceites con características SG mejoradas gracias a criterios más estrictos de clasificación. Recomendables para vehículos fabricados

2 años


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1993- 1996, pudiendo sustituir los niveles precedentes (SG, SF, etc.). Inyección electrónica, turbocargados, etc. Se le añade un sistema de licencia y registros de los ensayos del motor y de las formulaciones para garantizar la calidad al consumidor. Obsoleto.

SJ A partir del 1996. Las mismas exigencias que para el API SH, pero incluyendo nuevos ensayos físicos-químicos para el control de los depósitos en condiciones de temperatura alta. Vigente.

4 años

SL Presentada el 1 de Julio de 2001. Los aceites SL están diseñados para brindar mejor control de depósito en altas temperaturas y reducir el consumo de lubricante. Actual.

5 años

SM En desarrollo para 2008 API CH-4 (1999) debe tener un comportamiento apropiado en cuanto a las siguientes características: o Depósitos de carbón y lacas en el pistón. o Menores pérdidas de peso en cojinetes. o Menor consumo de aceite. o Menor desgaste de válvulas, aros y camisas. o Control de viscosidad del aceite. o No obstruir lo filtros. o Resistencia a la oxidación. o Estabilidad al cizallamiento. Tabla 3.3. Especificaciones de calidad para los aceites de motores diesel. Designación

DESCRIPCIÓN Y USOS vigencia

CA 1900. Aceites para tipo de servicio liviano con combustible de baja calidad.

30 años

CB 1930. Aceites para tipo de servicio liviano / moderado y uso de combustible de baja calidad.

25 años

CC 1955. Aceites para tipo de servicio moderado a severo. 24 años CD 1979. Indicados para controlar desgaste y depósitos y cuando se use

combustible con alto contenido de azufre. 9 años

CD II Servicio típico para motores diesel de dos tiempos cuando se requiere controlar desgaste y depósitos. También cumplen los requerimientos de un API CD.

CE 1988. Aceites para servicios de baja velocidad-alta carga y alta velocidad-alta carga. Recomendados para ciertos motores diesel turbocargados o sobre alimentados fabricados partir de 1983. Servicio severo para motores fuertemente cargados. Mejora la protección contra el desgaste y los depósitos que se forman a temperaturas altas. Protección superior al API CD. Mayor estabilidad frente a la oxidación

3 años

CF A partir del 1991.Utilizando gas-oil con contenido de azufre ≥ 0.05% 2 años CF-4 Servicio típico para motores de cuatro tiempos de alta velocidad. Excede

los requerimientos del API CE, particularmente en lo referido a consumo de aceite y formación de depósitos en el pistón. Se recomienda para ciertos motores diesel fabricados a partir de 1993

2 años

CF-2 Servicio típico para motores de dos tiempos de trabajo pesado, que requieren un efectivo control del desgaste y depósitos.

CG-4 A partir del 1995, tuvo su origen en las regulaciones impuestas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA en inglés) de los Estados Unidos de Norte América. Su fin es relacionar la calidad del lubricante / combustible con el nivel de emisiones a la atmósfera. Servicio severo.

4 años


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Aceite para motores que respetan las normas de emisiones US 1994. Utilizando gas oil con cantidad de azufre < 0,05 %

CH –4 A partir del 1999.Norma US 98 Utilizando gas-oil con cantidad de azufre < 0,001 %.

3 años

CI- 4 A partir del 2002. Lubricantes que cumplan los requerimientos de los motores provistos con recirculación de gases de escape

actual

API EC

Nuevo concepto API. Son lubricantes economizadores de energía. Ahorro de combustible (energy conserving)

API CI-4 (Septiembre 2002) es la nueva especificación Americana para motores diesel en servicio pesado diseñada para proveer lubricantes que cumplan los requerimientos de los motores provistos con recirculación de gases de escape al cárter para que los contaminantes se queden en el filtro. La recirculación de gases de escape al cárter conduce a un incremento del contenido de hollín e incremento de la generación de sustancias ácidas en el aceite. Por ello los lubricantes API CI-4 deben tener: - Mucho mejor dispersancia. - Gran protección contra el desgaste inducido por el hollín. - Uso más efectivo de la reserva alcalina para neutralizar los ácidos. - Una capacidad antioxidante incrementada. ¿Identifique el siguiente aceite? 1-Castrol Ultramax 25W / 50 CE / SG R / Es un aceite de la firma Castrol- Cuba SA, nominado Ultramax para motores de combustión interna, multigrado con grado SAE 25W (9.3 cSt a 100 0C) para invierno y grado SAE 50 (16, 3 – 21,9 cSt a 100 0C) para verano, de flota mixta con severidad de servicio CE para motores diesel (construidos a partir del 88) y SG para motores de gasolinas (construidos antes del 92). 2- SAE 40 API CI EC R /Aceite para MCI, monogrado de verano, para DIESEL con severidad I (a partir del 2002) y se agrega el nuevo concepto de Energy Conserving. 3 – Repsol Elaion Full Performance SM 5W-40 SM / CF, ACEA A3 /B4 R/ Aceite sintético (multigrado), de flota mixta, contempla el máximo nivel de calidad para motores de gasolina API SM y su óptimo desempeño en motores diesel ligeros de inyección directa norma Europea ACEA B4 ) (ver epig V.4). Nota: En los países de medio a desarrollado el 90 % del aceite MCI que se usa es multigrado. En Cuba ya está en el orden del 70%. Los monogrados predominan en los países subdesarrollados. Nota: Un aceite multigrado y en particular si es sintético, hace más fácil el arranque en frío y reduce las emisiones. III.4.3.2- Aceites para transmisiones automotrices. Se clasifican:


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1- Según SAE (solo para transmisiones mecánicas automotrices, estos aceites tienen que evitar el pitting con un aumento de la viscosidad y la desgarradura con la adición de aditivos de extrema presión (EP)). a- Monogrados.

De Invierno : SAE 70W, 75W, 80W, 85W De Verano : SAE 90, 140, 250.

b- Multigrados.

Ejemplo de: a-Un aceite monogrado: Castrol Hypoy EP 90. b- Un aceite multigrados. Ejemplo de la firma Maraven: Translub EP 80W /90. 2-Según API o por tipo de servicio . (Tabla 3.5). Se clasifican desde GL (Gear Lubrication) 1 hasta GL-6, el número es la evolución de los grados de clasificación que se han desarrollado en forma sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a medida que progresa el numero. ¿Identifique el siguiente aceite? Castrol Syntrax 75W / 90 GL-5 R / Es un aceite de la Firma Castrol- Cuba SA, nominado Sintrax para transmisiones automotrices, multigrado con grado SAE 75W (4,1 cSt a 100 0C) para invierno y grado SAE 90 (13,5 – 24, cSt a 100 0C) para verano, según API el tipo de servicio Gl-5 (para engranajes hipoidales, necesitan aditivos de extrema presión). Tabla 3.4 Clasificación de viscosidad para engrana jes automotor (SAE J 306 1985)

Grado SAE Viscosidad

Temperatura límite 0C para viscosidad Brookfield máxima de

150 000 cP

Viscosidad a 100°C (en cSt)

Mínima Máxima 70 W - 55 4.1 --- 75 W -40 4.1 --- 80 W - 26 7,0 --- 85 W

80 85

- 12 --------------- ---------------

11.0 7 11

--- 11

13.5 90 (Cubalub)

110 -------------- ---------------

13,5 18.5

----- ------

140 (Cubalub) 190

-------------- -------------

24,0 32

------ ------

250 (Cubalub) ---------- 41,0 ---- Nota : 1-Los SAE 250 para Africa y viejas cajas de velocidades. 75w-85W multigrado con 2 grados de viscosidad para invierno. Ej. Aceite transmisión de TOTAL


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Tabla 3.5- Clasificación API para engranajes automo tores. Designación Tipo de Servicio

GL-1 Operaciones típicas de engranajes sinfín y helicoidales bajos condiciones livianas (baja presión y velocidad de desplazamiento), aceite mineral puro (MP). Uso en transmisiones manuales de autos y camiones con engranajes cónicos y sin fin. Obsoleta sin aditivos EP

GL-2 Condiciones normales (ligeras de carga, temperatura y velocidad de desplazamiento) asociadas con engranajes sinfín y helicoidales que necesitan mayor protección antidesgaste que la ofrecida por GL-1. Usualmente contiene materiales grasos , aditivos de EP básicos o moderados

GL-3 Servicios típicos para engranajes helicoidales y para transmisiones manuales, engranajes cónicos y dientes rectos, que operan bajo condiciones moderadamente severas de velocidad y carga. Contienen aditivos de EP moderados o básicos

GL-4 Alta velocidad-bajo torque. Baja velocidad- bajo torque. EP media. Uso en engranajes cónicos en puentes motrices hipoidales de carga media, en transmisiones manuales de autos y camiones. Nivel MIL- L- 2105.

GL-5 Alta velocidad-carga de choque. Alta velocidad- bajo torque. Servicio severo contiene aditivos EP. Uso en todos los ejes hipoidales, en todas las transmisiones manuales de autos y camiones. Prestación elevada, nivel MIL- L- 2105D, todos los puentes hipoidales.

GL-6 Operaciones de engranajes hipoidales de gran excentricidad sometido a grandes cargas y velocidades. Aditivos de EP (obsoleto).

PG-1 Superior a GL-4. Uso en transmisión manual en camiones y ómnibus.

PG-2 Superior a GL-5. Uso en ejes de transmisión final HD (engranajes cónicos helicoidales o hipoidales)

Nota: En el grupo de los aceites para transmisión automotrices aparecen los aceites para transmisiones automática (hidromecánicas) y los líquidos hidráulicos pero no se identifican con la nomenclatura SAE y API dada (vea manuales de fabricantes). Nota: Además en las máquinas automotrices existen los Aceites Multifuncionales conocidos como STOU (Super Tractor Oil Universal) que se usan para lubricar MCI, transmisiones automotrices, circuitos hidráulicos y frenos en baño de aceite de máquinas agrícolas. Ejemplo: 20W/40 CE/SF GL-4. También existe el UTTOs (Universal Tractor Transmission Oils) responde a las exigencias de engranajes, sistemas hidráulicos y frenos húmedos de tractores, cosechadoras, etc. Ejemplo: Hidro 19 (De Repsol YPF) 15W30 GL- 4 III.4.3.3- Aceites industriales. Se clasifican según norma ISO-VG (Internacional Organisation for Standardisation- Viscosity Grade), se corresponde con las Normas cubana NC 33-34 (1985). El nombre da la aplicación del aceite (tipo de servicio) y el número la viscosidad cinemática en cSt a 400C


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ISO estableció 18 grados de viscosidad comprendidas entre 2 y 1500 cSt (2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 1000, 1500). Cada grado de viscosidad se designa por el número entero más cercano a su viscosidad media y se permite una variación de ± 10 % de este valor (Ver tabla de Manual de Productos de Cubalub). La clasificación está basada en el principio de que la viscosidad media correspondiente a cada grado de viscosidad debe ser aproximadamente el 50 % mayor que la correspondiente al grado anterior. La clasificación no contempla características de calidad y proporciona solamente información sobre la viscosidad a 400C. Este sistema se adoptó a partir de enero de 1978. A este grupo pertenecen los aceites para máquinas herramientas, turbinas, reductores de engranajes, etc., ejemplos: Aceite Corte Ferroso 22, Turbo 32, Reductor 220, etc. III.4.3.4- Aceites para otros usos o preservantes (Cubalub) o productos especiales (Castrol). En este grupo aparecen aceites tales como: 3 gotas o 3 en 1 (para uso doméstico), aceite penetrante (para aflojar uniones), preservantes para cristales y gomas, aditivos anticorrosivos y preservantes para máquinas, lubricantes especiales en aerosol, etc. Las clasificaciones de los aceites siguen la ley d el progreso y por lo tanto sufren modificaciones sucesivas. III.4.4- Aceites de base sintética. Los lubricantes sintéticos son refinados básicamente de aceite vegetal y/o del petróleo, son fundamentalmente similares a los lubricantes minerales “comunes” básicos del petróleo. Hay algunas excepciones como los formulados de glicol y silicona para usos muy especializados. El propósito de producir un lubricante sintético es refinar un aceite sin cadenas de hidrocarburos “raras”, es decir, por ejemplo, que todas las moléculas en cadenas sean iguales, del mismo tipo y tamaño. Al producir aceite sintético, es posible elegir el porcentaje de cada tipo de moléculas en el lubricante final. Por eso hay miles de combinaciones de aceites sintéticos, es decir no todo los aceites sintéticos son iguales, las características varían de acuerdo a los porcentajes y las combinaciones de ingredientes. El aceite sintético se obtiene en el laboratorio por síntesis químicas a partir de componente químicos en un proceso de polimerización con el uso de catalizadores o no. Es importante saber que los lubricantes sintéticos son hechos con cadenas de hidrocarburos y por lo tanto sufrirán los mismos problemas de los aceites comunes: oxidación, efectos de temperaturas y reacciones químicas. Lo bueno del aceite sintético es que puede ser construido a la medida, con resistencia óptima a altas temperaturas, buena fluidez a bajas temperaturas, etc. Los lubricantes sintéticos fueron originalmente creados para la aeronáutica, ya que los lubricantes aeronáuticos son sometidos a temperaturas y presiones extremas.


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Su estabilidad térmica por ejemplo hace que no se descomponga fácilmente en las zonas más calientes del MCI (Motor de Combustión Interna), se comporta excepcionalmente en las condiciones más severas de funcionamiento de los MCI de nuevo diseño que requieren: superiores prestaciones (servicios), mayores velocidades (condiciones deportivas), relación aire-carburante más pobre, menores velocidades con constantes paradas y arranque en ciudad, mejor arranque en frío, etc. ¿Por qué se recomienda los aceites sintéticos a los MCI de nueva generación? R/ Las razones son las siguientes: los nuevos motores generalmente son turboalimentados, multiválvulas, inyección directa de gasolina o diesel, ha mejorado la aerodinámica del diseño, hay más exigencias medioambientales, etc., todo esto ha provocado un aumente de la temperatura del motor y el calor liberado es absorbido inicialmente por el aceite, de ahí la rápida degradación de los aceites minerales, al mismo tiempo, al ser más compacto los motores con menor capacidad del cárter de aceite, hace que este sufra unas condiciones de trabajo cada vez más severas. Estas nuevas circunstancias originan problemas al utilizar el aceite mineral en los motores de última generación sobre todo por la formación de depósitos debido a la oxidación del aceite por las altas temperaturas. Como resultado la solución es el uso de lubricantes sintéticos, más si se tiene en cuenta la tendencias de aumentar el período de cambio del aceite y la disminución del consumo de combustible (hay aceites sintéticos que permiten ahorrar hasta el 2.5 % de combustible). Actualmente se llevan a cabo estudios sobre ingeniería genética en plantas para producir aceite base de alta calidad, ya que un día se acabará el petróleo, pero además el aceite vegetal produce menos contaminación y si te quedas sin materia prima, siembras más. Características principales de los aceites sintét icos. • Mantienen una viscosidad estable no importando los cambios de

temperaturas. Presentan los mayores índices de viscosidad (alrededor de 200). El aceite sintético es de por si multigrado.

• Punto de congelación bajo. Mejor fluidez a bajas temperaturas. • Mucho más económicos a largo plazo ya que los períodos de cambio son

superiores. • Mejor rendimiento del combustible. • Alto punto de inflamación. • Muy resistentes a la oxidación, dejan menos depósitos, por lo que se atascan

menos las piezas (válvulas, aros). • MCI más limpios internamente y trabajando a una temperatura más baja.

Alargan la vida del motor. • Algunos no son inflamables a altas temperaturas. • Baja tendencia a la formación de espuma. • En caso de los aceites refrigerantes tienen alta miscibilidad a bajas

temperaturas y baja solubilidad a altas temperaturas con todos los freones. • Conservación de la energía (reducen el consumo de energía en los equipos

que lubrica aproximadamente en un 11 %). • Emisiones más limpia al medio ambiente (contaminan menos).


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Para los ambientalistas un aceite sintético de alta calidad juega un papel muy importante en el mundo para conservar el medio ambiente por varias razones principales: 1- Al hacer menos cambios de aceites se estará contaminando menos el planeta. 2- Las emisiones al ambiente que produce un vehículo que esté usando un

lubricante sintético de alta calidad son mucho menor o mínima. 3- Al durar más el vehículo este se convertirá en chatarra mucho más tarde de lo

establecido, así que los vertederos recibirán menos vehículos.

Al comparar un aceite mineral multigrado con uno sintético con las mismas especificaciones se puede comprobar que a menos de 100 0C su viscosidad es más baja por lo que fluye mejor y llega más rápido a los pares de fricción, sobre todo en el arranque en frío y a temperaturas mayores de 100 0C su viscosidad es más alta por lo que resiste mejor las cargas y disminuye el desgaste. Desventajas de los Aceites sintéticos: 1-Más caros. 2-No se deben mezclar (generalmente se forma una pasta). 3-En algunos casos se evaporan fácilmente. 4-Para ciertas condiciones son difíciles de conseguir. Aspectos a tener en cuenta al emplear un aceite sin tético. 1- Verificar la compatibilidad con los sellos de gomas.

La mayoría de los lubricantes sintéticos tenía problemas con los retenes, pero la formulación ha mejorado a tal punto que ya casi nunca hay problemas.

2- Debido a su alta detergencia natural, el equipo donde se vaya a utilizar debe estar completamente limpio.

3- Se debe chequear periódicamente el nivel de aceite, ya que algunos se evaporan fácilmente.

4- Nunca se debe rellenar con un aceite diferente y menos si es mineral.

Características de algunos aceites sintéticos. 1- Tipo ésteres. No participan en su composición productos del petróleo sino productos de origen vegetal (alcoholes y ácido graso). Son biodegradables, no rompen el equilibrio ecológico ya que son absorbidos por las colonias de bacterias sin hacerle daños. Se utilizan en aceite para compresores, hidráulicos y de transmisión, aceites de aviación y automotriz IV =228 Temp Cong = 0 0C ρ = 0,92 g/cm3

V40 oC =9 cSt PI = 227 ºC.

2-Tipo poliésteres.

IV = 150º Temp. Cong. = -17,8 ºC (00F).

3-De siliconas. � Alta resistencia a la oxidación. � Gran estabilidad térmica. � Se emplean como medio de transferencia de color en muchos equipos en

rangos de temperaturas (Temp) -17,8 a 260 ºC. � Alto índice de viscosidad (IV).


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� Alto punto de inflamación (PI). � Gran resistencia química a altas Temp. � Pocos formadores de gomas y resinas.

4-Compuestos olefínicos (PAO) (Poly Alpha Olefines). Se producen a través de productos del petróleo. Uso MCI, caja de velocidades, aceites frigoríficos Actualmente se hacen mezcla de PAO y aceite diester que son compatibles con todos los vehículos. En los próximos años se deben imponer los lubricantes sintéticos, sobre todo los de silicona por una condición más para la conservación del medio ambiente. Por este se dice que serán los lubricantes del futuro. Tabla 3.6 Comparación entre aceites minerales y si ntéticos.

El aceite sintético ideal será: 1- Tan lineal como sea posible para obtener el máximo índice de viscosidad. 2- No cristalino para asegurar un bajo punto de fluidez. 3- Totalmente saturado para prevenir la oxidación y la estabilidad térmica. En aceite ideal del futuro será: 1- Económico y fácil de producir. 2- Durará indefinidamente. 3- No le afectará las condiciones de funcionamiento (altas presiones, altas temperaturas, el entorno, etc.). 4- Soportará los abusos. III.5- Principales propiedades de los aceites. Las propiedades son las que definen la idoneidad del aceite, por lo tanto sirven para: a) Seleccionar el lubricante adecuado. b) Controlar la calidad del aceite. c) La continuidad de su aplicación (relacionado con la planificación del cambio de aceite). d) Como parámetros de diagnóstico.

MINERALES SINTETICOS 1-Estabilidad térmica X 2-IV (105 -150) X (alrededor de 200) 3-Resistencia al fuego X 4-Volatilidad ( PI ) Menor (alto) 5-Fluidez a baja Temp. X 6-Rango de aplicación X 7-Biodegradabilidad X 8-Corrosión X X 9-Solubilidad con aditivos X 10-Toxicología X 11-Disponibilidad X 12-Precio son caros (4 a 8 veces más ) 13-Intervalo de cambio X 14- Resistencia a la oxidación X


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Para su estudio se divide en: físicas, superficiales, térmicas y químicas. Todas las propiedades se determinan por ensayos normalizados, o sea por normas ASTM (American Society for Testing and Materials) y en Cuba por normas Cubana NC 33 Tabla 3.7- Propiedades de los aceites.

�� Propiedades físicas. 1- Color y fluorescencia (ASTM- D-1500) Actualmente esta propiedad carece de valor como criterio de evaluación de los aceites terminados, ya que puede ser modificada o enmascarada por los aditivos. No indica calidad del producto. Sirve como identificación para evitar mezclas de lubricantes (de diferentes marcas). Fluorescencia verde ------------ base parafínica Fluorescencia azulada ---------- base nafténica. En los aceites en servicios puede utilizarse como un indicador del deterioro del aceite si se tiene experiencia, ya que un cambio de color puede alertar sobre una posible alteración en su integridad, deterioro, contaminación, etc. Ejemplo un color blanco grisáceo da criterios sobre contaminación con agua. 2 –Densidad ( ρ) (ASTM- D-1298) La densidad de los aceites lubricantes está relacionada con la naturaleza del crudo y el punto de destilación de la fracción, para fracciones equivalentes los aceites parafínicos son los de menor densidad: Aceites parafínicos ρ = 0,88 - 0,89 g/cm3 Aceites nafténicos ρ = 0,909 g/cm3

Aceites aromáticos ρ= 0,93 g/cm3

FÍSICAS

1-Color y fluorescencia 2-Densidad (density) o gravedad específica (specific gravity) 3-Viscosidad (viscosity) 4- Rigidez Dieléctrica

SUPERFICIALES

5- Formación de espuma (foam) 6- Emulsibilidad (emulsibility) 7- Tensión interfacial 8- Aeroemulsión

TÉRMICAS

9-Punto de Inflamación (Flash Point) 10-Punto de Combustión o fuego (Fire Point) 11-Punto de fluidez (pour point) 12-Punto de congelación 13-Punto de enturbiamiento (cloud point) 14-Punto de floculación (flock point)

QUÍMICA

15- Número de Neutralización (acidez o alcalinidad) 16- Residuo de Carbón ( carbon residue) 17- Corrosión al Cobre (copper strip corrotion) 18- Punto de Anilina


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La densidad es importante para: a- La regulación de las operaciones de destilación fraccionada. b- Convertir viscosidades absolutas en cinemáticas. c- La identificación aproximada de los crudos de donde proviene el aceite (está relacionada con la naturaleza del crudo predominante).

ρ = m / V (g / cm3) (3.1) Donde: m- masa V- Volumen Se debe definir a una temperatura específica, ya que varía con la temperatura.

Si la Temp. disminuye ⇒ρ aumenta, excepto en el agua, que partir de 4 0C

hacia abajo la ρ disminuye (la naturaleza es sabia). ρH2O a 40C = 1 g / cm3

La densidad relativa es la razón entre el peso de un volumen dado de aceite a 15 o 20 0C y el de un volumen igual de agua destilada a 4 0C. Se suele usar los grados API (E.U.) como característica en vez de la densidad. ASTM -D- 1298 (NC 33-90). 0API = [141,5 / ρ15

0C] -131,5 (3.2) De la ecuación se deduce que el valor de los grados API es inversamente proporcional a la densidad y por lo tanto mientras más alto sea el grado API, más ligeros son los hidrocarburos componentes del lubricante y más bajo su peso específico. (Ver tablas de conversión Cubalub). La densidad se mide con el densímetro o areómetro. La densidad medida a la temperatura del ensayo hay que hacerle la conversión de la densidad a 15 o 20 0C por: a-Tablas de NC ρ = f (ρ m, Tempm.) Donde: ρ m – densidad medida Tempm - temperatura medida

b- La siguiente ecuación:

ρ 0= ρm ± (Tempm – Temp0) * f (g/cm3) (3,3) Donde:

ρ 0 - densidad de corrección a la Temp de 15 o 20 0C Tempo – temperatura de corrección (15 o 20 0C) f- factor de corrección (g / cm3 * 0C) f = f (ρm) en tablas, ejemplo ρm = 0, 878 ⇒ f = 0,000733 g / cm3 * 0C 3 – Viscosidad (ASTM- D-445). Se usó esta palabra por primera vez en 1687 por Sir Isaac Newton y dijo “Es una medida de la resistencia interna a fluir de un líquido cuando es sometido a una fuerza exterior”


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La viscosidad puede definirse como la resistencia que opone el aceite a fluir o como una medida del rozamiento entre sus moléculas (resistencia al cizallamiento o desplazamiento relativo de las moléculas dentro de la masa del fluido). Como la resistencia a fluir depende de las fuerzas intermoleculares que se desarrollan en el interior del líquido, se comprueba fácilmente que la viscosidad de un fluido tan complejo como un aceite mineral puede verse modificada de una parte, por la variaciones internas de su composición y estructura determinada por el origen del petróleo y su proceso de refino y por otro lado por las condiciones externas tales como la temperatura y la presión , que pueden influir sobre las fuerzas moleculares. Cuanto mayor sea la viscosidad, mayor será la resistencia interna al movimiento. La viscosidad es la propiedad física más importante del lubricante, es la capacidad que tiene el aceite de mantener una película de lubricantes entre 2 superficies, fija las perdidas por fricción y la capacidad de carga del par (capacidad portadora de la película de lubricante en los pares de fricción). En los diferentes elementos de máquinas que requieran lubricación es un factor determinante en las pérdidas por fricción, en el desgaste, en la generación de calor, en el rendimiento mecánico, en la capacidad de tolerar cargas, en el espesor de la película del lubricante, en el consumo de lubricante y combustible. La viscosidad tiene relación con el efecto sellante del aceite. La viscosidad determina la facilidad con que la máquina arranca bajo condiciones de baja temperatura. Viscosidad se puede clasificar en: 1- Viscosidad absoluta o dinámica 2- Viscosidad cinemática o comercial. 3.1-Viscosidad absoluta o dinámica (ηηηη) (a partir del flujo Newtoniano). Definición: Viscosidad absoluta (dinámica) representa la relación entre la tensión de cizallamiento (τ) necesaria para desplazar dos capas adyacentes del fluido y el gradiente de velocidad (v / h) entre dichas capas. Sus unidades se refieren a continuación: F SS

SI

dv mov.

dh dhdh

τ

Sistema CGS η = τ*dh /dv (dina/cm2).s = 1 Poise (3.4) 1 Poise/100 =1cP (centiPoises) Sistema SI η = Pa.s = Newton / m2 * s PI = 1 Pa.s = 10 P =1000 cP y 1 cP = 1mPa.s Donde: PI---Poisseville (en honor al Dr. Poiseville, francés que en 1844 desarrolló la ecuación de la viscosidad de los gases


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Se tienen 2 placas horizontales y paralelas, separadas a una distancia h. La placa superior móvil y la inferior fija. Para que se produzca el desplazamiento de la capa superior S a una velocidad constante v sobre la superficie del aceite y hacer deslizar las capas adyacentes unas sobre otras, resulta necesario aplicar una fuerza tangencial F. Como la película de aceite se adhiere a las superficies de las placas, la capa inferior de moléculas queda estacionaria mientras que la superior se desplaza a la velocidad v de la placa superior y cada una de las capas intermedias se desplazarán a una velocidad v directamente proporcional a su distancia h de la placa fija. Newton puso de manifiesto que la fuerza F constituía una medida de la fricción interna del fluido o de su resistencia al cizallamiento y era proporcional a la superficie S y al gradiente de velocidad v/h expresado de la siguiente forma.

h

VSF

**η= (dina) (3.5)

Donde: η- Coeficiente de viscosidad absoluta (dina/cm2).s o fricción interna del fluido. v/h – gradiente de velocidad a partir de la superficie fija (1 /seg). S- superficie (cm2). Está determinación requiere de mediciones complejas y muy elaboradas, por ello, con fines prácticos, es más sencilla la medición de la viscosidad cinemática. 3.2- Viscosidad cinemática o comercial ( υυυυ ). Se define como la resistencia a fluir de un flujo bajo la acción de la gravedad o como el tiempo requerido por un volumen dado de fluido en fluir a través de un tubo capilar por la acción de la gravedad Viscosidad cinemática: Se calcula por la relación entre la viscosidad absoluta y la densidad (ρρρρ) o peso específico a una temperatura, es decir: υυυυ ==== ηηηη / ρρρρ Poise / (gr./cm3) = Stoke = cm2/s (3.6)

Stoke / 100 = 1 mm2/s = cSt (centiStokes) En SI la υ = 10 m-4/seg = 1 St

Nota: υυυυ (mm2/s) está relacionada con el área del agujero y el tiempo que tarda en fluir un volumen de líquido por la acción de la gravedad. Para medir la viscosidad se utilizan muy diversos tipos de viscosímetros, que se diferencia entre sí por la forma de determinar la viscosidad: 1-Medición de la viscosidad cinemática mediante el tiempo de escurrimiento del aceite a través de un capilar (El Otswal) por la acción de la gravedad. 2-Medición de la viscosidad cinemática mediante el tiempo de escurrimiento del aceite a través de un pequeño tubo u orificio (El Saybolt, Redwood y el Engler).


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3- Medición de la viscosidad absoluta por el efecto de cizallamiento (al aplicar una fuerza) que se produce en el aceite contenido entre 2 superficies, al estar sometidos a un movimiento relativo (El Mac Michell). 4- Medición de la viscosidad cinemática mediante el tiempo de desplazamiento de un objeto sólido a través del aceite (viscosímetro de caída de bola). Al determinar la viscosidad de tan diversas formas, sus valores vienen expresados en varias escalas, siendo las más usadas: a- Viscosidad cinemática en cSt. Es la que se está imponiendo universalmente

Se mide el tiempo (t) de escurrimiento a través del capilar y se multiplica por la constante del viscosímetro (k = mm2 /seg2).

kt*−

=υ ( cSt ) (3.7)

b- Viscosidad cinemática en Segundo Saybolt Universal (SSU) ( Estados Unidos) ASTM- D-88 Tiempo que tarda en fluir 60 ml (60 cm3) de aceite a través de un orificio calibrado a una temperatura de 70 – 210 0F

c- Segundo Redwood (Gran Bretaña) IP- 70 Tiempo que tarda en fluir 50 ml de aceite a través de un orificio calibrado a una temperatura de 70 – 210 0F

d- Viscosidad en grado Engler ( Europa Continental) DIN-DMV 3655 Se determina como el cociente entre el tiempo que tarda en fluir 200 ml de aceite a través de un orificio y el tiempo que tarda 200 ml de agua.

Existen tablas de comparación entre las distintas escalas de medida, siempre a igualdad de temperatura (Cubalub). ¿Cómo se puede saber cuál es la viscosidad de un aceite a diferentes temperaturas en una máquina? R/ Se utiliza el gráfico de ASTM (Standard viscosity-temperature charts for liquid petroleum products (D 341)), se obtiene la viscosidad a 2 temperaturas (40 y 100 0C) y sobre el gráfico se unen con una recta estas 2 viscosidades. A la temperatura (eje de las abscisas) deseada se sube hasta cortar la recta y en el eje de las ordenadas se obtiene la viscosidad a la temperatura deseada. ¿Cómo se puede saber cuál es la viscosidad cuando se mezclan aceites (del mismo tipo) de distintas viscosidades (Ejemplo: Multi A 40 y 50)? R/ También existe el gráfico ASTM (Two component blending chart) y se determina en función del la viscosidad y el % en volumen de cada aceite mezclado. La viscosidad varía con la temperatura y la presión. Si la temperatura aumenta la viscosidad disminuye. Dada que la viscosidad varía inversamente proporcional con la temperatura, su valor no tiene utilidad sino se

relaciona con la temperatura a la que el resultado es reportado. Ejemplo: υ a 100 0C es de 10, 5 cSt.


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Si la presión aumenta la viscosidad aumenta. Un aumento de la presión en los aceites minerales 20 – 30 MPa a temperatura del par de cerca de 100 0C puede elevar la viscosidad en un 35 %. Nota: Se plantea que mientras más viscoso es el aceite es más susceptible al cambio. A menor carga en un par se necesita un aceite menos viscoso. � Indice de viscosidad (ASTM- D-2270 o NC 33-24).

En la práctica de lubricación interesa siempre que la viscosidad del lubricante disminuya lo menos posibles al elevarse la temperatura. Para expresar esta cualidad del aceite se ha ideado un sistema arbitrario denominado índice de viscosidad, desarrollado en 1929 por los norteamericanos Dean y Davis [Benlloch, pág. 61, por ecuación I.P. 73]. El índice de viscosidad (VI-viscosity index) es un indicador que sugiere la habilidad del aceite de mantener su viscosidad con los cambios de temperatura, es un número adimensional (empírico). A mayor VI el cambio de la viscosidad con la temperatura es menor, por lo tanto, es mayor la calidad del aceite. A mayor VI, aumenta la resistencia del aceite a espesarse a baja temperatura y a licuarse a alta temperatura. El VI no es relación directa de la viscosidad. En general los aceites muy viscosos tienen un VI bajo. Se establece:

VHVI > 110 Very Hihg Viscosity Index (muy alta) H.V.I. = 85 - 110 Hihg Viscosity Index (alta) M.V.I = 35 ÷ 85 Medium Viscosity Index (media)

L.V.I. < 35 Low Viscosity Index (baja). El VI de los buenos aceites monogrados están alrededor de 105. El VI de los mejores aceites multigrados llegan a 150. El VI de los aceites sintéticos está en el entorno 200. Algunos aceites hidráulicos y aceites especiales pueden requerir más de 200. Nota: En termodinámica la temperatura y la cantidad de movimiento de las moléculas se consideran equivalentes. Cuando aumenta la temperatura en cualquier sustancia (especialmente en los líquidos y los gases) sus moléculas adquieren mayor movilidad y su cohesión disminuye al igual que disminuye la acción de las fuerzas intermoleculares y esta es la causa por lo que la viscosidad disminuye cuando aumenta la temperatura. 3- Rigidez dieléctrica (ASTM – D- 877).

Capacidad que tiene un cuerpo para transmitir la corriente eléctrica (es la resistencia al paso de la corriente). Esta propiedad viene determinada por la tensión a la cual se produce un arco eléctrico permanente entre dos electrodos sumergidos en aceite en condiciones normalizadas del ensayo y utilizando un aparato llamado spinterómetro y se expresa en Kv-cm.


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Este ensayo orienta sobre las cualidades de aislamiento de los aceites y depende:

a- Del aceite base. b- De los aditivos. c- De los contaminantes presentes en el aceite.

La rigidez dieléctrica disminuye con la presencia de contaminantes como el agua, polvos, metales, etc., aumenta con la contaminación de combustibles. En los aceites para transformadores la rigidez dieléctrica baja de 250 Kv-cm a 25 Kv-cm con una contaminación de 0.1% de agua. Al aumentar la contaminación con agua ⇒ disminuye el aislamiento ⇒ se calienta el transformador ⇒ se genera H2 y hace que falle el transformador e incluso que explote. No solamente en el campo de los aceites dieléctricos (Aceites para transformador) esta propiedad tiene su significación, sino también en los aceites de compresores frigoríficos, ya que dicha característica se ve muy afectada por la presencia de humedad. La constante dieléctrica es el inverso de la rigidez dieléctrica y en los Motores de Combustión Interna (MCI) se emplea como parámetro de diagnóstico �� Propiedades superficiales.

5-Formación de espuma . (foam) (ASTM-D-892). El aceite produce espuma superficial por agitación energética con el aire u otro gas, constituida por agrupación de burbujas de distintos tamaños. La espuma resulta siempre perjudicial en la lubricación, ya que puede dar lugar a: 1-Comportamiento errático de los mandos de los sistemas hidráulica. 2 -Cavitación en las bombas (por implosión de las burbujas). 3- Fallo en la lubricación de los cojinetes. 4- Aceleración del proceso de oxidación de los aceites (en el aire hay oxígeno). 5- Derrames en depósitos. 6- Perjudica el intercambio de calor. Esta propiedad es importante tener en cuenta en los sistemas por circulación o por gravedad y salpicadura, es común en turbinas y sistemas hidráulicos. La espuma crea baches, ya que es presencia de burbujas en el aceite lo que perjudica la capacidad de lubricación y enfriamiento del lubricante. El aumento de la temperatura favorece la formación de espuma (puede hervir el líquido, se evaporan las sustancias volátiles). 6- Emulsibilidad (ASTM –D-1401). Por medio de este ensayo se mide la capacidad del aceite de separarse del agua en condiciones normalizadas (en reposo y temperatura dada), mide la capacidad del aceite para eliminar el agua por decantación.


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Esta característica es importante en aceite de turbinas, hidráulicos, para cilindros y en general en todos aquellos expuestos a trabajar en contacto con el agua. Se desea que la emulsión agua–aceite sea inestable, y esta lo es si desaparece al terminar la acción que la originó o después de un cierto tiempo en reposo, si persiste se trata de una emulsión estable Hay casos que es útil emulsiones estables Ej. emulsiones de corte, aceites para cilindros, en ciertos aceites marinos para maquinaria de cubierta. Los factores que favorecen la estabilidad de las emulsiones son: 1. Una tensión interfacial suficientemente baja. 2. Viscosidad muy elevada del aceite. 3. Pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos.

Esta propiedad no es tan importante en los aceites para MCI debido a la capacidad detergente – dispersante. 7-Tensión interfacial . Es el grado de resistencia a su separación que ofrecen 2 líquidos que se ponen en contacto y no son miscibles. Los factores que influyen en la tensión interfacial son los siguientes: a- La naturaleza química de los líquidos en contacto. b- La temperatura, si la miscibilidad de los líquidos en contacto aumenta con la

temperatura el valor de la tensión interfacial disminuye. c- La presencia de cuerpos polares rebajan la tensión interfacial. La tensión interfacial se utiliza como indicativo de la presencia o ausencia de compuestos polares en muy bajas concentraciones, como es el caso de ciertos contaminantes, aditivos o productos de la degradación del propio aceite. Por ello su valor se considera de importancia en el caso de aceites de turbinas y dieléctricos, siguiéndose su evolución durante su servicio. Variándose esta característica de forma inversa con el índice de acidez del aceite. 14- Aeroemulsión.

Es una emulsión aire-aceite formadas por muy pequeñas burbujas de aire, de tamaño bastante inferior a las de la espuma superficial, dispersas en la masa de aceite. Los inconvenientes causados por este fenómeno son semejantes a los producidos por las espumas. Cuando las partículas de aire retenidas en el aceite tienen un diámetro entre 10-4

y 10-1 cm se forman las llamadas “aeroemulsiones” �� Propiedades térmicas.

15- Punto de inflamación (PI) (flash point ) ( ASTM- D-92 ).


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Es la temperatura mínima a la cual el aceite desprende la cantidad suficiente de vapores para inflamarse, momentáneamente (1 seg) al aplicarle una llama. Se determina por 2 métodos: a- Copa abierta (open cup o Cleveland) para aceites pesados con puntos de inflamación elevados. b- Copa cerrada (Closed Cup o Pensky Martens (CCPM)) para aceites más ligeros o de más baja inflamabilidad. Para un mismo producto la inflamabilidad del primer procedimiento da un valor más alto. Un Aceite nuevo a mayor viscosidad ⇒mayor PI Un punto de inflamación alto es signo de calidad en los aceites de los MCI. A mayor PI el aceite es menos volátil. PI = 260 – 354 oC (aceites para MCI). PI = 80 – 232 oC (aceites industriales). 16- Punto de combustión (o de fuego) (fire point).

Temperatura a la cual los vapores que se desprende al ser calentada una muestra de aceite se inflaman y permanecen en combustión durante 5 segundos como mínimo, Se determina en copa abierta o crisol abierto Pcomb = PI + (30÷60) ºC (3.8) 11-Punto de congelación (pour point).

Temperatura más baja expresada en múltiplos de 3 0C o 5 0 F (Fahrenheit) a la cual se observa la no fluidez del aceite cuando es enfriado. En los aceites nafténicos este punto se alcanza por el aumento de la densidad (al ↓ la temp ⇒↑

ρ) y en los parafínicos se debe a la cristalización de las parafinas. 12-El punto de fluidez o de escurrimiento . (ASTM-D-97). Es la temperatura más baja a la cual el aceite puede fluir, es el límite de aplicación de los aceites a bajas temperaturas, lo que es importante en los sistemas de refrigeración. P de Fluidez =P de Cong. + 3 0C (3.9) 13- Punto de enturbiamiento o de niebla (cloud po int). De un aceite sometido a un proceso de enfriamiento es la temperatura a la que las parafinas u otras sustancias en solución comienzan a separarse, en forma de cristales bajo las condiciones normalizadas del ensayo .El aceite a esa temperatura adquiere una turbidez que da nombre al ensayo. Esta temperatura es ligeramente superior al punto de fluidez, representa la temperatura más baja a la cual el aceite puede ser aplicado por efecto capilar


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(mecha, fieltro). Es también el límite práctico que se toma en consideración para los aceites de refrigeración.

P de Cong < P de Fluidez < P de Enturbiamiento. El 9 y 10 se relacionan con la inflamabilidad de un aceite y dan una orientación sobre la volatilidad del mismo, posibles contaminación o dilución, riesgos de incendio, etc. El 11, 12 y 13 tienen significación para los casos en los que el aceite vaya a estar sometido a bajas temperaturas de trabajo, especialmente antes de la puesta en marcha del mecanismo a lubricar. En los aceites parafínicos la congelación se produce como consecuencia de la cristalización de la parafina, por eso en ellos existen punto de enturbiamiento y de congelación. En los nafténicos la congelación se produce por aumento de la densidad. 14- Punto de floculación (flock point). Temperatura a la que comienza a separarse, floculando, parafinas u otras sustancias en disolución, cuando se somete a un proceso de enfriamiento una mezcla formada por un 10% de Aceite y 90% de un fluido refrigerante (normalmente R-12). Esta característica es importante en la solución de lubricantes para sistemas de refrigeración que trabajan con refrigerantes miscibles en el aceite y pueden orientar su comportamiento en los serpentines del evaporador. �� Propiedades químicas.

15- Número de neutralización. (ASTM-D-974 o ASTM-D-684). En un aceite su grado de acidez o alcalinidad puede venir expresado por su número de neutralización que se define como la cantidad de álcali o ácido (ambos expresados en miligramos de hidróxido de potasio (KOH)) que se requiere para neutralizar el contenido de ácido o álcali de un gramo de muestra en las condiciones de valorización normalizadas del ensayo correspondiente. El número de neutralización se puede presentar en cuatros distintos valores: • TAN (Total Acid Number) o AN. Determina todos los constituyentes ácidos

débiles y fuertes presentes en la muestra de aceite, • SAN (Strong Acid Number). Determina solo el contenido de ácidos fuertes. • TBN (Total Base Number) o BN. Determina todos los constituyentes alcalinos

presentes en la muestra de aceite. Normalmente se utiliza en aceites de motor • SBN (Strong Bese Number). Determina el contenido en componentes

fuertemente alcalinos, en ciertos aceites de motor de alta alcalinidad.

La acidez y alcalinidad de un aceite puede dar indicaciones de importancia sobre su grado de refino, su aditivación, contaminación y especialmente en el seguimiento analítico de su vida útil en servicio en función de la evolución de otras características del lubricante. La acidez orgánica débil es consecuencia del proceso de oxidación.


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La acidez inorgánica fuerte es consecuencia de la contaminación por productos ácidos de la combustión. • Los ácidos fuertes dan un valor de PH ≤ 4. • Los ácidos orgánicos débiles (están generalmente 4 - 7) dan un valor de

4 < PH < 11. • Los bases fuertes dan un valor de PH >14. • Los bases débiles (están generalmente 7-11) dan un valor de 4 < PH < 11.

El PH 7 se toma como punto neutro. La escala de PH se extiende de 0 a 14. Se explica que los ácidos y bases presentes en los aceites del petróleo pueden existir en una de las siguientes combinaciones:

a- Acidos fuertes y débiles solo o juntos. b- Bases fuertes y débiles solo o juntos. c- Acidos débiles y bases débiles juntos.

Si el PH es menor o igual ( ≤ ) de 4 de un aceite básico, cambiar inmediatamente. 15-Residuo de carbón. Se define como el % de depósitos carbonosos que se obtiene al someter una muestra de aceite a evaporización y pirolisis (quemar) en condiciones normalizadas de ensayo. Métodos para determinar esta característica: a-Conradson ASTM-D-189, DIN 51551. b-Ramsbotton ASTM -D – 524.

Esta propiedad permite obtener, siempre con reserva, algunas conclusiones sobre la tendencia a la carbonización de los aceites. Por ello es de interés en la lubricación de los MCI de 4 tiempo (depósitos en zona de combustión), en los MCI de 2 tiempo, compresores de aire, aceites de cilindro, aceites para laminación, mecanismos sometidos a muy altas temperaturas, así como aceites transmisores de calor (termo fluidos). Los residuos carbonosos indican tendencia a la coquización (convertir en carbón) lo que aumenta la viscosidad. A igual viscosidad los aceites nafténicos dan menos residuos carbonosos que los parafínicos. Residuo pulverulento no adherente los nafténicos, residuo granular adherente los parafínicos.

Indice de Conradson (IC). Evaporizar y quemar cierta muestra de lubricante y obtener la relación entre el peso del residuo (material asfáltica, negro) y el peso de la muestra. Si el IC aumenta es perjudicial ya que aumenta la cantidad de residuo. Si se sigue quemando el residuo entonces se elimina el carbón (sustancia orgánica) y quedará un residuo de color blanco – gris que es ceniza (sustancia inorgánica o sea metales).


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16-Corrosión al cobre (copper strip corrotion) (ASTM-D-130). La mayor parte de los aceites frescos son absolutamente inofensivos frentes a los metales que constituyen los mecanismos a lubricar. No obstante es de interés determinar la tendencia que presenta un lubricante para provocar corrosión en los metales blandos tales como en cojinetes de antifricción. Este ensayo se realiza exponiendo una lámina de cobre, perfectamente pulida, a la acción del aceite durante 3 horas a la temperatura de 100 0 C, por el aspecto y coloración de la lámina al final del ensayo se deduce el grado de corrosión al compararla con las coloraciones tipo de una placa normalizada. Los aceites bien refinados y que no contengan ciertos tipos aditivos, no atacan sensiblemente al cobre, pero si pueden hacerlo por causa de su previa degradación, presencia de contaminantes o especial aditivación. 17- Punto de anilina. (ASTM – D- 611). Esta propiedad se determina por medio de un ensayo en la que se produce una agitación entre el aceite y la anilina, controlando la temperatura en condiciones normalizadas o sea la temperatura de anilina se determina calentando y agitando una mezcla a partes iguales de aceite y anilina y cuando llegan a solubilizarse completamente (se hacen miscibles, no se ven por separados) se deja de calentar pero se sigue agitando hasta que la mezcla se pone nuevamente turbia y en ese momento se observa el termómetro y esa es la temperatura de anilina. La anilina es una amina aromática, cuya temperatura de solubilidad en el aceite es tanto más baja cuanto más aromático sea la base del aceite. Dada su estructura molecular cíclica, la anilina muestra mayor solubilidad hacia los aceites aromáticos o nafténicos que hacia los parafínicos, de cadena abierta. Por ello el punto de anilina orienta sobre la estructura de los hidrocarburos constituyente del aceite. Su valor tiene importancia al evaluar el comportamiento del lubricante frente a cierres (sellos) compuestos de materiales de goma y elastómeros. Cuanto más viscoso sea un aceite, a igual contenido de aromáticos o grado de refino, más elevado será el punto de anilina. En aceites de viscosidades similares, cuanto más aromático sea, más bajo será su punto (P) de anilina. Si el punto de anilina aumenta implica menor poder disolvente lo que implica que ataca menos a las gomas, sellos, etc. Pero si disminuye implica menos estabilidad a la oxidación del aceite e implica más sedimentos. Otras propiedades de los aceites: a- La estabilidad del aceite es la propiedad de mantener sus propiedades físico-

químicas desde que se produce hasta que se consume. Si la temperatura aumenta implica que la estabilidad disminuye.

b- La bombeabilidad es la propiedad que mide la capacidad de un lubricante de fluir de manera satisfactoria impulsado por una bomba en condiciones de baja temperatura(Es la facilidad de fluir a baja temperatura). Esta propiedad está relacionada con la viscosidad (es la resistencia a fluir).


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III.6 - Aditivos. En la mayoría de los casos los aceites lubricantes minerales y los sintéticos van a ser aceite aditivados (solos los API SA y CA no tienen aditivos). Aceite lubricante (terminado) = Aceite base + Aditivos. Un aceite básico claro es un nivel de mejor calidad de refinación. A más oscuro es menor la calidad del aceite base. El mejor aceite base tendrá el mínimo posible de azufre, nitrógeno y aromáticos, el máximo posible de moléculas saturadas. Los aceites bases clásicos (minerales puros, no tienen aditivos) no responden a las nuevas exigencias de la lubricación de la maquinaria moderna al tener en su conjunto determinadas características como son: • Punto de congelación elevado. • Resisten pocas presiones de trabajo. • No protegen a las superficies contra la herrumbre. • Pueden provocar la dilatación de los sellos y juntas. • Se queman y se oxidan con facilidad, un aceite oxidado aumenta su

viscosidad pero disminuye el IV por lo tanto pierde calidad. • Forman lodos. • Temperatura de trabajo limitada. • Indice de viscosidad medio (35 y 85). • Limitada resistencia a la oxidación. • Volatilidad alta ⇒ ↓ PI • Débil poder solvente frente a los aditivos, generalmente compatibles con los

sellos de goma.

Los aditivos no han sido creados propiamente para solucionar los defectos de los aceites bases clásicos, en realidad son productos nuevos e indispensables, que se incorporan a los lubricantes de calidad. Son compuesto químicos destinados a mejorar las propiedades naturales de los lubricantes y/o a conferirles otras que no posee y que son necesarias para cumplir su cometido. Son sustancias químicas predominantemente orgánicas que se añaden a los lubricantes para: a- Mejorar las propiedades naturales de los lubricantes b- Y/o impartirles nuevas propiedades de explotación, de transportación y de

almacenamiento. c- Y / o para suprimir o reducir otras que son perjudiciales.

Los aditivos se incorporan al aceite en muy diversas proporciones, desde partes por millón hasta el 20% en peso de algunos aceites de MCI. Cada aditivo tiene una o varias misiones que cumplir, clasificándose como uni o multifuncionales. Objetivos de los aditivos


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1. Mejorar las propiedades físico-químicas de los lubricantes o proporcionarles nuevas propiedades.

2. Proteger las superficies lubricadas de la agresión de contaminantes. 3. Limitar el deterioro del lubricante por fenómenos químicos producto de su

actividad y / o entorno.

Requisitos de los aditivos. • Alta solubilidad en el aceite a bajas y altas temperaturas. • Deben ser estables durante un largo almacenamiento del lubricante. • Deben ser estables al contacto con la humedad. • Deben ser no antagónicos con las propiedades de los lubricantes no

relacionadas con su acción funcional. • Deben ser no tóxicos. • En un aceite multiaditivado deben ser compatibles entre si ( no den lugar a

reacciones que den compuestos indeseables o que mermen o anulen los efectos que persiguen )

Ver tipos de aditivos en tabla 3.8 Los Aditivo antidesgaste ZDDP o Dialquil Ditiofosfato de Zinc (combinación de zinc y fósforo) forman una película como de vidrio líquido que lubrica de temperatura moderada (aproximadamente 232 0C) a temperaturas altas (260 – 425 0C) y se complementa con disulfuro de molibdeno (para lubricación límite). Entre más alto es el contenido de zinc y fósforo mayor protección se le ofrece a los anillos en cargas altas. Los aditivos detergentes más comúnmente utilizados son jabones metálicos con una reserva de basicidad para neutralizar los ácidos formados durante la combustión. Esto tienen una base metálica que deja tras de sí un residuo (polvo) que es conocido como ceniza. Aditivo detergente de calcio o magnesio (son básicos) para evitar que se peguen los residuos de combustible a las paredes y piezas del motor (principalmente en los aros y válvulas). Aditivo dispersante de calcio o magnesio (son básicos) para evitar la formación de lodo, manteniendo los residuos en suspensión sin tupir los filtros hasta el próximo cambio de aceite. Tabla 3.8- Tipos de aditivos Tipos de aditivos Condiciones Mejoradores de viscosidad (Obj.1)

Garantizan el índice de viscosidad adecuado para todos los regímenes de trabajo del motor

Antioxidantes (Obj.3) Elevan la estabilidad de los aceites Termoxidantes (Obj.1) Elevan la estabilidad de los lubricantes a temperaturas

superiores a los 120 ºC Anticorrosivos (Obj.2) Disminuyen la actividad corrosiva Antiherrumbre (Obj.2) Elevan la función protectora de los aceites en presencia

de humedad. Detergentes-dispersantes (Obj.2)

Evitar la formación de depósitos, lacas, costras, etc. en las piezas del motor manteniéndolas en suspensión

Antidesgaste (Obj.2) Disminuyen el desgaste de los pares tribológicos Extrema presión (Obj.2) Previenen el desgarramiento y el gripado en las


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superficies en contacto Antifriccion (Obj.2) Disminuyen el coeficiente de fricción Demulsificantes (Obj.3) No permiten emulsiones del aceite con el agua Untuosidad (Obj.1) Mejoran la pegajosidad del lubricante a las piezas Antiespumantes (Obj.3) Evitan la formación de espuma en el lubricante Asentamiento (Obj.1) Garantizan el asentamiento rápido de las superficies en

contacto en los mecanismos nuevos Multifuncionales (Obj.1,2,3)

Capaces de mejorar o proporcionar dos o más propiedades de explotación de los lubricantes

Castrol fue la primera compañía del Mundo en introducir aditivos en un aceite motor comercial en la ya lejana fecha de 1935 y en 1938 introduce los mejoradores del índice de viscosidad. III.7- Almacenamiento y manejo de lubricantes. Gran parte de la aptitud para el uso de los lubricantes dependerá de la calidad del almacenamiento subsiguiente o de los procedimientos de manipulación. � El usuario debe asegurarse que los lubricantes que aplique se hallen en

perfectas condiciones. � Se requiere cierta vigilancia y atención durante su almacenaje para evitar

riesgos de contaminación.

Los fabricantes, así como sus almacenistas y distribuidores se cuidan que sus productos se hallen en el mejor estado cuando lo entregan al consumidor, no obstante pueden surgir accidentes que lo deterioren o lo contaminen. El usuario a su vez debe cuidar y vigilar que cuando el producto se aplique, se halle en perfectas condiciones. Por lo general la mayoría de los lubricantes no son productos excesivamente delicados que requieran excesivas preocupaciones, pero precisan de cierta vigilancia y atención durante su almacenamiento, con el fin de evitar el riesgo de contaminación o alteración que produzcan averías o falta de rendimiento en las máquinas que ellos lubrican. 7.1- Reglas generales. 1- Buscar un lugar apropiado para el almacenamiento, de modo que las

distancias a los sitios de aplicación sean reducidas. 2- El almacenamiento debe ser generalmente bajo techo. 3- Si el almacenamiento es en el exterior, los bidones deben situarse tumbados

y no deben apoyar directamente en el suelo, procurando que las aberturas que presenta en tapa superior, formen una línea imaginaria sensiblemente horizontal. Si se pone un tanque de aceite boca arriba a la intemperie, el aceite se contamina con agua ya que por la noche el tanque se contrae expulsando gases por las rosca de la tapa y por el día se dilata y succiona gases (vapor) y si se acumula agua en la tapa entra por la rosca.


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4- La organización y limpieza (es cumplir con 2 de las 9 S del TPM) deben ser factores muy tenidos en consideración.

5- La mecánica de trasiego de lubricantes debe efectuarse con las precauciones necesarias para evitar contaminaciones, derrames, etc.

6- El material empleado en el trasiego de lubricantes debe de estar depositado en un sitio central y determinado y debe conservarse siempre limpio.

7- Se debe utilizar primeramente los lubricantes de más antigua procedencia (para ir reponiendo con lubricantes más nuevos).

8- Deben existir servicios de extinción de incendios. 9- Al recepcionar los bidones y al comenzar a emplearlos debe controlarse

visualmente su aspecto, color, transparencia y brillantez (en las grasas su estado, color y que no existan residuo extraños en su superficie ). En caso de dudas consultar con su proveedor.

7.2- Lugar de almacenamiento Idealmente los lubricantes se deberían almacenar bajo techo con una temperatura razonablemente moderada y constante. En la práctica, puede que esto no siempre sea posible y que se tienen que almacenar, al menos parcialmente, a la intemperie. Sin embargo, bien sea exterior o bajo techo, el almacén debería situarse en el lugar adecuado y estar dotado de: • Buen acceso para los vehículos de transporte. • Un lugar despejado para la descarga del vehículo. • Un muelle de descarga adecuadamente equipado con acceso directo al almacén de productos. • Un lugar libre de polvo y limpio para el desprecintado y vaciado. • Tener una fácil distribución a los puntos principales de uso. • Un control sencillo de inventario y una verificación de las condiciones de los envases. • Un lugar para bidones vacíos y otros envases reutilizables, por ejemplo, los contenedores, los bidones grandes y las paletas. 7.3- Almacenamiento en el interior (bajo techo)


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Figura 3.1- Vista parcial de almacén de lubricante. Siempre es el sistema de almacenamiento preferido. Sin embargo, si el espacio es limitado se debe reservar para los envases pequeños, para lubricantes que se pueden ver afectados por las bajas temperaturas, para los envases abiertos y para las categorías especiales enumeradas en almacenamiento exterior. Rara vez las temperaturas interiores caen tan bajas como para que afecten adversamente a los lubricantes. Sin embargo, una calefacción excesiva del local se debe evitar para impedir la degradación térmica o la evaporación del disolvente que contienen algunos grados. En algunos casos, al tenerse que cumplir las normas de seguridad y las normas locales contra incendios, necesitan instalaciones de almacenamiento separadas para los productos volátiles. Si una parte del almacén está caliente, se debe reservar para los aceites de viscosidad alta (espesos) para hacer el vaciado más fácil. Los lubricantes almacenados deberían guardarse en seco en todo momento, para impedir la corrosión de los recipientes que ocurriría en condiciones húmedas. 7.4- Almacenamiento exterior. Si los lubricantes están protegidos de las temperaturas extremas, en el rango entre 5 y 50 ºC y de la entrada de agua, la mayoría de los lubricantes no se ven afectados por las condiciones climáticas y pueden almacenarse a la intemperie durante períodos limitados.


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Sin embargo, si se sospecha que las temperaturas puedan bajar de 5 °C, debería darse protección a los lubricantes que son sensibles a los efectos de las heladas (p. ej. las emulsiones aceite - agua o los fluidos emulsionables). Los siguientes productos nunca se deberían almacenar a la intemperie: • Aceites dieléctricos • Aceites frigoríficos • Aceites blancos medicinales • Aceites AeroShell y compounds • Grasas. Los aceites de corte enteros que contienen aceites grasos o compuestos, se pueden solidificar y separar cuando hace mucho frío. También es preferible, aunque estén envasados, que se abran y se almacenen adecuadamente bajo cubierta. Se aumenta mucho el riesgo de contaminación cuando se extrae una cantidad parcial o se vacían a la intemperie ya que la entrada de agua de lluvia o por condensación es más probable cuando un bidón está parcialmente lleno. Los bidones que permanecen en la intemperie sufren las variaciones de la temperatura, y por tanto, variaciones de la presión interna. Esto produce una "respiración" donde hay una junta, con el riesgo de que penetre humedad, particularmente si el bidón permanece boca arriba, ya que la pestaña del bidón forma una presa para la lluvia. El agua en la tapa del bidón también puede causar su oxidación y el borrado de las marcas, nombre, etc. Por esto los bidones se deberían almacenar bajo un toldo, tumbados, o boca abajo. Los tapones de los bidones deben estar en las posiciones de las 3 y las 9 del reloj, para ayudar a asegurarse que las juntas quedan en contacto con el aceite. En todos los casos, los bidones deberían almacenarse sin estar en contacto con el terreno, sobre durmientes de madera o en estantes, lejos de las aguas superficiales. Nunca deben permanecer directamente sobre una superficie de hormigón ya que es corrosivo.

Figura 3.2. .Colocación de los bidones cuando están a la intemperie.

Debería hacerse un examen regular para observar señales de corrosión, para ver si se borran las marcas de identificación, y para evidenciar fallos de costuras o juntas. También se debería tomar un cuidado especial para el almacenamiento de los envases pequeños tales como garrafas o cubos. Estos no están diseñados para resistir unas condiciones severas. Si el almacenamiento exterior es inevitable, se deberían poner bajo una cubierta, sobre durmientes de madera y protegido de la lluvia por lonas asegurando la libre circulación del aire.


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. 7.5- Pilas de bidones Si el espacio es insuficiente para permitir almacenar los bidones sobre durmientes horizontales, se pueden apilar verticalmente sobre paletas o almacenarlos en estantes horizontales o inclinados .Cualquiera que sea el método que se adopte, se deberá permitir que sea fácilmente accesible cada envase individualmente con el mínimo de perturbación a los inmediatos. Se debe tener un sistema para la rotación de existencias y evitar la acumulación de existencias antiguas. Es un buen principio a establecer que "El primero en entrar es el primero en salir ". El uso de paletas o de marcos de tabla estabiliza la pila y ayuda a impedir que se dañen las capas inferiores. 7.6- Almacenamiento de la grasa . Los bidones que contienen grasa deberían situarse de pie. El bidón normal de grasa de 180 Kg es de apertura total con una junta que se deteriora fácilmente por la manipulación poco cuidadosa. Esto puede producir fugas de la grasa blanda de los bidones almacenados horizontalmente. 7.7- Buen mantenimiento del almacén . Los envases nuevos se deberían mantener limpios alrededor de los tapones, verificar el etiquetado e informar de cualquier variación observada del producto; color, olor o consistencia normal. Si hay alguna razón para dudar de las buenas condiciones de un lubricante, el tanque o los envases afectados deberían ponerse en cuarentena para aislar el problema y solicitar un consejo especializado. Los lubricantes únicamente se deben dispensar con recipientes dedicados limpios. Nunca se debe intentar usar medidas improvisadas. En la planta de engrase: 1. Se debe colocar debajo de la llave de vaciado de cada bidón una bandeja de

goteo ya que el aceite derramado puede ocasionar accidentes y deberá limpiarse sin demora.

2. Usar aserrín que es muy efectivo pero teniendo en cuenta también que presenta peligro de incendio por lo que deberá quitarse tan pronto como llegue a estar aceitoso.

3. Cuando estén vacíos, los recipientes de lubricante deberán tener sus tapas y tapones firmemente colocados para impedir la contaminación.

4. Nunca se deben volver a utilizar los envases vacíos de lubricantes en donde se han generado. Se conocen casos en que habiéndolos llenado con aceites usados, los resultados pueden ser peligrosos y a veces catastróficos.

5. Tiene especial importancia no usar los bidones como soportes o andamios de los soldadores o cortarles la tapa con equipo de oxiacetileno, a causa del gran riesgo de que se produzca una explosión.


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7.8- Precauciones contra incendios . El aceite y la grasa lubricante envasados no representan un peligro serio de incendio. Sin embargo, la mayoría de los lubricantes son potencialmente combustibles y pueden producir una explosión en ciertas circunstancias. El peligro está relacionado con el punto de inflamación del producto. Los lubricantes con un punto de inflamación inferior a 55°C deberían almacenarse en recipientes cerrados lejos del calor y en un lugar bien ventilado. Cuando el producto se usa en un tanque abierto, al menos debe estar bien tapado, bien ventilado y conectado a tierra para impedir la producción de chispas por electricidad estática. Cuando no está en uso, el tanque debería cubrirse cuidadosamente. Los productos con un punto de inflamación de 55 °C o mayor no precisan precauciones especiales contra incendios, pero se deberían almacenar tan lejos del calor cuanto fuera posible. El aceite lubricante es potencialmente peligroso en conjunción con materiales más combustibles. No se debe permitir que se acumule el aserrín empapado de aceite, los trapos o el papel de limpieza. Si están empapados con aceites se pueden encender simplemente, por ejemplo, por entrar en contacto con un tubo de vapor a temperatura alta. Los almacenes de aceite deben equiparse con extintores de CO2, de espuma o de polvo químico seco y con baldes de incendio llenos de arena. No debería usarse agua para apagar incendios ya que el lubricante encendido puede flotar sobre la superficie y esparcir el incendio. Los almacenes de lubricantes deberían clasificarse como un área de ”Prohibido Fumar”. 7.9- Eliminación del aceite usado. Los aceites usados están sujetos a la legislación como productos tóxicos y peligrosos y se tienen que entregar a los recogedores autorizados. ¿Qué se hace con el aceite usado? R/ 1- Se puede re-utilizar el lubricante después de un proceso de limpieza (p. Ej. por filtrado o centrifugado). 2-Cuando el aceite usado está demasiado contaminado para permitir su re-utilización, los únicos caminos son el segundo refino o la incineración después de un tratamiento apropiado aprobado por la legislación ambiental. 1- En las empresas que queman fuel oil puede ser usado como combustible en

una proporción de 20 – 30% del volumen del fuel oil. III.8- Salud y medio ambiente. Los lubricantes en sentido general presentan poco o ningún peligro para la salud en aquellas aplicaciones para las que están recomendados. Se debe tener un cuidado razonable para mantenerlos lejos de la piel y de los ojos y para evitar la ingestión o la inhalación de los vapores o neblinas. El contacto frecuente y prolongado con aceites minerales puede producir dermatitis y se aconseja a los operarios que sigan las precauciones básicas de salud y seguridad enumeradas en las fichas de datos de seguridad disponibles para cada producto.


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El riesgo principal para la salud humana es la exposición repetida a estos productos, ya que pueden contener compuestos cancerígenos, que atacan principalmente al hígado y los riñones, con un efecto bioacumulativo en tejidos grasos. Por ello se propone establecer una serie de disposiciones generales que induzcan y estimulen la recolección constante y masiva de los lubricantes usados y se evite su depósito irregular en el medio ambiente. Los requisitos establecidos para todos los agentes involucrados buscan evitar la contaminación del medio ambiente con este residuo y de ser posible revalorarlo para aprovecharlo como fuente energética alterna sin transferencia de contaminación a la atmósfera. Especificaciones. 1. No se deben verter los lubricantes gastados, residuos y subproductos

derivados de su manejo al suelo, cuerpos de aguas superficiales, subterráneas, zonas del mar territorial y sistemas de drenaje o alcantarillado, así como quemarlos en condiciones que provoque una contaminación del medio ambiente o que afecte a la salud.

2. Cuando los lubricantes gastados sean mezclados con residuos peligrosos, éstos se considerarán residuos peligrosos, y su tratamiento deberá ser de acuerdo a lo previsto por la normas de seguridad.

3. Se prohíbe el confinamiento de los lubricantes usados y de los materiales

impregnados de los mismos sin las especificaciones establecidas en las normas recomendadas para tal efecto.

4. En el programa de capacitación del personal de lubricación se recomienda incluir contenidos ambientales, para estimular una cultura ambiental de manejo de lubricantes gastados, materiales impregnados y deberán contener mensajes orientados a los beneficios que tiene el manejo ambiental de los lubricantes usados y materiales impregnados.

Se debe contar con los siguientes programas preventivos: � Programa de capacitación del personal responsable del manejo de

lubricantes gastados. � Programa de atención a contingencias.

5. Los lubricantes usados y materiales impregnados (trapos, estuches de filtros),

deberán ser depositados por separado, evitando de esta manera la mezcla de ambos.

6. Las cisternas y contenedores tanto de los lubricantes usados como de los materiales impregnados, deben conservarse cerrados, para evitar contaminación por líquidos o sólidos que alteren las características del lubricante.

7. El área de almacenamiento deberá contener un sistema contra incendios, acorde a la magnitud del establecimiento y mensajes alusivos al posible peligro que representan estos residuos y alejados de las áreas de depósito de basura.


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8. Las cisternas deben almacenarse en lugares con suelo plano e impermeable, para evitar filtraciones al subsuelo, escurrimientos o posibles derrames.

9. Contar con ventilación adecuada. 10. Los contenedores de lubricantes usados y materiales impregnados estarán

identificados en forma diferente. 11. Se debe llevar un registro de control de las cantidades de usados y materiales

impregnados recolectados. Principales impactos medioambientales y aspectos qu e le dan origen. Tabla 3.8- Principales impactos negativos y aspect os que le dan origen

ASPECTOS IMPACTOS I.- Actividad: Mantenimiento y reparación

1.1 Derrame de aceites usados (motores, compresores, cajas de velocidades, diferenciales y otros).

1.1.-Contaminación del suelo y las aguas.

1.2.- Arrojar trapos manchados de aceite

1.2.-Creación de residuos sólidos

1.3.-Emisiones al aire de partículas y gases de escape

1.3.-Contaminación atmosférica

II.- Actividad: Abastecimiento 2.1.-Fugas y derrames de combustible y lubricantes (carga y llenado).


III.-Actividad: Almacenamiento 3.1.-Generación de desechos (envases de papel, plástico y otros)

3.1.-Generación de residuos sólidos

3.2.-Vertidos al agua (emulsiones de lubricantes)


3.3.-Vertidos al suelo 3.3.-Contaminación del suelo y las aguas. En la rama del transporte los principales impactos medioambientales que se generan tienen su origen en los siguientes aspectos: (Tabla 3.8)

Daños que ocasionan los combustibles y lubricantes al medio ambiente. 1. Los aceites minerales usados no son biodegradables, se categorizan como

desechos tóxicos y se clasifican como contaminantes A. 2. El aceite origina debido a su viscosidad una película fina en el agua que

genera una separación física entre la atmósfera y el agua, impidiendo que el oxígeno contenido en la atmósfera se disuelva en el agua, distorsionando el equilibrio biológico de las aguas en un intervalo largo de tiempo. Un hidrocarburo en el mar puede perdurar entre 10 y 15 años

3. Un litro de lubricante usado arrojado al agua crea una capa superficial de más de 8,000 m2.

4. Un litro de lubricante usado arrojado al agua contamina 1000 m3 (un millón de litros) de agua potable que es el consumo de 50 personas en un año.


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5. Al arrojar aceite usado al suelo reduce la productividad de los mismos y rompen el equilibrio ecológico ya que no son absorbidos por las colonias de bacterias y les causan su muerte.

6. La incineración inadecuada de 5 litros de aceite provoca la contaminación del volumen de aire necesario para que respire una persona durante 3 años producidos por el vertido de elementos como el cloro, fósforo, azufre y plomo procedentes de los aditivos.

7. Una gota de diesel en el mar contamina un metro cuadrado de agua. 8. Una gota de diesel es capaz de contaminar 25 litros de agua hasta el punto de

convertirla en no potable. 9. Una gota de diesel puede sacar de servicio un litro de aceite si lo contamina. CAPITULO IV LUBRICANTES DENSOS. IV.1-Introduccion. Las Grasas Lubricantes (GL) conocidas también como lubricantes densos o sólidos plásticos son lubricantes semisólidos. Las GL muy por lo contrario a lo que se piensa normalmente, tienen tanto o mayor aplicación que los aceites lubricantes. En cuanto a volumen empleado se usan más los aceites, sin embargo visto desde la cantidad de puntos de lubricación las GL se usan en una mayor cantidad de puntos, ya que se derraman menos (es menos contaminantes), sirven de sellaje, etc. Por otra parte las GL poseen coeficiente de fricción más bajo que los aceites especialmente en condiciones de lubricación límite por tanto se consume menor energía con grasas. ¿Qué es una GL? Las GL no son aceites muy viscosos sino aceites en los que se han dispersados sustancias espesantes con vista a producir una estructura coloidal estable muy parecida a una emulsión, que cuando en conjunto, están lo suficientemente concentrado como para actuar como un sólido se le denomina gelatina o gel.. Es importante conocer este aspecto de las GL (de su estructura) ya que influye en su comportamiento y en algunas propiedades. Una GL con estructura inestable puede tomarse muy blanda al ser sometida a trabajo mecánico, pudiendo llegar a fluir como un líquido si el trabajo es muy pesado. GL = Aceite Base (65 – 90%) + Aditivos + Agente Esp esante (35 – 10%) ¿Qué aporta cada componente? 1- Aceite Base (de origen mineral (90%) o sintético) aportan las propiedades de

lubricación (viscosidad, resistencia a la oxidación, punto de fluidez, etc.). La viscosidad influye en la consistencia aunque esta propiedad de las GL es más dependiente del agente espesante.

2- Aditivos son similares a los usados en los aceites incluyendo antioxidantes, inhibidores de la corrosión, de EP, y antidesgaste. Además se emplean modificadores de la fricción (nylon, mica, grafito, disulfuro de molibdeno (MoS2), este último también actúa como aditivo de extrema presión (EP).


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3- Agente Espesante es el 2do componente en importancia, aporta las siguientes propiedades: • La consistencia (grado de dureza). • Resistencia deseada a altas y bajas temperaturas. • Resistencia a la humedad. • Resistencia a ser lavada o arrastrada por el agua.

Ventajas y desventajas (comparativamente con los ac eites). Las ventajas y desventajas de una GL comparadas con un aceite se derivan principalmente de la diferencia de su propiedad de fluencia “Es más difícil introducir una grasa entre las supe rficies en contacto para formar una película lubricante debido a su resiste ncia a fluir, pero una vez formada la misma es más difícil eliminarla” Ventajas: 1. Mantiene la película lubricante en el par (por su resistencia a fluir). 2. Gran estabilidad y durabilidad de la película en el par a altas presiones, lo

que lo hace un lubricante estable a cargas variables. 3. Garantiza el sellaje del par tribológico por lo tanto no exige una hermeticidad

minuciosa, ya que por si mismo impide la penetración de partículas abrasivas. 4. No hay fuga de lubricante, lo que permite una lubricación periódica. 5. Baja contaminación del medio ambiente (se derrama menos, lo que las hace

más deseadas en la industria farmacéutica, alimentaria, textil, etc., donde se requiere gran limpieza)

6. Permite el empleo de aditivos sólidos (grafito, MoS2) que son insolubles en el aceite pero se mantienen completamente dispersos en las grasas.

Desventajas : 1. Enfriamiento reducido del par, es prácticamente ineficiente ya que no extrae el

calor del par. 2. Limitaciones de velocidad, no recomendable a altas velocidades ya que hay

más resistencia al movimiento. 3. Menor estabilidad, durante el almacenaje prolongado puede separarse el

aceite del espesante. 4. Menor compactibilidad. Algunas GL aún con el mismo aceite base y

espesante resultan incompatible. 5. Son más susceptible a la oxidación ( los espesantes (jabones) pueden tener

trazas de agua). 6. No ocurre, por regla general, la separación completa del par, debido a lo cual

la fricción y el desgaste es mayor. 7. Limitados métodos de entrega al par. 8. Se hace necesario desmontar el par de fricción para cambiar las grasas. Las GL son compuestos semisólidos a temperatura ambiente, pero al calentarse en el par actúa como un lubricante fluido, como un aceite espeso IV.2 Clasificación. 1- Por el tipo de agente espesante (haciendo abstracción del aceite base usado, mineral o sintético).


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2- Por el tipo de servicio o por el # NLGI (Amercan National Lubrication Grease). Según el agente espesante, pueden ser : � Orgánicas. � Inorgánicas. � Organo-metálicos

Los grupos a y b representan el 10% de las grasas.

Agentes espesantes orgánicos (contienen carbón) a este grupo pertenecen las poliureas, polietilenos, hidrocarburo halogenados, etc. excepto las poliureas estos espesantes son menos usados que los otros 2 grupos.

Agentes espesantes inorgánicos a este grupo pertenecen el silicagel, bentonita, etc., para temperaturas de trabajo altas (Temp. > 250 0C y donde no se puedan usar las grasas órgano-metálicas. Ej. De Repsol Grasa 107 EP, elaborada con espesante inorgánico de bentonita (tierra especial), indicada para lubricar mecanismos que están afectados por las altas Temp., condiciones severas de cargas y presencia de contaminantes como polvo y agua. Apta para su aplicación en puntas de ejes de camiones (vehículos) equipados con freno de disco. Temp. de trabajo -10 0C a + 170 0C y puntuales de 230 0C. Punto de goteo 260 0C. Ej. Benlub de Cubalub, espesante bentonita, temperaturas de aplicación mayores de 250 0C (temperatura de goteo=3000C), apariencia mantequillasa brillante, color ámbar, % Ablandamiento: 5,7

Agentes espesantes órgano- metálicos son jabones metálicos (Na, Ca, Li, Al, Ba, etc.).

¿Qué es un jabón metálico? R/ Es el que se obtiene por un proceso de saponificación. Sebo animal o aceite vegetal + un álcalis + calor = glicerina + mezcla de sales de álcalis metálico + agua. Se extrae el agua (se decanta) y se obtiene un jabón como espesante y en función del álcalis será el tipo de jabón. Ejemplo, si el álcalis es sosa caustica (NaOH) en este caso el jabón es de Na

En general las GL elaboradas con dichos jabones se tornan líquidas por encima de 200 0C por lo que se han elaborados jabones especiales (complejos) que brindan un punto de goteo mayor, aunque después de cierto tiempo de explotación los jabones complejos tienden a endurecerse.

Características de algunos jabones órgano-metálicos .

1- Agente espesante sodio (Na). � Resistencia al agua: muy mala, se emulsiona con facilidad. � Temperatura de goteo entre 150 y 200 0C � Temperatura de aplicación entre 0 y 120 0C � Estabilidad al trabajo mecánico: Buena.


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� Otras características: Buenas propiedades de adhesividad, ligeramente fibrosa, económicas.

� Aplicación en la lubricación de cojinetes que se engrasan muy de vez en cuando, en rodamiento de velocidades y cargas medias, NO pudiéndose usar en lugares de ambiente húmedo o haya presencia de agua.

� Ejemplos de grasas: De Rollete Automotriz e Industrial de Cubalub (obsoletas)

2- Agente espesante calcio (Ca). � Resistencia al agua: muy buena, no se emulsiona. � Temperatura de goteo entre 95 y 115 0C � Temperatura de aplicación entre -10 y 80 0C � Estabilidad al trabajo mecánico: Regular. � % Ablandamiento: 10 y 30. � Cuando se funden estas grasas pierden irreversiblemente sus propiedades

lubricantes, ya que al descender la temperatura ellas no se solidifican de nuevo. El jabón se separa en forma de una masa oscura y la parte líquida fluye.

� Otras características: Textura suave, mantecosa, apariencia mantequillasa, color ámbar (su color varía de acuerdo a su aceite base y a sus aditivos), económicas.

� Aplicación en rodamiento de altas velocidades y bajas cargas, en mecanismos que trabajan a la intemperie y locales muy húmedos. No deben emplearse en cojinetes de rodamientos ni en aquellos mecanismos que puedan trabajar a más de 80 0C.

Ejemplos de grasas: a- Copilla 00, 2 b- Grasa Grafitada, contiene un 12 % de grafito coloidal, para ser usada en partes de tractores, rodillos, equipos de la construcción, rieles de ferrocarriles que están sometidos a severas cargas, polvo, humedad, vibraciones, etc. Donde las grasas convencionales no deben aplicarse. Además actúan como aislantes al evitar la formación de chispa.

Agente espesante litio (Li). � Resistencia al agua: Buena, pueden absorber pequeñas cantidades. � Temperatura de goteo 180 0C � Temperatura de aplicación entre -20 y 150 0C. � No se endurecen o ablandan entre las 2 temperaturas citadas. � Estabilidad al trabajo mecánico: Buena. � % Ablandamiento: 0 y 15 � Otras características: Son de textura suave, mantecosa, apariencia brillante,

color ámbar. Son más caras que las de Na y Ca. � Tienen la propiedad de no ser desplazada del sitio donde se usa, sellando

de este modo la entrada de materiales abrasivos y humedad. � Es la que tiene menor coeficiente de fricción (fr = 0.008) por lo tanto se

consume menos energía con este tipo de grasa lo que implica menos consumo de combustible.


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� Aplicación: Son de usos multipropósitos, se usan en lugares donde exista humedad y calor.

� Ejemplos de grasas: De Cubalub la Lisan 2, 3; Lisan EP2 (tiene aditivos de Extrema Presión); Lisan 2M, 3M (contiene MoS2 lo que le permite formar una película de mayor adherencia y mayor soporte de carga)

Las GL de Li han logrado una gran aplicación, debido a que reúnen las mejores características que posee cada una de las anteriores. Las grasas de Li representan el 54% de todas las producidas en los E.U. Grasas mixta. Na – Ca (Resistencia al agua mala, trabajo mecánico regular, temperatura de goteo 1500C, aplicación en rodamiento), Li-Ca Complejo de Ca , Temp. de goteo sobre los 2500C, propiedades de extrema presión y malas propiedades a bajas Temp. se endurece. Complejo de Al , Temp. de goteo sobre los 275 0C,, excelente resistencia al agua. � Por el tipo de servicio o por el # (grado) NLGI . Esta se basa en la consistencia de la grasa, el número solo da el grado de consistencia. La consistencia (ASTM- D- 217). Es la propiedad más importante de las GL y que la hace distinguir de otros tipos de lubricantes por su naturaleza semisólida. Las GL pueden ser muy suaves o semi-fluidas (semi-líquidas) hasta muy duras. La consistencia es la dureza o suavidad relativa de las GL y se mide en términos de penetración o sea la distancia que penetrará un cono metálico normalizado en un volumen de grasa dado bajo condiciones de ensayo. Se da en décimas de milímetros y se mide con un durómetro (penetrómetro). La consistencia es un factor importante en la capacidad de las grasas para: 1- Lubricar. 2- Sellar. 3- Permanecer en su sitio. 4- La facilidad de aplicación según la Temp. a la que va estar sometida durante su servicio. Todas las grasas tienden a ablandarse en servicio por lo tanto debe especificarse si la penetración obtenida corresponde a una grasa sin trabajar (el ensayo se hace para conocer la plasticidad o dureza) o trabajada (a 60 y 10 000 golpes, se hace el ensayo para conocer el cambio de consistencia causado por el golpeteo o trabajo mecánico o sea evalúa la estabilidad al frotamiento). Determinación del % de Ablandamiento o de Cambio.

10000

6010000 ento%AblandamiP

PP −= (4.1).

Donde:


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P10 000 – penetración de la grasa después de 10 000 golpes, los golpes se dan con el equipo Worker y la penetración se mide con el penetrómetro.

P60 – penetración de la grasa después de 60 golpes. Tabla 4.1 % de ablandamiento .

¿Qué significa % Ablandamiento = 10? R/ Que la grasa tiene una resistencia al cambio de consistencia debido al trabajo mecánico de Bien. Clasificación NLGI Tabla 4.2 Grados de consistencia por el # NGLI

No NLGI

Grado de consistencia Penetración Trabajada a 25 oC (77 0F) en mm -1

000 Muy fluida , blanda como un aceite viscoso

445 a 475

00 Fluida 400 a 430 0 Semi fluida 355 a 385 1 Muy blanda 310 a 340 2 Blanda (pastosa) 265 a 295 3 Semi dura (media) 220 a 250 4 Dura 175 a 205 5 Muy dura 130 a 160 6 Durísimo 85 a 115

Tabla 4.3 Aplicación según el No (grado) NLGI

000 – 0 Transmisiones dentadas 1 - 3 Rodamientos 2 - 5 Bombas de agua 5 - 6 Briquetas de vías férreas, trucks de los ferrocarriles

El más usado es el grado 2. A mayor grado disminuye la penetración pero aumenta la consistencia (dureza). IV.3- Principales propiedades de las GL. 1. Consistencia (ver 4.2, ASTM- D- 217). 2. Punto de goteo (ASTM –D- 2265). 3. Contenido de agua. 4. Resistencia al lavado con agua. 5. Compatibilidad. 6. Contenido de ácido graso del jabón. 7. Estabilidad estructural. 8. Cenizas.

0 – 5 % Excelente 5 - 15 % Bien 15 – 30 % Correcto

Mayor de 30% pobre


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1-Punto o temperatura de goteo. Es una importante propiedad de identificación (Ej. GL de Li Temp. de goteo aproximadamente 180 0C ) Se define como la temperatura a la cual la GL pasa de un estado semi sólido al estado líquido y fluye a través de un orificio estandarizado en condiciones de ensayo o sea es cuando aparece la primera gota por la copa portadora de grasa al ser calentada. Esta temperatura cambia en función del tipo de espesante. El objetivo de este ensayo es saber la resistencia de la GL al calor. Cuando una GL es calentada su penetración se incrementa de forma lenta hasta que se alcanza una temperatura crítica, en ese punto la estructura coloidal o de gelatina se rompe y toda la grasa se torna líquida. A mayor temperatura → la consistencia disminuye. Temperatura de aplicación de las GL, debe estar entre 20 y 30 0C por debajo del punto de goteo. 2-Contenido de agua . Es el % de agua en la grasa. El agua puede estar en forma disuelta o dispersa, la segunda es la más perjudicial ya que facilita la corrosión. 3-Resistencia al lavado con agua. Es importante saber la resistencia que poseen las GL a la acción del agua, pues contenidos pequeñísimos son suficientes en algunas ocasiones para modificar su estructura, tal es el caso de las grasas sódicas, el efecto es menor en las mixtas (Na-Ca). El ensayo busca evaluar la resistencia de la grasa a la acción disolvente del agua y el mismo consiste en colocar un trozo de grasa de 2 gramos en 200 ml de agua destilada a temperatura ambiente, en un recipiente bien tapado. Al cabo de una semana agitar el recipiente y examinar a simple vista el grado de desintegración de la grasa. 4-Compatibilidad. Es la propiedad de las GL de mezclarse con otras sin perder sus propiedades y sin romperse su estructura coloidal. En la mayoría de los casos al mezclarse 2 GL similares no surgen problemas serios pero ocasionalmente la incompatibilidad produce un fallo completo de la GL por la pérdida de las propiedades o sea disminución del Punto de goteo, disminución de la consistencia, etc. Por regla general no deben unirse 2 grasas. Cuando se va a proceder a reengrasar un par y el tipo de grasa usada con antelación no se conoce, hay que alimentar con grasa fresca hasta verificar que toda la grasa usada ha salido del sistema, de ser posible antes de engrasar lavar bien todos los elementos. Hay que lavar con nafta, un solvente o gasolina y se seca con aire a presión. Nunca ar con petróleo ya que al echar la grasa esta desliza sobre el petróleo. 5-Contenido de ácido graso del jabón .


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Sirve para determinar la naturaleza del jabón y definir el campo de aplicación de la GL. 6-Estabilidad estructural. Capacidad de la grasa para retener su consistencia y aspecto de fábrica a pesar del Tiempo, la Temperatura y el Trabajo (Las 3 T). 7-Cenizas. Constituye el índice de pureza de una GL, cuando se trata de grasas usadas las cenizas indican la acción corrosiva producida por los productos de la oxidación y abrasión mecánica. 4.4- Grasas sintéticas. Si el aceite que posee la grasa es sintético entonces la grasa es de tipo sintético. Existen un buen número de grasas fabricadas de fluidos sintéticos, estos fluidos han sido fabricados de 2 modos: 1-Por alkilación de compuestos aromáticos. 2-Por polimerización de peso molecular bajo, olefinas de cadenas cortas. Algunos tipos de GL sintéticas: A- Grasa fluida de éster. Es la más difundida, las flotas de aviones a reacción civil y militar utilizan este lubricante. Características: • Un amplio rango de temperatura de funcionamiento. • Elevado índice de viscosidad. • Alta resistencia mecánica de la película de lubricación. • Bajo coeficiente de fricción. • Baja volatilidad ⇒ alto Punto de inflamación • Buena estabilidad térmica y oxidante. • Propiedades anti desgaste. • Buena respuesta a los aditivos.

Desventajas: • Pobre comportamiento frente a las gomas por que las hincha. • Limitadas propiedades a elevadas temperaturas.

Parámetros de las grasas de Li en ésteres común (grupo A) y en ésteres con ácidos isostearico (B), este último para mejorar el comportamiento frente a las gomas y el trabajo en altas y bajas temperaturas. Tabla 4.4 algunas parámetros de GL sintética

GL de Li en ésteres A B Penetración no trabajada (NLGI 3) 222 248 Penetración después de 10 000 golpes (NLGI 2) 261 268 Punto de goteo 191 197 Dilatación de las gomas en % 78 5


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B- GL de Siliconas Características: • Elevadísimo índice de viscosidad. • Buena estabilidad térmica. • Buenas propiedades a bajas temperaturas. • Resistencia al fuego. • Repelen el agua. • Químicamente son inertes, no corrosivas ni tóxicas. • Son estables al cizallamiento. Desventajas: • Baja tensión superficial ⇒ No forman películas de lubricación adherente y

eficaz ∴carecen de lubricidad. • Débil respuesta a los aditivos habituales y agentes de untuosidad. • A elevadas temperaturas los productos de la oxidación incluyendo los óxidos

de silicona (sílices) son abrasivos y causan desgaste. • Son difíciles de inhibir con agentes anti desgaste y de EP. • Inmiscibilidad con productos bases del petróleo y otros lubricantes sintéticos. Tabla 4.5 Propiedades de las GL de siliconas

Penetración trabajada (NLGI 2) 275 Punto de goteo 210 – 300 0C Dilatación de las gomas en % 1 – 6 Viscosidad a 100 0C 20 – 65 cSt Indice de viscosidad 270 - 275

Requerimientos de las grasas lubricantes para el futuro.

Las GL del futuro deberán actuar a temperaturas elevadas y disponer mejores propiedades a bajas temperaturas.

Deberán alcanzar un rendimiento mejor y mayor vida útil. Por su bajo coeficiente de fricción, reducido consumo de potencia y energía

desempeñarán un papel importante en el futuro. Deberán satisfacer las limitaciones y controles ecológicos. Se espera que no contengan ningún elemento tóxico. Si se amplia su utilización, ellas deberán ser económicas. (las Gl sintéticas son

muy caras) IV.5 - Selección de las grasas. Para seleccionar la GL a emplear hay que tener en cuenta 2 aspectos: 1. Determinar el tipo de grasa según agente espesante. 2. Determinar la consistencia. Para determinar el tipo de grasa según agente espesante hay que tener en cuenta: A. Temperatura de funcionamiento. B. Condiciones del entorno (humedad).


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Tabla 4.5 Temperatura de operación

Rango de temperaturas Tipo de GL < 10 0C De Li 10 – 60 0C Todas 60 - 120 0C De Na o de Li

120 – 160 0C De Li > 160 0C De bentonita, complejo de Al o de Ca

Tabla 4.6 Condiciones del entorno

Seco Todos los tipos de grasa Húmedo Ca, Li

Para determinar el tipo de grasa según la consistencia hay que tener en cuenta:

I. La tolerancia. Si es alta ⇒ alta consistencia (NLGI 4 y 5) II. La velocidad. Si es alta ⇒ baja consistencia.

III. La carga. Si es alta ⇒ alta consistencia y aditivos de EP. IV. Modo de Engrase.

• Si es centralizado ⇒ baja consistencia (NLGI 000 - 1). • Si es con pistola ⇒ a media consistencia (NLGI 2 y 3). • Si es bloque⇒ alta (NLGI 5) o muy alta consistencia (NLGI 6).

IV.6- Duración de las GL. Depende: 1- De la velocidad. A mayor velocidad ⇒ menor duración de la grasas A mayor velocidad implica que la consistencia disminuye, además aumenta la fricción interna y la temperatura por lo tanto se puede alcanzar la temperatura de goteo. 2- La temperatura. A mayor temperatura ⇒ menor duración de la grasas, está estrechamente relacionado con el punto de goteo y oxidación de la GL. NOTA: El cambio de las grasas lubricantes se hacen alrededor de los 100 000 Km. Cantidad de grasa en un rodamiento. G = 0.005 D*B (gramos) (4.1) Donde: D – diámetro exterior del rodamiento (mm) B – ancho del rodamiento (mm). CAPITULO V. LUBRICACION DE LOS MOTORES DE COMBUSTIO N INTERNA (MCI) DE GASOLINA y DIESEL V.1-Introducción. Los motores de cuatro tiempos disponen de un sistema de lubricación bastante elaborado. Debido a que la cámara de combustión y la parte superior del cilindro, son los únicos lugares donde los gases combustibles tienen contacto con el


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motor, todas las piezas del grupo alternativo se pueden lubricar directamente con aceite, de modo que la lubricación sea óptima.

El trabajo principal del lubricante es evitar que las piezas metálicas entren en contacto para que así no haya fricción y por ende desgaste dentro del motor o piezas en movimiento. Adicionalmente, su trabajo es disipar el calor que se genera por la fricción, además de transferirlo fuera del ciclo de la combustión.

La duración del aceite lubricante de un motor térmico, es decir, su vida útil, depende directamente: • Del diseño del motor. • La calidad del lubricante utilizado. • El mantenimiento de la maquina. • Las condiciones de operación de la misma. Los cojinetes del sistema biela – manivela son los que presentan en general mayores problemas de lubricación. En ellos, cuando el motor está apagado el gradiente de presión del aceite es nulo, y la lubricación es de tipo limite. Cuando comienza a girar, debido a la rodadura se produce un cierto arrastre de lubricante, lo que produce un gradiente discontinuo de presión. Cuando la velocidad aumenta, se origina un gradiente continuo de presión que soporta la carga sin contacto entre las superficies. Esto explica que, durante el periodo de arranque, se produce un gran desgaste del motor por lo que conviene cargar el motor hasta alcanzar, progresivamente la velocidad de giro. Nota: Un arranque en frio equivale a 400 arranque en caliente. El 60% del tiempo de vida útil del motor depende de la calidad de la lubricación Un esquema del sistema de lubricación a presión de los motores de 4T, basado en el sistema I.S.O., es el que se muestra a continuación:


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Fig 5.1- esquema del sistema de lubricación de un MCI. De todas las máquinas, los MCI son los que trabajan en condiciones de trabajo más severas y por lo tanto se le exige más al lubricante. En general, el fabricante exige que los lubricantes utilizados en sus equipos cumplan con ciertas especificaciones, propiedades y exigencias en correspondencia con las condiciones de diseño y de servicio de las máquinas. Las exigencias que se les pide a los aceites para MCI están dadas por las condiciones a que se ven sometidos y por las funciones que deben satisfacer. A partir de aquí se establecen las características o cualidades que deben cumplir los aceites para MCI. I- Principales exigencias. • Evitar la tupición de las holguras en primer lugar las del grupo cilindro-pistón. • Evacuación del calor y de los productos del desgaste en las zonas de fricción. • Protección contra la corrosión de los productos de oxidación del aceite y de la

combustión del combustible. • Protección contra la formación de depósitos sobre las piezas del motor. • Protección contra la herrumbre de las piezas después de largas paradas del

motor. • Evitar la formación de espuma en el aceite • Estabilidad contra la oxidación, la acción mecánica y la contaminación con el

agua. • Protección contra el desgaste del motor. • Ser compatibles con los productos y sellos de goma del motor. • Escaso consumo del lubricante durante el funcionamiento del motor. • La mayor durabilidad de las propiedades del lubricante, sin la pérdida de la

fiabilidad del motor. • Evitar el deterioro de los catalizadores de los escapes de los motores

modernos.


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• Garantizar la viscosidad del lubricante adecuada durante el arranque en frío y durante el trabajo del motor en caliente.

Principales exigencias actuales que se le pide a lo s aceites para MCI. 1- Aumentar el periodo de cambio del aceite. 2- Disminuir el consumo de combustible. 3- No sea nocivo para medio ambiente. 4- Mejore la vida útil del motor. II- Condiciones a las que está sometido un aceite d e motor: 1. Temperaturas extremas y variables. 2. Grandes velocidades de fricción (0-500 m/min.). 3. Tolerancias mínimas. 4. Ambientes nocivos. 5. Poca capacidad del cárter. III- Funciones del lubricante en los motores de com bustión interna. � Separar las superficies en movimiento relativo para disminuir el

rozamiento, el desgaste y las pérdidas de energía. � Evacuar el calor de los pares de frIcción (refriger ante). El líquido refrigerante disipa alrededor de 60% del calor generado, solamente enfría la parte superior del motor, cabezal de los cilindros y las paredes de los mismos, es decir el bloque. El enfriamiento del cigüeñal, los cojinetes de bancada y bielas, el árbol de levas y sus cojinetes, las válvulas, los engranajes de distribución, los pistones y muchos otros componentes del motor dependen directamente del aceite del motor. La temperatura de combustión es del orden (900 - 1250) ºC, ciertas partes de las válvulas alcanzan temperaturas (500 - 900) ºC y la parte superior del pistón puede alcanzar los 400 ºC. Los cojinetes de estaño y plomo se ablandan a temperaturas cercanas a los 180 ºC y se funden entre los 232ºC y los 327 ºC respectivamente. Una vez caliente el motor, la temperatura del aceite en el cárter se establece en el rango (90 ÷ 121) ºC y el lubricante se suministra a los cojinetes en este rango de temperatura, el aceite absorbe el calor y sale de los cojinetes a temperaturas (120 - 135) ºC. � Mantener limpio el motor. El lubricante debe evitar la formación de depósitos, barnices, lodos y además arrastrar las impurezas de los pares de fricción para que sean filtrados y eliminados del sistema de lubricación del motor. � Sellar (hermeticidad). El lubricante debe lograr el sellaje de las holguras en el grupo cilindro-pistón para evitar fugas durante la compresión (pasan pequeñas cantidades de gases) y durante la explosión y escape (pasan productos de la combustión y vapor de agua). La película delgada del lubricante en los aros de fuego puede ser de 3 a 7 micras (0.003 – 0.007 mm). � Amortiguar los choques y ruidos de las piezas en ro zamiento del motor.


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� Proteger contra la herrumbre y la corrosión de los elementos del motor. Por cada litro de combustible que se quema en el motor, se forma más de un litro de agua, una parte ínfima de esa agua en forma de vapor se condensa sobre las paredes del cilindro o pasa a través de los aros del pistón al cárter, donde queda atrapado temporalmente, el resto sale por el tubo de escape. En adición al vapor de agua y a los subproductos de la combustión incompleta del combustible, otros gases corrosivos logran pasar al cárter y se condensan o se disuelven en el aceite, además los ácidos formados por la oxidación normal del aceite son también parcialmente corrosivos. La vida de los componentes del motor, depende en parte de la capacidad del lubricante para neutralizar el efecto de esas sustancias corrosivas. � Transmisión de potencia. Muchos motores utilizan embragues hidráulicos para mover el ventilador � Compatibilidad con los sellos de goma. Para evitar la fuga de fluidos se utilizan sellos de elastómeros fabricados con materiales compuestos de silicón, nitrilos y poliacrílos, el aceite no debe disolver estos productos ni endurecerlos. Características de los aceites para motores: 1. Viscosidad adecuada. 2. Alto índice de viscosidad. 3. Propiedades antidesgaste. 4. Propiedades inhibidoras de la corrosión y antiherrumbre. 5. Estabilidad a la oxidación. 6. Propiedades detergentes- dispersantes en distintos grados. 7. No formar lodos. 8. Buen comportamiento a baja temperatura. 9. Propiedades antiespumantes. V.2- Principales propiedades de los aceites para lo s MCI. 1- Color y fluorescencia (ASTM- D-1500) 2 -Densidad a 15 oC. (ASTM- D-1298) 3 –Viscosidad cinemática a 40 y 100 OC (ASTM- D-445). La recomendación de la viscosidad apropiada en cada motor se debe realizar teniendo en cuenta, en primer lugar, la recomendada por el fabricante del equipo ya que la misma responde a las especificidades de cada diseño y está implícita en los cálculos que se realizan en el momento de concebirla y a la hora de realizar los balances correspondientes. Para su determinación se deben considerar varios factores como son: la carga, la presión, la holgura, la velocidad, la temperatura tanto de trabajo como ambiental e implica un compromiso entre los diversos pares de fricción que componen un motor y los distintos rangos de temperaturas y presión que prevalecen en el mismo. Indice de viscosidad (ASTM- D-2270). El IV no es una propiedad es un índice de calidad.


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4- Rigidez dieléctrica (ASTM – D- 877) En los MCI se emplea la constante dieléctrica (es lo inverso de la rigidez dieléctrica) se utiliza como parámetro de diagnóstico y se mide con el instrumento denominado lubrisensor. 5- Punto de inflamación (PI) (flash point) (ASTM- D-92 ) PI = 260 – 354 oC (aceites para MCI) Determinación del Punto de inflamación por PMCC 6- Punto de combustión (de fuego o fire point) 7- Punto de fluidez o de escurrimiento. (ASTM-D-97) 8-.Número Base Total (T.B.N. o B.N) (Total Basic Number) (ASTM- D-2896). Cantidad de ácido clorhídrico expresado en mg de KOH que se requiere para neutralizar los componentes básicos contenidos en un gramo de la muestra. Indica su reserva de alcalinidad. El valor inicial de un aceite nuevo no tiene que ser necesariamente muy alto, lo importante es su nivel de rendimiento. Ejemplo: TBN = 12, significa que se necesitan 12 mg de ácido clorhídrico expresados en mg de KOH para neutralizar los componentes básicos presentes en un gramo de la muestra (aceite nuevo). Con el uso el BN disminuye por lo que se va a necesitar menos ácido clorhídrico para neutralizar los componentes básicos remanentes. En este caso que se analice un aceite usado y se necesitan solo 5 mg ⇒que se han agotado parte de las reservas alcalina y que el BN =AN y este es un criterio para sustituir el aceite, aunque hay otros criterios menor rigorosos. NOTA: El BN no debe ser menor de 3 (además sería muy baja la detergencia). 9- Residuo de carbón

10- Punto de anilina. (ASTM – D- 611)

V.3- Algunos tipos de aditivos de los lubricantes d e los motores de combustión interna. a) Aditivos mejoradores de la viscosidad. El lubricante durante la lubricación del motor sufre variaciones de temperatura de alrededor de 180 ºC. Para garantizar la explotación normal del motor en estas condiciones, el aceite no debe ser muy viscoso a bajas temperaturas para garantizar el arranque en frío del motor y la circulación instantánea del lubricante a todas las piezas que se deben lubricar. A las temperaturas de trabajo el aceite debe ponerse viscoso para evitar la ruptura de la película lubricante entre los pares de fricción La obtención de los lubricantes espesados consiste: en calidad del aceite básico se utiliza una base poco viscosa con un elevado IV, al mismo se le añade un polímero. Como resultado, con el aumento de la temperatura se reduce la


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viscosidad hasta alcanzar los valores requeridos de la viscosidad a las temperaturas de trabajo. El mecanismo de acción del espesante se basa en efectos puramente físicos. Los polímeros se encuentran en el aceite en forma de moléculas enrolladas. La solubilidad de los mismos en el aceite a baja temperatura ambiente está limitada y la acción correspondiente sobre la viscosidad no es considerable. A medida que aumenta la temperatura del lubricante, el polímero se hace más soluble y se hincha lo que provoca el aumento de la viscosidad de la solución. Por ello el aditivo disminuye la tendencia del aceite a su dilución a temperaturas altas. b) Aditivos antioxidantes y anticorrosivos. Estos aditivos se estudian en conjunto, ya que sus funciones coinciden de forma considerable, diferenciándose fundamentalmente por el mecanismo de acción Los aditivos antioxidantes frenan los procesos de oxidación del lubricante durante su explotación y como resultado de dicha acción se reduce la intensidad de los procesos de corrosión. Los aditivos anticorrosivos evitan la corrosión mediante la formación de películas protectoras sobre las superficies de las piezas Los aceites minerales al entrar en contacto con el aire a temperaturas altas, reaccionan con él oxígeno y se oxidan. En los motores de combustión interna el aceite se mezcla intensamente con el aire a temperaturas muy altas. Durante periodos de tiempo largos el grado de oxidación de los aceites se duplica por cada 10ºC de aumento de la temperatura. Los aceites de motores a temperaturas inferiores a los 90 ºC se oxidan débilmente pero a temperaturas de 120 ºC o más la oxidación del aceite es considerable. Las piezas metálicas en contacto con el aceite y los metales productos del desgaste tales como: el cobre, plomo y el aluminio catalizan el proceso de oxidación. Como resultado de la oxidación del aceite se forman. Alcoholes, aldehidos, cetonas, ácidos resinosos, asfaltenos, carboides. A consecuencia de la oxidación varían las propiedades físicos- químicas del lubricante, se oscurece, aumenta su viscosidad en frío, disminuye su IV y se forman sedimentos. Todo en mayor o menor medida en dependencia del predominio de la familia hidrocarburada del lubricante base. La presencia de productos de oxidación en el lubricante del motor es dañina, porque además de formar depósitos y lacas en las superficies de las piezas, algunos de ellos son ácidos orgánicos que tienden a disolver el plomo de los cojinetes de las bielas, de los apoyos del cigüeñal y de los del árbol de levas (cojinetes de cobre - plomo) donde quedaría la matriz de cobre porosa que se destruye con rapidez por fatiga. Nota: Un aceite que se oxida poco (buenas propiedades antioxidantes) garantiza una baja formación de depósitos, bajo consumo de aceites y garantiza mayores períodos de cambio. c) Aditivos detergentes – dispersantes. Estos aditivos reducen la intensidad de la formación de los depósitos de carbón sobre las piezas de los motores, al evitar su aglomeración o crecimiento de las partículas en el aceite, al dejar la suspensión altamente dispersa. Además poseen también la función de neutralizar el ácido que se puede formar a partir de los residuos de la combustión, evitando así sus efectos corrosivos y de catalizador


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de la polimeración de los productos de la oxidación. Por ello, el aceite fresco oscurece rápidamente pero las piezas del motor quedan limpias. Se aclara que su función no es limpiar el motor como muchos creen, ellos evitan que se ensucien por las funciones que realizan, para limpiar están los aceites de flushar. Durante el funcionamiento del motor es imposible evitar el flujo de gases de la combustión al cárter, arrastrando este flujo partículas de carbón de la combustión incompleta produciendo el ensuciamiento del aceite. Estás partículas de carbón son insolubles y en los motores diesel en servicio pueden alcanzar diámetros de (0, 05 ÷ 0,5) micras. Junto a estas partículas, fluyen los subproductos de la oxidación parcial del combustible, que al reaccionar químicamente entre sí, pueden dar lugar a la formación de polímeros de peso molecular alto insolubles en el aceite, cuyos diámetros pueden alcanzar hasta 0,1 micra. Durante el funcionamiento del motor el aceite puede alcanzar en el cárter hasta la temperatura de 150 ºC y en la cabeza del pistón donde se encuentra en forma de película puede alcanzar más de 250 ºC lo que provoca su rápida oxidación. En estas condiciones los hidrocarburos del aceite sufren descomposición térmica, se queman y se carbonizan La formación de depósitos durante el funcionamiento del motor está asociada a las temperaturas reinantes. Las temperaturas altas actúan sobre la estabilidad del aceite provocando su descomposición térmica y la formación de productos de oxidación insolubles Las temperaturas medias y bajas se relacionan con el combustible que quema el motor al producirse la formación de productos indeseables en el aceite con los residuos de la combustión. Las lacas que se forman sobre las piezas son el efecto de la oxidación de los hidrocarburos del aceite junto a la formación de asfaltenos y oxiácidos. Estos insolubles en el lubricante poseen gran afinidad hacía los metales por lo que se retienen sobre las piezas y los oxiácidos aglutinan sobre las superficies metálicas los productos sólidos de la oxidación (carbones y carboides). La función principal de los aditivos detergentes - dispersantes es la de evitar la formación de costras, lacas y depósitos de carbón sobre las piezas del motor y garantizar la movilidad de los aros en el pistón. La acción detergente consiste en neutralizar los ácidos y como resultado de la adsorción de los aditivos en las superficies metálicas evitar los depósitos. El mecanismo de acción de los aditivos detergentes se resume de la siguiente forma: propiedades neutralizadoras sobre los ácidos relacionados con la presencia de exceso de álcali en el aceite, propiedades solubilizantes, propiedades detergentes-dispersantes y estabilizadoras relacionadas con la adsorción de los aditivos sobre las superficies de las piezas trayendo como resultado la formación de barreras electrostáticas. d) Aditivos mejoradores del régimen de fricción (de extrema presión (EP), antidesgaste, antifricción) Estos aditivos evitan el gripado, reduce el desgaste y la fricción de las superficies en contacto.


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La fricción aparece en el régimen de lubricación mixta y límite que se forma durante el contacto entre las micro rugosidades de las piezas, lo que ocurre debido a que la capa de aceite se desplaza de la zona de fricción o desaparece En estas condiciones la formación de la película superficial sobre las superficies en contacto cobra importancia vital. En el régimen de lubricación límite la fuerza de fricción y la capacidad de carga no dependen de las propiedades de viscosidad del lubricante y se determinan por la estructura molecular orientativa de las películas y por las superficies modificadas químicamente Durante la fricción, las superficies de las piezas pueden deteriorarse como resultado del agarrotamiento, del desgaste, de la fatiga por contacto y por la acción química-corrosiva. El agarrotamiento y el desgaste que aparecen en las condiciones del régimen de lubricación límite es consecuencia de elevadas cargas en los dientes de los engranajes, en los cojinetes de contacto plano y no frecuente en los rodamientos. El agarrotamiento ocurre por la adhesión de las superficies de fricción al quedar estas desprovistas de lubricante y de la película de adsorción. El instante del comienzo del agarrotamiento depende directamente de la magnitud de la carga que determina la cantidad de puntos en el área real del contacto. A los aditivos se les exige que garanticen películas resistentes sobre las piezas con una resistencia al cizallamiento menor que la resistencia de las capas de los materiales que se encuentran por debajo. Al ocurrir el desgaste se observa la pérdida de masa de las piezas. La destrucción por fatiga (pitting) surge a consecuencia de la acción de las cargas con signos variables y la corrosión por fricción (fretting) surge sobre las superficies que realizan desplazamientos relativos muy pequeños. Los tipos de aditivos mejoradores de la capacidad del lubricante durante el régimen de fricción son: • De extrema presión (antidesgarrante): Elevan la carga del agarrotamiento y

minimizan dicho proceso. • Antidesgaste: Disminuyen el desgaste progresivo ante cargas moderadas • Antifricción: Reducen y estabilizan la fricción La acción de los aditivos antifricción se relaciona con la adsorción de sustancias tensoactivas formando sobre las superficies de las piezas películas resistentes límites. Estas películas se forman bajo la acción de las fuerzas de Van der Vaals como resultado de la interacción de los grupos polares de las moléculas del lubricante con los centros activos de las superficies metálicas. Las capas adsorbidas tienen elevadas propiedades mecánicas al ser comprimidas y pueden tolerar altas cargas, pero al alcanzar temperaturas superiores a los 150 ºC no son capaces de proteger la superficie, pero al reducir la temperatura se recuperan. La quimosorción que se origina bajo la acción de las fuerzas químicas entre el metal y las moléculas del aditivo adsorbido es irreversible y como resultado surgen enlaces químicos resistentes al formarse un nuevo compuesto sobre las superficies del metal.


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Los aditivos antidesgaste reducen el desgaste de las superficies ante cargas moderadas y casi no reducen la destrucción de las piezas durante el régimen de agarrotamiento. La naturaleza del desgaste en el régimen de fricción no es idéntica y para reducirlo se requieren aditivos de diferentes acciones funcionales contra el desgaste surgido como resultado de la interacción molecular y contra el enganche mecánico o engrane de los picos de las microrugosidades. El mecanismo de acción de los aditivos de extrema presión consiste en que estos compuestos activos con relación a los metales de las superficies reaccionan a elevadas temperaturas de contacto formando nuevas fases con propiedades físico-mecánicas variadas. Estas capas formadas evitan el trancamiento de las superficies debido a que su esfuerzo al cizallamiento y su resistencia son menores que las de las superficies metálicas contiguas. El aditivo se activa a las temperaturas del contacto de las superficies microscópicas y no debe ser agresivo con el metal a temperaturas moderadas. e) Aditivos antiespumantes. Durante el funcionamiento de los motores de combustión interna y en las cajas de velocidades mecánicas y automáticas pueden surgir condiciones para la formación de espuma, en estos casos, es necesario que una vez formadas las burbujas de aire, estas desaparezcan en el menor tiempo posible. La presencia de aditivos polares con alto peso molecular estabiliza la espuma, al propiciar una envoltura más consistente de la burbuja de aire por el lubricante. La espuma en el lubricante en servicio. 1-Impide el funcionamiento normal de las bombas de aceite provocando una lubricación deficiente de las piezas en contacto. 2-Además acelera la oxidación del lubricante al aumentar el contacto entre el oxígeno del aire y el aceite. El mecanismo de acción de este aditivo consiste en disminuir la tensión superficial del aceite para reducir la formación de espuma y si se forma, minimizar su tiempo de duración. V.4-Especificaciones internacionales de los aceites para los motores diesel y de gasolina (4 tiempos). Para facilitar la identificación y aplicación de estos lubricantes se definen 4 especificaciones que resumen las características de estos aceites, estas son: • Por su viscosidad según SAE (ver epig. 2.4.3) • Por el tipo de servicio según API (ver epig. 2.4.3) • Especificaciones militares según MIL-L • Especificaciones civiles: Caterpillar, Ford, GM, etc. 3 - Especificaciones militares MIL


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Son especificaciones de lubricantes detergentes para el ejército americano, generalmente seguidas en Europa, primero en el plano militar por las naciones del Pacto Atlántico y después de una forma más limitada en el campo civil. 5- Especificaciones civiles Como su nombre lo indica, obedece a productores de automóviles, de equipos industriales y a asociaciones internacionales no relacionadas anteriormente. Tabla 5.1 Algunas especificaciones civiles

Fabricante Equipos

Caterpillar Lubricantes para equipos construidos por la misma marca

Comité de Constructores de automóviles del Mercado Común (CCMC)

Desarrolló diferentes especificaciones para aceites de motores de combustión interna, conforme a las exigencias y particularidades de los motores de construcción europea en su época.

Asociación Europea de Constructores de Automóviles (ACEA)

Desarrolla nuevas y más exigentes normas o niveles técnicos para los lubricantes de motores. Sustituye a la anterior CCMC, vigente desde enero 1996.

La ACEA no acata las especificaciones americanas porque no proporcionan la adecuada protección a los motores europeos. La ACEA garantiza a los consumidores de lubricantes una mayor fiabilidad y calidad de los aceites.

Tabla 5.2 Especificaciones de ACEA ACEITE PARA MOTORES DE GASOLINA A1 Nivel de calidad para bajas viscosidades con ahorro de combustible A2 Muy buena calidad estándar. Aceites para uso normal A3 Calidad superior. Aceites para servicio riguroso con intervalo de

cambios de aceites prolongados

ACEITE PARA MOTORES DIESEL LIGEROS (Turismo) B1 Nivel de calidad para bajas viscosidades B2 Muy buena calidad estándar. Aceites para uso normal B3 Calidad superior. Aceites para servicio riguroso con intervalo de

cambio prolongado

B4 A partir de 2006 ACEITE PARA MOTORES DIESEL PESADOS E1 Aceite de calidad general E2 Aceite de calidad general superior E3 Aceite de calidad optima E4 Aceite de calidad futuro, de baja emisión, nivel EURO-2 y posteriores Comparación según ACEA de sus especificaciones con la API


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En la gráfica siguiente se realiza la comparación, nótese que siempre la ACEA está más a la derecha de cada cuadro. ACEA es más exigentes que API debido entre otras cosas a las exigencias ambientales Tabla 5.3 - Comparación entre ACEA Y API

ACEITE PARA MOTORES DE GASOLINA EXIGENCIAS POCO

SEVERAS EXIGENCIAS SEVERAS EXIGENCIAS

MUY SEVERAS API SF SG SH SJ ACEA A1 A2

A3

ACEITE PARA MOTORES DIESEL EXIGENCIAS POCO

SEVERAS EXIGENCIAS SEVERAS EXIGENCIAS

MUY SEVERAS API CC CD CF CG CG-4 ACEA B1 B2 B3

Tabla 5.4- Legislación ACEA ACEA Legislación Vigencia NOx PM E3 Euro II 1998 7 0.15 E5 Euro III 2000 5.0 0.10 E7 Euro IV 2005 3.5 0.02 Euro V 2008 2.0 0.02

PM – Partículas de hollín. 5.5 Legislación API API Legislación VIGENCIA NOx PM CG-4 ‘Tier 0’ 1996 6.8 0.14 CH-4 Tier I 1998 5.4 0.14 CI-4 Tier II 2002/4 3.4 0.04 PC-10 Tier III 2007-9 1.6 0.014 Tier III 2010 0.27 0.014

V.5- Lubricación de MCI de 2 tiempos (Two Stroke Cycle = TSC). Los MCI de 2 tiempos se pueden encontrar en motocicletas, unidades generadoras de energía, tractores pequeños, motores fuera de borda, apisonadoras y gatos para el mantenimiento de vías férreas, etc. Los aceites para MCI de 2 tiempos de motocicletas cumplen con los requerimientos de ISO (International Standard Organization) y JASO (Japanese Automotive Standard Organization). Los motores de 2T realizan las cuatro fases del ciclo en solo dos carreras del pistón: 1- Compresión de la mezcla - admisión en el carter. 2- Expansión – escape – transferencia de la mezcla al cilindro.


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El motor de dos tiempos solo necesita de dos carreras para cumplir con un ciclo, en donde en una de ellas produce trabajo. La lubricación se lleva a cabo con aceite mezclado con el combustible en determinada proporción que varía según la cilindrada del MCI por ejemplo: VC < 500 cc ⇒ 25: 1 VC > 500 cc ⇒ 50: 1 VC > >>500 cc ⇒ 100: 1 Una vez que el combustible se evapora en el carburador, este aceite pasa con él al cárter en forma de gotas muy pequeñas y se deposita allí en forma de película en todas las superficies internas, lubricando los cojinetes principales y de cabeza de biela y la parte inferior de las paredes del cilindro. El aceite se acumula en el cárter hasta que todas las superficies estén cubiertas y el exceso va a la cámara de combustión donde también recubre todas las superficies, lubrica la parte superior del cilindro y quemándose con la gasolina durante la carrera de expansión. El aceite empleado debe poseer buena miscibilidad con el combustible y baja formación de humo, buenas propiedades lubricantes absorbentes y además quemarse en la cámara de combustión sin dejar depósitos indeseables o de lodos. La mayoría de estos motores están proyectados para funcionar con carburantes de 70 octanos, preferiblemente exentos de plomo porque este tiende a producir depósitos de plomo metálicos y si se forman en la bujía producirá fallos en el salto de la chispa (preignición). No deben usarse aceites con aditivos metálicos ya que cuando se queman, muchos aditivos se descomponen formando depósitos metálicos. Por regla general prevalecen condiciones de lubricación por película límite, se necesita emplear un aceite de alta viscosidad que a la vez sea volátil para que se queme fácilmente en la combustión. Los nafténicos son volátiles, forman depósitos pequeños debajo del pistón o en cualquier otro punto del cárter y un carbón ligero en la cámara que tiende a eliminarse por el escape en vez de depositarse en la cabeza del cilindro. Sin embargo en motores de muy alta potencia pueden evaporar tan rápido que provoca desgaste muy acusado de éste y de los aros. Los aceites parafínicos no son volátiles (son los de mayor punto de inflamación) y tienden a dejar depósitos pegajosos y tenaces en la parte inferior del cilindro y otros duros de carbón en la cabeza del pistón. Por el contrario conservan sus propiedades lubricantes a temperaturas bastantes superiores que los que resisten otros aceites (son los usados en los MCI de 2 tiempos). A veces con proporción aceite –gasolina normal el motor tiende a formar humos, el deposito de carbón en la cámara es pegajoso y la bujía se humedece, en este caso ha de cambiarse el aceite pero no sin antes probar con una bujía más caliente.


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Para motores que funcionan en régimen normales es adecuado un SAE 40 mientras que aquellos que se someten a elevada compresión necesitan lubricante SAE 70. Clasificación: a) Según ASTM (antes de 1989). � Enfriados por aire : TSC- 1, 2, 3 Donde: 1, 2, 3 –niveles de calidad incrementados. � Enfriados por agua: TSC - 4

B) Según API (Adoptada a partir de 1989, esta clasificación es compatible con los lineamientos de la ISO).

� Enfriados por aire: TA, B, C Donde: A, B, C –niveles de calidad incrementada.

TA = TSC-1, TB = TSC-2 (Se recomiendan en motores de baja severidad, VC < 500 cc ⇒ 25: 1, pueden contener cenizas)

TC = TSC – 3 (Mayor severidad, VC > 500 cc ⇒ 50: 1, contienen cenizas). � Enfriados por agua: ( w - water )

TD = TCW (Aceite sin cenizas) TC-W II (Para motores marinos fuera de borda) (La formulación de estos aceites tienen que cumplir con las normas NMMA (National Marine Manufacturers Association).

Tabla 5.6- Evolución de los TC-W

TC-W 1960 -1988 TC-WII 1988 -1995 TC-W3 1992 -1996 “Recertified” TC-W3 1996 -2004 New “Recertified” TC-W3 2004 -

Las mejoras se concentran en detergencia, lubricidad y pegado de aros.

Ejemplos: 1- Castrol Super Outboard Plus API TC – W II (TSC- 4). Es un aceite de la Firma Castrol nominado Super outboard, para MCI de 2 tiempos fuera de borda, enfriados por agua, tantos para los que utilizan sistemas de lubricación de premezcla (premix) en el tanque de gasolina como para los dotados de sistemas de inyección de aceite (automezcla o automix ) y pueden emplearse en proporciones de mezcla 50 : 1 2- Castrol Super TT API TC, JASO 2T FB Aceite para motores de 2 tiempos, enfriado por aire mayor severidad (especialmente para motores de gran potencia sean del tipo con inyección de aceite o lubricados con aceite mezclado con gasolina), VC > 500 cc ⇒ 50: 1. 3-MOTOLUB 2-TS API- TC y JASO FB


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Aceite de la Firma Cubalub, motores de 2 tiempos, enfriado por aire, mezcla 1: 50 (20 ml por litro de combustible según Cubalub, aceite base parafínico, viscosidad 7 cSt a 100 0C (corresponde con un SAE 20)). Cando se usa MULTI-B 40 (Cubalub) en los MCI de 2 T (TSC) deja depósitos en la cámara de combustión y en las bujías (perlado de la bujía), ya que este aceite es para MCI de 4 T y tiene aditivos metálicos (detergentes). El MULTI-B 40 (TBN = 3.5 mg de KOH / g) es mejor su uso en motores de 2T que un Serie 3-40 (TBN = 10 mg de KOH / g) ya que tiene un menor TBN y por lo tanto menos aditivos metálicos. Nota: Algunas proporciones mezcla aceite gasolina. 1:10 ⇒ 100 ml de aceite por 1000 ml de gasolina --------- Ej. Maraven 2T. 1:15 ⇒ 67 ml de aceite por 1000 ml de gasolina. 1:18 ⇒ 56 ml de aceite por 1000 ml de gasolina. 1:20 ⇒ 50 ml de aceite por 1000 ml de gasolina. 1:25 ⇒ 40 ml de aceite por 1000 ml de gasolina. 1:30 ⇒ 33 ml de aceite por 1000 ml de gasolina. 1:33 ⇒ 33 ml de aceite por 1000 ml de gasolina 1:40 ⇒ 25 ml de aceite por 1000 ml de gasolina. 1:50 ⇒ 20 ml de aceite por 1000 ml de gasolina --------- Ej. Castrol Super TT 1:100 ⇒ 10 ml de aceite por 1000 ml de gasolina---------Ej. SIL-HRC Competition. Una onza fluida es igual a 28,40909 ml Tabla 5.7 Clasificación JASO.

GRADOS DE CLASIFICACIÓN

CALIDAD DE LOS ACEITE

JASO FA: Aceite de motor con el rendimiento mínimo necesario

Lubricidad y limpieza de motor adecuada; existe acumulación de depósitos de carbón y generación de humos

JASO FB: Superior a FA en lubricidad y poder detergente

Buena lubricidad y limpieza mejorada del motor; persiste la acumulación de depósitos de carbón y generación de humos

JASO FC: Superior a FA y FB todas las áreas de rendimiento.

Lubricidad muy buena y mejor limpieza de motor; reducción significativa de depósitos de carbón y generación de humos

Lubricante FC + Motor en excelente condición, supera a la calidad anterior en dos o más áreas de rendimiento.

El motor de 4T en la motocicleta. En la mayoría de los casos, el mismo aceite del motor lubrica la transmisión y el embrague. Especificaciones JASO 4 T. Desempeño en el motor API SE, SF, SG, SH, SJ + ILSAC GF-1, GF-2 + ACEA A1, A2, A3 +


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CCMC G4, G5 Fricción JASO JASO MA (alta fricción) JASO MB (baja fricción) Los aceites para MCI de 4 tiempos de motocicletas cumplen con los requerimientos de API y ACEA. (Ejemplo: de Repsol 4T sintético 10W40 API SG, JASO T-903-98 type ma). Tabla 3.8 - MCI de 2 tiempo vs 4 4iempo de motocicletas

Factores 2T 4T Costo Bajo Alto Simplicidad Si No Peso Bajo Alto Relación Potencia/Peso Alta Baja Relación Potencia/Cilindrada Alta Baja Arranque en frío Fácil Buena Economía de combustible Pobre Buena Emisión de hidrocarburos Alta Bajo Emisión de humo Alta Bajo Ruido Alta Bajo

Nota: En las motocicletas además existen otros lubricantes como: 1- Aceites de amortiguadores en horquillas telescópicas de motos. Con nivel de calidad ISO 6743. 2- Aceite para la transmisión (caja de cambios) de motos de 2 T (ej. Castrol MTX Light SAE 10W 30 SF - SE, viscosidad 10 cSt, VI = 140). 4- Lubricantes (en aerosol o spray) para cadenas de motos. ¿Por qué el aceite de MCI de 4T de motocicleta es diferente al usado en el automóvil? R/ Porque además de lubricar el motor lubrica la transmisión y por lo que tanto tiene sus especificaciones. V.6. A - Lubricación de MCI marinos. Los motores de grandes dimensiones están diseñados para trabajar con combustibles de mala calidad, usan combustible residual (fuel oil) de alta densidad (hasta 0,99) y alto contenido de azufre (4-7%) Estos motores tienen 2 tipos de diseños. 1-Motor de pistón directo o de tronco. 2-Motor de cruceta. El motor de pistón de tronco es idéntico a los MCI convencionales, mientras que el de cruceta tiene una segunda biela que aumenta la carrera del pistón para aumentar la potencia del mismo. El motor de pistón de tronco tiene un sistema de lubricación igual que el de los automóviles, solo cambia el tipo de lubricante y los aditivos.


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El motor de cruceta tiene un sistema de lubricación más complejo y utiliza lubricantes de distintas propiedades. Estos tienen el cilindro y pistón aislado del cárter, lo que implica que la contaminación producida en los cilindros no pasa al cárter. Son motores de 2 tiempos. El aceite es alimentado al cilindro en gotas por lubricadores que generalmente están entre los 2 aros superiores. Los aceites marinos se clasifican en: a- Aceites de cárter (usados en los cárteres de los motores de pistón de troncos y de cruceta) b- Aceites de cilindro (usados en los cilindros de los motores de cruceta) Los aceites de cilindro se inyectan por una tobera o inyector directamente dentro del cilindro, debido a que el combustible de estos motores tienen 4-7 % de azufre (por esta razón estos aceites tienen un TBN 70 – 80), para poder neutralizar los ácidos, estos aceites se queman en la cámara. Un motor grande convencional de 20 000 HP , con consumo de combustible de 75 Tn y un contenido de azufre de 4 % , siendo el peso de azufre quemado de 3 Tn , si todo ello se convierte en ácido sulfúrico daría como resultado 10 Tn de ácido altamente corrosivo. El hecho de que el aceite de 70 TBN únicamente pueda neutralizar unos 30 kg de ácido al día, al quemarse el aceite en el motor del cilindro ayuda a la no formación de ácido sulfúrico. Propiedades de los aceites de MCI para los grandes motores diesel de cruceta: • Viscosidad adecuada. • Buena estabilidad a la oxidación. • Baja volatilidad (alto PI). • Alta alcalinidad (alto BN) • Antidesgaste. • Baja formación de carbón para mantener limpia las lumbreras. Nota. Una propiedad importante en los aceites de cilindro es la extendibilidad, que no es más que el aceite tiene que fluir tanto a lo ancho como a lo largo del cilindro cubriendo por completo la superficie de trabajo. Ejemplo de aceites marinos: a) Aceite de cárter para motores de cruceta: Castrol Marine CDX 30 (SAE 30) TBN 5 b) Aceite de cilindro para motores de cruceta: Castrol Marine Cyltech 80 (SAE 50) TBN 80 c) Aceite de cárter para motores de pistón de tronco: Castrol Marine MLC 30 (SAE 30) TBN 12 API –CD y MIL-L 2104C. d) Aceite de cárter para motores de pistón de tronco: Castrol Marine SMS (Seamax Super) 12 (SAE 15W /40) TBN 12 (sintético). Notas: Un barco utiliza 15000–20000 litros de aceite, el aceite cuesta 2 USD el litro, la periodicidad de cambio 3000 – 4000 horas.


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Un motor marino puede tener 20000 HP con 6 cilindros. (Actualmente (16 junio 09) el motor más grande del mundo tiene 108 920 HP, 14 cilindros, largo de 25, 9 metros, altura de 10, 9 metros, pesa 2300 toneladas (es similar al desplazamiento de un barco pequeño)) Un aro cuesta 200 USD, un pistón 12000 – 15000 USD, una camisa 120000 – 200000 USD. A diferencia de lo que ocurre con los lubricantes para automóviles, para los lubricantes marinos no existe una especificación internacional que defina el nivel de desempeño requerido para obtener lubricantes marinos adecuados para el servicio. La etapa final para cualquier formulación experimental es un prueba (test) en servicio real, habitualmente excediendo las 4000 horas, llevado a cabo bajo la cercana supervisión del fabricante del motor. Si el fabricante considera que la prueba ha sido satisfactoria de acuerdo a sus propios criterios entonces este emite una carta donde manifiesta su aprobación para el uso de ese lubricante en sus motores. Aditivos de los aceites para motores marinos o Antioxidantes. o Alta reserva alcalina. o Anticorrosivos. o Antidesgastes. o Detergentes. o Dispersantes o Depresores de punto de congelación (escurrimiento). o Antiespumantes V.6. B- Aceites para MCI diesel de locomotoras. Los lubricantes que se emplean en las locomotoras son diferentes aceites, grasas, grafito usados separadamente o en combinación. Cada uno de estos lubricantes ofrece ciertas ventajas sobre los demás para la lubricación de las distintas piezas de los mecanismos de una locomotora. a- Ferrocarril SAE 40 de Cubalub, para motores diesel de locomotoras que posean cojinetes con revestimiento de plata, posee aditivos altamemente detergente, dispersante, antioxidante, antidesgaste y anticorrosivo. Nivel de calidad API CD y EMD de la General Motors. Capacidad del cárter de una locomotora está en relación con la potencia (0.5 -1 litros por HP, si es de 1000 HP la capacidad del cárter puede ser entre 500 y 1000 litros de aceite) ¿Qué se hace con el aceite de los barcos y las locomotoras cuando hay que cambiarlos? R/ Se quema en hornos V.7- Influencia del lubricante en la formación de l os depósitos en los motores de combustión interna.


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En la mayoría de los motores se forman depósitos carbonosos que reducen: su vida útil, fiabilidad y economía de su trabajo. Estos depósitos afectan el proceso de combustión, aumentan el desgaste general del motor y pueden romper sus piezas. Por la influencia en el funcionamiento del motor, los depósitos se dividen en 4 grupos. División de los depósitos por grupos. 1. Depósitos que interfieren la circulación del aceite por acumulación de los

mismos en la malla del colador del cárter, colectores de aceite, radiadores e intercambiadores de calor y canales o conductos de aceite. Pueden ocasionar la fusión de los cojinetes y el desgarramiento y el atascamiento de los pistones de los cilindros.

2. Depósitos capaces de romper prematuramente algunas piezas, tales como: los

depósitos en las zonas de los aros del pistón que provocan el atascamiento y quemado posterior de los aros y los depósitos en los vástagos y cabezas de las válvulas que provocan el atascamiento y posterior quemado de las válvulas.

3. Depósitos que reducen la potencia del motor y su posterior deterioro: las lacas

en la falda del pistón que puedan ocasionar su atascamiento en el cilindro, depósitos que tupen los anillos rascadores de aceite y las costras en la cámara de combustión que posibilitan las pérdidas de potencia, surgimiento de detonaciones y preignición de la mezcla.

4. Depósitos no peligrosos para el funcionamiento del motor pero que originan

efectos indeseables: depósitos en las tapas de los balancines y de distribución, depósitos en los filtros de aceites y en los múltiples de admisión y escape y en el sistema de ventilación del cárter.

Estos tipos de depósitos se originan durante el funcionamiento del motor a bajas y medias temperaturas del sistema de enfriamiento. Los depósitos a temperaturas bajas se originan generalmente a causa de la poca estabilidad del aceite. Cuando el motor trabaja con temperaturas muy por debajo de su régimen térmico parte del carbón que se forma en la cámara de combustión pasa al cárter, junto con el agua, los compuestos de plomo y las fracciones pesadas del combustible, estos productos tienden a sedimentarse y acumularse en el cárter. Los depósitos que se forman a temperaturas medias se achacan más al combustible, como consecuencia de su calidad y de combustiones incompletas. La contaminación del lubricante por el combustible y los productos de la combustión es el factor más importante en la degradación del aceite. En los motores diesel una parte del hollín que se forma por combustión incompleta del gas-oil pasa al cárter.


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En el motor de gasolina los productos de la combustión y de descomposición que pasan al cárter, se traducen en la formación de diferentes tipos de depósitos y por un desgaste acelerado del motor, esta acción es tanto más marcada cuanto peor es la ventilación del cárter, en estas condiciones puede condensar el vapor de agua de los gases de la combustión. El agua condensada disminuye la eficacia de los diferentes aditivos del aceite y se puede combinar con otros productos de la combustión para formar ácidos de bajo peso molecular, insolubles en el aceite y cuya acción corrosiva se ejerce sobre todas las piezas del motor. Cualquier tipo de combustible que pase al cárter influye decisivamente en la contaminación y futura degradación del aceite Un gas-oil con alto contenido de azufre provoca el desgaste corrosivo y forma depósitos. En una gasolina los contenidos elevados de hidrocarburos aromáticos y de tetraetilo de plomo, también pueden formar depósitos en la cámara de combustión, en otras partes del motor y las sales de plomo que fluyen al cárter se centrifugan fácilmente en las paredes del cárter y en los espacios ciegos de los codos del cigüeñal. Los compuestos halogenados (dibromuro y dicloruro de etileno), se combinan con residuos del desgaste metálico y forma catalizadores de oxidación y corrosión del lubricante. Los depósitos de carbón en las piezas del motor se clasifican en cuatro tipos: 1. Costras (sedimentos formados a temperaturas altas). 2. Coque (sedimentos formados a temperaturas altas) 3. Lacas (sedimentos que se forman a temperaturas medias) 4. Los sedimentos a bajas temperaturas 1- Costras ( a temperaturas altas): Las costras se depositan en las cámaras de combustión. Es una capa sólida preferentemente de color negro y de espesor de 200 micras hasta varios milímetros. La magnitud de la costra, su composición, estructura y propiedades dependen del tipo de motor, del régimen de trabajo, de las condiciones de temperaturas y de explotación, de la calidad del combustible y del aceite y del estado técnico del motor. La costra en los motores de gasolina está muy asociada con la gasolina etilada (etilo: radical del etano), se acumulan, en la cámara de combustión, cilindros, ranuras del pistón, válvulas y bujías. La costra recalienta las cabezas de los cilindros, elevan la exigencia del octano, dan surgimiento al preencendido, reducen la potencia del motor, aumentan el consumo de combustible y aceite y al desprenderse provocan un desgaste abrasivo y corrosivo intenso. Las mezclas ricas tienden a crear más costras. La costra en los motores diesel se sedimenta en las cabezas de los pistones, en los inyectores y en los cilindros y en las lumbreras de la admisión y escape,


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provocando en todos ellos aumento de temperaturas y tupición en los orificios del inyector. El contenido de azufre en el gas oil favorece la formación de costras. La parte oleaginosa de la costra contiene productos de la descomposición térmica de los hidrocarburos del aceite. 2-Coque o carbón ( a temperaturas altas).. Son productos de la coquificación o carbonización del combustible, del aceite y de las lacas formadas en las piezas del grupo cilindro pistón ajena a la cámara de combustión. En la composición del carbón entra el carbono y los hidrocarburos de alto peso molecular del combustible y del aceite, forman incrustaciones hasta de 200 micras y más y presenta color negro. 3-Lacas ( a temperaturas medias). La laca es un depósito de capa fina que se adhiere o pega a las superficies de las piezas del motor, en los aros, faldas y paredes interiores del pistón, en las bielas, cojinetes, etc., tienen una superficie brillosa y suave de color amarillo cobre y carmelita hasta negro. Estas lacas tienen diseminadas partículas de carbón que le dan una cierta superficie rugosa y están compuestas por carbonos y carboides, residuos de aceites, gomas y resinas, asfaltenos y óxidos, aditivos del aceite y del combustible. 4-Sedimentos ( a temperaturas bajas). Son sustancias pastosas, pegajosas, de color gris-carmelita hasta negro que se sedimentan en el cárter, filtros y conductos del aceite. Son una emulsión de aceite y agua contaminada por diferentes suciedades (mezcla de productos parcialmente quemados de la combustión, óxidos, polvo, etc.). La entrada del agua o vapores al cárter es la causa fundamental de la formación de sedimentos. Cuando el filtro de aceite se tupe se bombea aceite sucio al motor. Estos sedimentos hacen que empeore rápidamente la calidad del aceite fresco. Una ventilación al cárter deficiente acelera la formación de sedimentos. Cualquier régimen de trabajo del motor que disminuya su temperatura de funcionamiento favorece la formación de sedimentos. Los motores diesel se contaminan (sedimentan) mucho más que los motores de gasolina, esto se relaciona porque en los motores diesel siempre hay más flujo de gases de la combustión al cárter. Resumiendo: La presencia de hollín, azufre y altas temperaturas son los aspectos que más inciden negativamente en el comportamiento de los MCI diesel. La presencia de lodos, lacas, barnices y altas temperaturas son los aspectos que más inciden negativamente en el comportamiento de los MCI gasolina. Nota: Barniz- película delgada, insoluble, no limpiable. Depósitos que se presentan en las partes interiores del motor, como resultado de la oxidación y polimerización del combustible y el lubricante. Pueden provocar el atascamiento y mal funcionamiento de algunos componentes. Similar a las lacas pero más suave. V.8- Trabajos de mantenimiento en el sistema de lub ricación de los motores.


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El objetivo fundamental de estos trabajos es la ejecución oportuna y cuantificada en todo lo que concierne a la lubricación del motor, en velar tanto por la calidad de la lubricación deseada como por la calidad del lubricante. V.8.1- Factores que afectan la vida útil de los aceites en servicios . Entre los aspectos que propician una mayor duración de los aceites dentro del motor se pueden señalar: � Uso de básicos de excelente calidad (sintéticos). � Exista consumo natural de aceite para que haya renovación (el relleno de

aceite fresco recupera las cualidades perdidas y diluye la contaminación). � Mantener los filtros de aire limpio y hermético.

El 85 % de los contaminantes entran por el filtro de aire. El 90 % del desgaste abrasivo se debe a la contaminación y la contaminación es la causa del 85 % de los fallos de raíz.

� Mantener un filtrado eficiente del combustible y del aire que penetra en la cámara de combustión.

� Lograr que el aceite se mantenga lo más limpio y seco posible en el sistema. � Lograr un filtrado eficiente del aceite en el motor. � Uso de combustibles de buena calidad.

Diesel con bajo contenido de azufre. Gasolina con octanaje apropiado.

� Minimizar el pase de gases de la cámara de combustión al cárter. � Minimizar el tiempo de trabajo en baja � Minimizar el remolcar otros equipos o remolques en equipos no diseñados

para esos fines. � Que no exista pase de agua del enfriamiento al cárter del motor. � Mantener una proporción de aire combustible apropiada. � Mantener adecuadamente calibrado el motor de manera general tanto la

holgura de las válvulas como el tiempo en el caso de los motores de gasolina.

� Mantener siempre la temperatura de trabajo en el motor en el rango de diseño, manteniendo siempre en funcionamiento los termostato de los sistemas de refrigeración y garantizando la limpieza de los mismos evitando (o eliminando cuando existan) las incrustaciones. En ciudad el motor trabaja en baja y a baja temperatura, lo que proporciona la condensación de los gases de la combustión (combustibles, combustibles parcialmente quemados, vapor de agua), mezcla rica, se ensucia más el motor, contamina más. En carretera el motor se calienta más ya que trabaja a más velocidad, a altas temperatura se incrementa la viscosidad por oxidación del aceite, aparecen compuestos ácidos (cojinetes Cu-Pb))

� Eliminar el humo. El humo es una tragedia para el motor ya que contamina el aceite, ensucia los filtros, atasca los aros y aumenta el consumo de combustible en un 10%.

� Diagnosticar el filtro de aceite lo que se puede hacer: • Tomando muestras de aceite antes y después del filtro para determinar el

grado de retención de partículas contaminantes.


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• Por la caída de presión. V.8.2- Parámetros y operaciones de mantenimiento té cnico y diagnóstico del sistema de lubricación. a) Operaciones de mantenimiento. � Inspección visual de integridad y fijación de los diferentes elementos del

sistema de lubricación. � Inspección visual de salideros y nivel de aceite. � Monitoreo de temperatura y presión de aceite. � Rellenos de aceites. � Diagnóstico del aceite. � Cambio de aceite por diagnóstico o por planificación. � Mantenimiento, diagnostico y cambio de filtro.

Al limpiar los filtros soplarlo de adentro hacia afuera, lo contrario lo que hace es fijar el polvo al filtro. El polvo al ir saturando (tupiendo) el filtro ⇒entra menos oxígeno a la combustión por lo tanto la mezcla más rica ⇒ más carbón, mas dilución, etc.

� Mantenimiento y diagnostico a la bomba de aceite. b) Operaciones de diagnóstico. Para realizar el diagnóstico del sistema de lubricación del motor se utilizan parámetros de diagnóstico como: 1- La hermeticidad. 2- Nivel de aceite. 3- La presión. 5- La temperatura del lubricante. 6- El consumo de aceite del motor. 7- El diagnóstico del aceite. � La hermeticidad. Es necesario comprobar si realmente se consume o si se bota por falta de hermeticidad � Nivel de aceite. El nivel se comprueba con la varilla de medición o por algún aditamento que posea el motor, el equipo en posición horizontal y después de haberse apagado el motor al transcurrir de (2 - 5) minutos. � La presión. Se comprueba después de verificar el nivel en el depósito. Se arranca el motor y se espera que alcance el régimen térmico y se diagnóstica en ralenti y a frecuencia media de giro del motor. Los valores de presión varían para cada motor. En ralentí la presión no debe ser menor de 70–100 kPa (0,7kgf / cm 2), lo normal es 100 kPa (1 kgf /cm 2), y en frecuencia media de giro debe tener más de 300 kPa (3 atm). Análisis de la lectura del manómetro


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1- Si el manómetro marca baja presión las causas pueden ser: • Aceite diluido. • Baja viscosidad. • Temperatura excesiva (baja viscosidad). • Filtro de aceite sucio (la obstrucción disminuye la cantidad de aceite que pasa

al sistema). • Bomba de aceite dañada, tuberías rotas, etc. • Falta de aceite. • Desgaste de los pares de fricción (el exceso de holgura permite pasar más

aceite libremente). 2- Si el manómetro marca alta presión las causas pueden ser: • Elevada viscosidad. • Mucho aceite. • Mala regulación de la bomba. • Aceite muy viscoso. • Aceite frío lo que dificulta la circulación por los conductos. • Válvula de descarga que no funciona y no limita la presión. • Conductos obstruidos 3-Si el manómetro marca cero presión las causas pueden ser: • Avería en el manómetro. • Falta de aceite en el cárter. • Filtro obstruido por suciedad (se va por el by pass). • Bomba funciona mal debido a rotura del árbol o engranajes. • Juntas con fugas. • La válvula de descarga cierra mal por rotura del muelle. . � La temperatura del lubricante. Se comprueba mediante termopares en el depósito de aceite, algunos motores garantizan el control permanente de este parámetro. Temp. = 85 ± 2oC � El consumo de aceite del motor. Se controla mediante métodos estadísticos. Es necesario comprobar si el consumo es natural o por alguna anomalía. ¿Cuáles son las posibles causas de la caída de pres ión del aceite? R / En funcionamiento normal del vehículo, el aceite juega un papel importante con respecto a la estanqueidad entre la cámara de combustión y el cárter y es la presión del aceite la que mide la calidad de dicha estanqueidad. Una caída anormal de la presión del aceite puede deberse a una disminución de su viscosidad o simplemente por falta de aceite en el sistema de lubricación (provocada por la fuga de aceite, por el consumo excesivo, o por un fallo de la bomba que lo hace circular). El desgaste de las piezas mecánicas también puede ser la causa de una caída de la presión. � En la disminución de la presión del aceite en el sistema de lubricación

influyen: � El desgaste del motor.


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� La calidad del lubricante. � Las irregularidades propias del sistema (en la bomba, en las válvulas del

sistema de lubricación o en los filtros). V.8.3 Causas para la reposición de las pérdidas y c ambio del lubricante en los motores de combustión interna. Durante la explotación de los motores se hace necesario controlar de manera sistemática el nivel en el cárter o depósito de aceite. Este control permite valorar la calidad del lubricante así como velar por la can tidad en el depósito , por lo tanto es importante conocer las causas que implican el relleno o el cambio del lubricante , estas causas pueden agruparse en: • Pérdida de la calidad del lubricante durante el trabajo del motor →cambio. • Disminución de su cantidad en el depósito →relleno. • Disminución de la presión →relleno o cambio. � Las pérdidas de la calidad se derivan de varios fac tores, ellos son: I. La contaminación y/o degradación del aceite. El aceite realiza la función de

mantener limpia las piezas y arrastra las partículas que se desprenden de las piezas del motor para dejarlas en el filtro. Cuando el lubricante posee más del 2% de insoluble en peso se debe cambiar.

II. El polvo y el sílice que entran por los filtros de aire dependen de las condiciones ambientales, las viales, las climatológicas y de la calidad y estado de los filtros

III. La oxidación del lubricante se forma fundamentalmente por la combinación del aceite con el oxígeno a altas temperaturas. Se debe recordar que el MCI es la máquina de oxidación ideal.

IV. La obstrucción de la ventilación del cárter. Esta surge por la acumulación de depósitos o por un mal trabajo de la válvula de ventilación. Cuando el cárter no ventila aumentan: la presión dentro del depósito (aumenta la contaminación con agua y combustible, ya que al aumentar la presión aumenta la temperatura de ebullición por lo que se necesita más calor para que se evaporen los líquidos. Los vapores al llegar al cárter como necesitan más calor para mantener su estado de vapor se condensan), la tendencia a la oxidación del lubricante y las pérdidas por salideros.

V. La dilución con productos de la combustión. Se produce por el paso al cárter (fugas de gases al cárter) de las fracciones pesadas (Tp90) del combustible que no se queman durante el proceso de combustión. Cuando la cantidad de combustible presente en el aceite es: � Para gasolina = 2 % en volumen del aceite se debe cambiar. � Para diesel = 5 % en volumen del aceite se debe cambiar (esto es debido

a que el diesel es más viscoso y diluye menos al aceite) � La disminución de la cantidad del lubricante en el depósito se debe:

1. Al consumo natural. 2. A la pérdida de hermeticidad del motor.

Consumo de aceite = 0,2 – 0,4 % del consumo de combustible. Relleno ≤ 15 % del volumen del aceite empleado para el cambio.


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Es importante controlar la relación entre el consumo de combustible y el de lubricante del cárter, para tenerlo como un parámetro del desgaste del motor. ¿Es normal añadir aceite nuevo al que está en uso? R/ Si. Para evitar incidentes es aconsejable revisar regularmente el nivel de aceite de su motor. Es normal que una pequeña parte del aceite que circula en el motor se queme (un motor en buen estado puede consumir entre 0.2 y 0.5 litros de aceite cada 1000 Km (1 litro cada 2000 y 5000 km.). Las adiciones sucesivas no pueden, de ninguna manera, remplazar el cambio de aceite. (Se espera que en un futuro no muy lejano que solo se rellene porque el cambio de aceite va ser con el cambio del motor). Por lo tanto, aunque sea normal que un motor consuma una cantidad reducida de aceite, que puede ser compensada por adiciones entre un cambio y otro, no es normal el añadir cantidades elevadas. Estos añadidos en exceso pueden ser debidos a: 1. Lubricantes no adaptados (demasiado fluidos). 2. Demasiado volátiles o degradados. 3. Modo de conducción. 4. Estado mecánico del motor. Nota: El aceite debe consumirse (consumo natural) algo durante su uso para que con el relleno recupere parcialmente el nivel de los aditivos perdidos y diluya los contaminantes. V.9 - Periodo de cambio del lubricante en el depósi to. La planificación del cambio del lubricante en el motor se puede realizar por: • Horas de trabajo. • Combustible consumido. • Análisis del aceite en uso. • Km recorridos.

¿Cuándo hay que cambiar el aceite?

R/ 1- En realidad el periodo de cambio viene prescrito por el fabricante del motor, empleando el lubricante recomendado y bajo las condiciones de explotación establecidas (servicio moderado o severo). Normalmente estas recomendaciones están basadas en condiciones de conducción "ideales". 2- Por diagnóstico del aceite usado. Condiciones de conducción que requieren un cambio f recuente del aceite. a- Trayectos largos a máxima velocidad. b- Los trayectos cortos son más extenuantes que los largos. c- Una conducción con parada y arranque continuados agotan el aceite con más rapidez que la conducción en autopista. d- Los combustibles de mala calidad pueden provocar la contaminación del aceite y la formación de sedimentos.


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Recomendaciones del periodo de cambio de aceite (Lca) en función de la capacidad del cárter (Cc ) cuando no se tiene información ( aceite base mineral ): • Cc < 3 litros →→→→ Lca = 3 000 – 7 000 Km • Cc = 3 − 5 litros →→→ Lca = 5 000 – 9 000 Km • Cc > 5 litros →→→→ Lca = 6 000 – 10 000 Km

V.10-Intervalo de servicio extendido (ESI = Extend Service Interval = long life). Los costos de mantenimiento pueden reducirse drásticamente extendiendo los intervalos de cambio (drenaje) de aceite. Las ventajas de un cambio de aceite extendido son obvias: 1. Menos tiempo de la máquina en el taller (menor estadía). 2. Menos empleo de mano de obra. 3. Disminución de gasto en compra de aceites. 4. Mayor uso del recurso del aceite, por lo que disminuyen los costos al comprar

menos aceite. 5. Menos contaminación del medio ambiente al manipular menos aceite. La desventaja más grave es sufrir un fallo catastrófico del motor por una lubricación insuficiente. Las flotas de vehículos a nivel internacional en la actualidad procuran la implantación del ESI, aumentando los cambios de aceite de 15 000 a más de 60 000 Km. Para implantar un ESI hay varias normas fundamentales que nunca se deben violar. � No arriesgar la garantía del motor. � Uso de filtros destinados para ESI. � Establecer un programa de análisis (diagnóstico) de aceite para establecer y

verificar los intervalos de cambio. � Usar solo aceites de MCI de la más alta calidad que cumplan o excedan los

niveles de calidad API CG-4. � Usar solo combustible diesel de bajo contenido de azufre ( que cumpla con

US-1994 (normas de emisiones ⇒⇒ S ≤ 0.05 % en un litro de combustible ) o US 1998 (⇒⇒ S ≤ 0.001 % en un litro de combustible )

� Nunca excederse del intervalo de cambio de aceite planificado. � Siempre cambiar los filtros al cambiar el aceite. � No mezclar aceite de distintas marcas. Nota: Las ppm de azufre en un litro de diesel en: California ---- 15 ppm (partes por millón) = 0.0015%= 15 mg en un litro. En el resto de los Estados Unidos ------ 500 ppm En Cuba -------- 5000 ppm Nota: Se recomienda observar el manómetro de presión de aceite cuando esté en movimiento el motor, si la presión baja a 0,7 Kg. / cm2 (10 psi (pound squere inch) = 10 libras / pulgadas 2) esto indica que el filtro de aceite esta tupido y ha entrado en el modo de derivación).


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¿Cuál es la presión internacional actual para incrementar el período de recambio? R/ Los fabricantes desean vender motores cuya frecuencia de mantenimiento sea baja, ello implica lubricantes de mayor vida útil para que el motor tenga mayor durabilidad (fiabilidad). Mack, Cummins y todos los fabricantes europeos están usando los elevados intervalos entre mantenimientos como una herramienta de marketing para vender motores Todos los fabricantes están forzando la vida útil del aceite hacia límites mayores, hasta 150.000 Km. para MB/Iveco usando aceites de calidad E4. De 60.000 Km. a 120.000 km común para los últimos vehículos de todos los fabricantes. Los fabricantes desean ir hacia 200 000 km. y más, hasta llegar a los 300 000 km. Sin embargo la mayoría estarán contentos si pueden mantener los niveles de vida útil de los lubricantes para los motores Euro IV (2005) Existe una situación de compromiso entre el intervalo de cambio del lubricante y la durabilidad del motor, pero el aceite no será más el limitante en el intervalo entre mantenimientos Los fabricantes de motores se encuentran bajo gran presión debido a los constantes requerimientos impuestos sobre los límites a las emisiones, se encuentran obligados a garantizar que los equipos de tratamiento de gases de escape funcionarán hasta 100 000 km. Esto se incrementará hasta > 200 000 km para motores Euro V (2008). Los límites químicos serán requeridos por los fabricantes para lograr cumplir los requerimientos de emisiones de los motores Euro IV. El contenido de azufre del aceite de motor debe ser reducido para evitar el envenamiento del catalizador. El nivel típico de cenizas de un aceite para vehículos diesel ligeros debe ser reducido (bajar el BN) para evitar el taponamiento de los filtros (sobre todos en los filtros de partículas). Los contenidos típicos de fósforo en los autos de pasajeros a gasolina deben ser reducidos para evitar el envenenamiento del catalizador. En un largo plazo, los fabricantes están preparados para considerar pasar de un sistema de límites químicos hacia un sistema basado en límites de emisiones V.11- Sugerencias para el cambio de aceite. A) Cambio del mismo tipo de aceite: • Quitar toda la suciedad que pueda haber alrededor del tapón de drenado del

cárter antes de sacarlo. • Al sacar el tapón del cárter no ponerlo boca abajo en el suelo donde pueda

recoger sustancias dañinas. • Drenar el motor mientras el aceite esté caliente, después de haber estado

funcionando o ponerlo en funcionamiento durante 10 minutos • Inclinar o levantar el coche con un gato a un lado de modo que todo el aceite

usado pueda salir.


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• Use la llave correcta para el tapón de drenado. • Limpie la rosca del orificio del tapón antes de volver a colocarlo para evitar la

introducción de suciedad del exterior. • Cambiar el filtro cuando se recomienda en el manual para asegurar una

duración máxima del motor y eficacia del filtro. • Asegurarse de que el orificio del respiradero esté limpio. • No limpie la varilla de inmersión usando un trapo que tenga pelusa, pues

pueden introducirse partículas dañinas al cárter. • Comprobar los niveles de aceite 2 veces, una al llenar y otra después de un

funcionamiento lento para cerciorarse de que el filtro y los pares tribológicos (de fricción ) al llenarse de aceite no han hecho descender el nivel más allá de la marca de seguridad.

B) Cambio de tipo de aceite. I- Según Arias Paz � Se hace a motor caliente al término de un viaje o por lo menos después de 10

minutos de hacer funcionar el motor. � Se vacía el cárter, con el auto en piso horizontal, hasta que quede bien

escurrido. � Se echan unos 3 litros de aceite nuevo muy fluido ( SAE 10 , contenga nafta )

para flushar el motor. � Se pone en funcionamiento el motor durante 5 – 15 minutos, para que limpie

bien las tuberías, cárter, etc., se vacía nuevamente. � Se llena el cárter con la cantidad necesaria del nuevo aceite, el aceite nuevo

se debe cambiar 500 –1000 Km, para echar la carga definitiva, que se cambiará según lo planificado.

Nunca debe lavarse el cárter con petróleo, keroseno o gasolina, porque algo quedará siempre dentro y con sus restos se diluye el nuevo aceite. Los 3 litros de aceites fluidos empleados en la limpieza pueden usarse 2 o 3 veces más. Nota: A temperatura de operación se drenará del 90 al 95 % del aceite usado, pero a temperatura ambiente solo del 60 al 70 %. II- Procedimiento para flushar los vehículos según Castrol 1. Drenar todo el aceite del carter y el filtro con el motor en caliente. 2. Una vez drenado éste, cerrar el sistema. 3. Suministrar un volumen de este producto al motor igual al mínimo permisible

del carter por la misma vía que se le suministra el aceite nuevo durante el mantenimiento.

4. Arrancar el motor y mantenerlo funcionando durante 20 min. 5. Apagar el motor. 6. Drenar nuevamente el carter inmediatamente después de apagado el motor. 7. Cambiar el filtro de aceite. 8. Limpiar la centrifuga y llenar nuevamente el carter del motor con el volumen

de aceite nuevo que se va a utilizar. Nota: El mejor producto para flushear es el propio aceite que se va a usar.


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V.12- Sistema de aplicación de lubricantes. Se emplea un sistema combinado de lubricación o sea un sistema de aplicación por circulación a presión y por gravedad, además del sistema por salpicadura. por la parte interior e inferior del block. V.13-¿Se pueden mezclar los aceites para MCI? R/ Actualmente, y salvo para casos muy específicos, como los aceites de competición, los aceites comerciales tienen una alta calidad, y se pueden emplear en cualquier modelo del mercado indistintamente. Sin embargo, normalmente no es conveniente mezclar aceites de distinto tipo, ya que sus aditivos o sus bases pueden no ser miscibles o incluso reaccionar, con lo que se arruinarían las propiedades lubricantes y se provocarían graves averías. Los aceites para motores de cuatro tiempos son específicos para ellos, ya que disponen de los aditivos precisos para sus condiciones de temperatura de funcionamiento, así como de materiales y esfuerzos. Por ello deben emplearse únicamente éstos, aunque con la viscosidad adecuada a las condiciones de funcionamiento, como pueden ser la temperatura ambiental y el tipo de conducción. No obstante todos los aceites son desarrollados pensando en la eventualidad de ser mezclados con otros aceites de marcas conocidas, independientemente del nivel de calidad API. De todos modos la recomendación es mezclar aceites de las mismas características (igual grado SAE y API), para ofrecer la misma protección del motor. El problema radica, que si ocurre un fallo (podría ser catastrófico o sea fundirse el motor) ¿De que firma es la culpa?

Similares, pero no iguales.

Una de las facetas más delicadas en el empleo de los modernos lubricantes, sigue siendo la incompatibilidad entre los diferentes tipos de aceites. En muchos casos, el uso erróneo de dos clases de lubricantes puede causar daños irreparables en un motor. Lo más acertado es no hacer ninguna mezcla de un tipo de aceite con otro y al mismo tiempo, emplear el más idóneo para cada propulsor, teniendo también en cuenta el uso que se le vaya a dar. 1. Bajo ningún concepto se puede mezclar un aceite multigrado con otro

monogrado, ya que la unión de ambos causa su descomposición química y, por lo tanto, la anulación de la lubricación.

2. Aunque la viscosidad de dos aceites sea diferente, son perfectamente compatibles si su base es mineral. Lo único que ocurre al mezclarlos es que varía su viscosidad.

3. Los modernos aceites con base sintética suelen ser multigrado; sin embargo, no son compatibles con los lubricantes de iguales características pero minerales. Una vez mezclados, se descomponen mutuamente.

4. En el caso de los lubricantes semisintéticos, se produce la misma incompatibilidad que con los sintéticos y los de base mineral. Bajo ningún concepto se pueden combinar.


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5. Aunque no sea muy ortodoxo, cabe la posibilidad de combinar dos lubricantes sintéticos de diferentes viscosidades. Lo único que puede ocurrir, es que se formen algunos residuos químicos en el cárter.

6. La combinación de aceites minerales monogrados de diferente viscosidad es perfectamente compatible. Incluso, si son de diferente fabricante, su mezcla no origina ningún problema.

7. En el caso de dos lubricantes especialmente formulados para competición, no es aconsejable su unión con aceites de similares características pero de uso normal.

¿Se pueden agregar otro producto al lubricantes (aditivos comerciales)? R/ El agregar aditivos al aceite no solo puede desbalancear el balance exacto de sus aditivos sino que es probable que dañe el motor que quiere proteger. Los fabricantes de automóviles seleccionan el lubricante adecuado, luego de exigentes ensayos en bancos de pruebas y en pruebas de más campo.

V.13- Consejos para el mantenimiento.

La duración del aceite lubricante de un motor térmico, es decir, su vida útil, depende directamente.

a- Del diseño del motor. b- La calidad del lubricante utilizado. c- La calidad del combustible utilizado d- El mantenimiento de la maquina. e- Y las condiciones de operación de la misma. Entonces:

• Prestar atención y cuidados a los filtros y tomas de aire del motor, para prevenir la entrada de polvo y otras partículas al motor.

Según estudios realizados en La Universidad de Oklahoma, establece que en un sistema común de lubricación pueden ingresar de 10 - 100 millones de partículas mayores de 10 micras en un minuto. La vida de una máquina depende de una película menor de 10 micras. Por cada particular que ingresa se produce 10 más entre las que se dividen y las que se generan por el desgaste. El ojo humano solo puede ver partículas mayores de 40 micras.

• Dejar calentar el motor suficientemente antes de aplicar cargas pesadas o pedirle rendimiento próximo al 100%.

Al arrancar aplicar el concepto del minuto de oro, un arranque en frío equivale a 400 arranques en caliente.

• De la misma forma, evitar parar el motor del vehículo repentinamente tras un gran esfuerzo que pudiera provocar el calentamiento excesivo del mismo. Servirá con mantenerlo un minuto a bajo rendimiento antes de detenerlo. En zonas delicadas, como válvulas, turbo compresores, etc podría llegar a dañarse gravemente.


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• Sustituir el aceite lubricante y filtro o filtros según los intervalos recomendados por el manual del operador, respetando también los plazos temporales, a pesar de no haber alcanzado las horas de trabajo o Km mínimos para ese plazo. Los aceites lubricantes también pierden cualidades por el paso del tiempo.

• Mantener el depósito o depósitos de combustible llenos aún cuando la máquina esté sin funcionar. Esto evitará posible contaminaciones con agua por condensación dentro del mismo depósito, especialmente en zonas con gran diferencia de temperaturas entre el día y la noche.

• Asegurar un adecuado mantenimiento del sistema de refrigeración del motor, mediante el control del nivel del líquido refrigerante, de los radiadores, control de fugas, etc.

• Cumplir los cambios de aceites lubricantes, engrases y filtros en las condiciones de higiene que impidan al máximo la entrada de polvo u otras partículas dañinas al motor, durante el proceso de sustitución o comprobación.

El cumplimiento de todos de las reglas antes mencionadas para la lubricación traerá concibo resultados satisfactorios como son: � Aumenta la potencia del motor, mejorando el rendimiento mecánico � Facilita el arranque en frío, pues por efecto de las menores perdidas por

rozamiento se pude alcanzar más fácilmente la velocidad necesaria de rotación.

� Se reduce el desgaste de los cilindros por la más rápida intervención del aceite en la camisa durante el periodo de arranque.

Cuando se usan aceites muy fluidos: � Hay mayor consumo de aceite � Hay mayor posibilidad de gripado � Pueden haber valores de presión insuficientes.

Sugerencias para obtener el mayor provecho de su lu bricante. � Vea el tipo de lubricante que debe de usar en el manual de su vehículo. � Siga las recomendaciones del fabricante en cuanto el cambio de aceite. � Utilice únicamente la categoría API recomendada: 'S' para motores a gasolina

y 'C' para motores a diesel. � Seleccione la viscosidad SAE correcta. � Si por algún motivo debe mezclar marcas de aceite, use el mismo grado de

viscosidad y categoría API a fin de mantener el buen rendimiento. � Deseche adecuadamente el aceite usado. Si necesita asistencia comuníquese

con la estación de servicio o el centro de reciclaje de su localidad.

CAPITULO VI- LUBRICACIÓN DE TRANSMISIONES AUTOMOT RICES VI.1- Lubricantes para los órganos mecánicos de tra nsmisión de potencia de los vehículos. La potencia del motor de un automóvil es transmitida a las ruedas a través de un sistema, el cual en la mayoría de los casos está conformado por 2 cajas de engranes: 1. Una caja de cambios (automática o manual).


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2. La transmisión diferencial.

En ambos casos es imprescindible la utilización de lubricantes para la protección de dichos mecanismos. 6.1.1- Particularidades del trabajo de los lubrican tes en los órganos mecánicos de transmisión de potencia. • Los engranajes de esas transmisiones trabajan en los regímenes de

lubricación hidrodinámica, elastohidrodinámicas, mixta, y límite, debido a la variación frecuente de los regímenes de carga y velocidad de los vehículos.

• En estas transmisiones el lubricante permanece por largos periodos de tiempo, en algunos vehículos modernos de por vida en el agregado.

• En estas transmisiones el lubricante trabaja en un rango de temperatura muy amplio.

• El trabajo fundamental de los lubricantes en estas transmisiones dentadas es disminuir el desgaste y la resistencia al rozamiento en la zona de contacto de los engranajes, donde se trasmiten cargas de variadas magnitudes, que pueden alcanzar valores muy altos y donde el aceite puede llegar a temperaturas de más de 160 0 C.

VI.1.2- Características de las transmisiones dentadas utilizadas en los vehículos. En la caja de cambios manual encontramos generalmente engranajes rectos, helicoidales y bihelicoidales los cuales permiten cambios de velocidad, torsión y dirección a ser transmitidos a las ruedas motrices. La mayoría de los agregados de los órganos de transmisión de potencia (cajas de velocidades mecánicas, cajas de distribución, puentes motrices, reductores de ruedas) no son más que transmisiones dentadas en las que las condiciones de trabajo de los lubricantes, difieren bruscamente de estas mismas condiciones en los motores de combustión interna. Los tipos de engranajes más utilizados en los vehíc ulos pueden ser: 1-Engranajes con dientes rectos.

Son los más sencillos y pocos usados, sus dientes están paralelamente dispuestos a los árboles de rotación. Durante el acoplamiento inicial sus dientes entran en contacto de forma inmediata acompañado de un leve impacto. A velocidades periféricas relativamente altas, funcionan con ruidos. Los engranajes de dientes rectos son maquinados sobre superficies cilíndricas las cuales entran en contacto a lo largo de una línea.


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2-Engranajes helicoidales. Engranajes helicoidales usados principalmente para transmitir cargas moderadas a elevadas velocidades entre ejes paralelos.

Sus dientes están dispuestos en forma de hélice, ligeramente inclinados y en una sola dirección, lo que permite que una mayor cantidad de dientes engranen gradualmente, posibilitando una mayor capacidad para transmitir las cargas moderadas con velocidades elevadas y con poco ruido. Estos engranajes originan una carga axial que debe ser soportada por los rodamientos instalados en los árboles. 3-Engranaje bihelicoidal . Este tipo de engranaje elimina los empujes axiales debido a que equivale a un par de engranajes helicoidales montados en sentido opuesto.

4-Los engranajes cónicos de dientes rectos. Son maquinados sobre superficies cónicas las cuales entran en contacto a lo largo de una línea.

5-Engranajes cónicos con dientes helicoidales . Son superficies cónicas donde se tallan los dientes en forma de hélice o espiral, lo que posibilita que una mayor cantidad de dientes engranen durante el contacto. El ángulo de la espiral se selecciona para que el extremo de un diente engrane antes que el extremo del diente anterior haya perdido el contacto, lo que asegura un engrane más suave. Las líneas ejes de estos engranajes se cruzan y se cortan.


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6-Engranajes por tornillo sinfín.

Son engranajes donde sus líneas ejes están en ángulo recto. El tornillo sinfín conductor, es de menor diámetro que la corona conducida, tienen un funcionamiento silencioso, ocupan poco espacio. Cuando la parte superior de los dientes de la corona es cóncava se aumenta el área de contacto entre los dientes para trasmitir cargas más elevadas. En la corona durante el funcionamiento, se producen deslizamientos laterales sobre los dientes capaces de borrar la película del lubricante. 7-Engranajes hipoidales con dientes helicoidales. Esta transmisión se instaló por primera vez en el Packard de 1925. Las líneas ejes de los engranajes se cruzan pero no se cortan, el eje del piñón se desplaza una cierta distancia por debajo del eje de la corona, lo que permite bajar el eje de la transmisión del vehículo y hacer más llano el piso del interior de la carrocería. Estos engranajes están sometidos a deslizamiento lateral. VI.1.3.- Velocidad de deslizamiento y dirección de la fuerza de fricción en los engranajes. a-Engranajes con dientes rectos. El contacto entre los dientes comienza cuando la punta del diente del engranaje conducido cruza la línea de acción y engrana con el perfil del diente del piñón, este contacto continúa hasta que la punta del diente del piñón cruza la línea de acción. La velocidad del deslizamiento es máxima al comienzo del contacto y disminuye continuamente hasta que las líneas de acción se aproximen al polo, donde el deslizamiento es cero, el giro continúa, se inicia el deslizamiento y va aumentando hasta que los dientes desacoplan. El régimen de rodamiento es constante para todo el engrane, desde la raíz hasta la punta para el piñón y desde la punta a la raíz para el diente conducido. La velocidad de deslizamiento aumenta, con el aumento de la frecuencia de giro de las ruedas dentadas y con la distancia que media desde el punto de contacto inicial hasta el polo. Con el aumento de la velocidad del deslizamiento, más severo será el desgaste, por ello, a los engranajes que funcionan con frecuencias


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de giro altas se les tallan mayor número de dientes y más pequeños para reducir las velocidades le deslizamiento. b- Engranajes cónicos hipoidales con dientes helico idales. Estos engranajes siempre están sometidos a un deslizamiento a lo largo del diente. En los engranajes cónicos con dientes rectos la transmisión de potencia se realiza por uno y después por otro par de dientes en contacto; el desgaste que ocurre durante el contacto de un par de dientes no cesará por el hecho de que la carga trasmitida sea transferida al par de dientes siguiente y una vez originado el desgaste continuará en mayor o menor magnitud. En los engranajes helicoidales y cónicos helicoidales y por supuesto en los engranajes hipoidales cónicos helicoidales siempre tienen al menos dos pares de dientes en contacto, de manera que si se origina un desgaste en un par de ellos, la carga es transferida paulatinamente a los otros dientes en contacto. En estos engranajes los valores absolutos de la resultante de las velocidades de deslizamiento son superiores y en el polo la velocidad longitudinal de deslizamiento es desigual a cero. Los engranajes hipoidales tienen la ventaja de que el piñón y sus dientes pueden ser tallados más largos y más resistentes para una relación de transmisión dada. Estos engranajes son muy utilizados en los puentes motrices de los automóviles, pero debido a su diseño sus dientes están sometidos a deslizamientos longitudinales que influyen en la formación y conservación de la película del lubricante, que hacen necesario el uso de aceites con viscosidad adecuada y con propiedades de extrema presión para minimizar el desgaste. VI.1.4. Influencia de los lubricantes en el funcion amiento de las transmisiones dentadas de los vehículos. Estas transmisiones se caracterizan por soportar cargas específicas muy variadas en los dientes en contacto de hasta 30000 kgf/cm2 (3000 MPa), estas presiones tienden a romper la película del aceite y limpiar la superficie de contacto y dejarla seca; a lo largo de la línea de contacto de los engranajes es donde la película del lubricante se hace más delgada. La línea de contacto se desplaza de la raíz hacia la cabeza en el diente conductor y de la cabeza a la raíz en el diente conducido. Durante el engrane de los dientes de las ruedas dentadas las superficies en contacto ruedan y/o se deslizan a velocidades diferentes y durante el contacto las condiciones son favorables para la formación de la película del lubricante. VI.1.5. Factores que Influyen en la lubricación de los engranajes . Para evitar el contacto metal-metal entre los dientes de los engranajes durante el giro de las ruedas dentadas, se requiere de una película de lubricante efectiva. La selección del lubricante debe tener en cuenta: I. El tipo de engranaje. Durante el accionamiento de los engranajes con dientes

rectos, helicoidales y cónicos helicoidales, la línea de contacto entre los dientes se desplaza rápidamente sin deslizamiento lateral y el contacto en cualquier punto dura unos instantes. La presión en este punto se aplica y desaparece tan rápido, por lo que existe poco tiempo para desplazar la película del lubricante.

Si se quiere formar una película de lubricante efectiva, es necesario que esta posea la viscosidad adecuada, ya que un aceite poco viscoso sería desplazado del área de contacto por la presión que ejerce la carga que se trasmite en los


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dientes, y si por el contrario, el aceite fuera demasiado viscoso ocurriría una innecesaria fricción fluida, con generación de calor y una mayor tendencia a la oxidación del lubricante.

II. La Velocidad del piñón. Para cualquier tipo de engranaje el incremento de la frecuencia de giro de las ruedas dentadas requiere de viscosidades del aceite cada vez más fluidas. Mientras mayor sea la velocidad periférica del engranaje, mayores serán las velocidades de deslizamiento y de rodamiento en los dientes, la velocidad alta ayuda a formar y mantener la película, garantiza una mayor cantidad de aceite en el área de presión reduciendo el tiempo disponible para la expulsión del aceite. En estos casos los engranajes se lubrican con aceites de viscosidad baja.

III. La Relación de transmisión. Para las relaciones de transmisión superiores a 10/1, generalmente se utilizan reductores de varias etapas, donde el piñón de la primera reducción gira a una velocidad más alta, precisando un aceite de viscosidad baja. Sin embargo, las parejas de ruedas dentadas de las etapas sucesivas giran a velocidades más bajas, precisando de viscosidades progresivamente más altas. Para solucionar esta situación se tienen en cuenta dos criterios:

• Escoger la viscosidad del lubricante para la pareja de engranaje de la última etapa.

• Seleccionar un lubricante que posea una viscosidad adecuada para los engranajes que giran más lentos y distribuir el aceite de forma que llegue primero a estos engranajes, para lubricar posteriormente las parejas de ruedas dentadas que giran a mayor velocidad, después que el lubricante se halla calentado y consecuentemente halla disminuido su viscosidad o dividir la caja de velocidades en varios compartimentos independientes y seleccionar el lubricante con la viscosidad requerida para la velocidad de sus engranajes.

IV. La temperatura de funcionamiento de la caja de velocidades. Esta temperatura depende de la temperatura del medio ambiente y de la que

se genera por la fricción interna de las capas del lubricante al ser arrastrado y por el rozamiento de los engranajes y cojinetes. La viscosidad óptima del lubricante seleccionado debe siempre estar acorde al régimen térmico de la caja de velocidades. La periodicidad del control del nivel y el cambio de la carga del lubricante en la caja de velocidades es función de varios factores y uno principal es la temperatura que alcanza el aceite durante su función, acortándose esta periodicidad a medida que las temperaturas sean más altas. Según AGMA (American Gear Manufactures Associatión), los lubricantes para engranajes deben tener como mínimo un punto de fluidez de 12 0C por debajo de la menor temperatura del lugar que encierra el reductor para el instante del arranque.

V. La Potencia Transmitida. A mayor potencia transmitida corresponderían valores más altos de la carga y de las presiones específicas de contacto entre los dientes. Cuando la presión específica entre dos superficies en rozamiento es alta existe la tendencia de que la película del lubricante sea comprimida y expulsada del par tribológico. Para un engranaje que gire con carga de contacto elevada se debe


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seleccionar un aceite de viscosidad mayor, que el que se utilizaría cuando el mismo engrane esté sometido a esfuerzos menores.

VI.1.6-Funciones y propiedades de los lubricantes p ara los órganos mecánicos de transmisión de potencia de los vehícul os. La función más importante de los lubricantes para transmisiones y sistema diferencial es prevenir el desgaste. Deben también proteger los mecanismos contra la corrosión y más aún deben poseer una larga vida útil (60,000 km como min.) El lubricante seleccionado para la lubricación de estos órganos debe cumplir las funciones y propiedades siguientes: ♦ Debe poseer altas cualidades lubricantes para minimizar la fricción y reducir el

desgaste en los pares tribológicos y disminuir las pérdidas de energía al no ejercer gran resistencia al giro de las ruedas dentadas, y tener propiedades de fricción especiales cuando se usa en diferenciales con deslizamiento limitado, mediante la formación de una película lubricante en las superficies en rozamiento que impida el contacto metal-metal.

♦ Debe proteger las piezas contra la corrosión y la herrumbre, incluso en presencia de humedad.

♦ Estabilidad a la oxidación (calidad de aceites básicos) ♦ Evacuar el calor de los pares en rozamiento. ♦ No deben ser químicamente agresivos, incluso a temperaturas y cargas

moderadas. ♦ Disminuir la vibración y el ruido de los engranajes y protegerlos contra las

cargas de impacto. ♦ Eliminar de las zonas en rozamiento los productos del desgaste y otras

impurezas contaminantes (dejarlo en el colector magnético (tapón de drenado)).

♦ Debe ser estable durante la transportación, la aplicación y el almacenamiento (cumplir con la 3T (tiempo, temperatura y trabajo)).

♦ Debe evitar la formación de espuma durante el funcionamiento de los engranajes.

♦ Protección contra las ralladuras (cargas altas y de impacto ej. desaceleración repentina).

♦ Protección a la fatiga (gran torsión. Alta o baja velocidad. Pulido, acanalado, etc.)

♦ Protección al desgaste en el eje transversal (cuando uno de los engranes se tranca y toda la potencia se transmite a la otra rueda a través del diferencial.

♦ Estabilidad térmica. ♦ Características de las viscosidades a bajas temperaturas. Propiedades de los engranajes hipoidales (caja de velocidades y diferencial):

• Alta propiedad de extrema presión (EP). • Estabilidad a la oxidación a alta temperatura. • Anticorrosivo. • Antiherrumbre. • Bajo punto de congelación. • Antiespumante.


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VI.1.7.- Clasificaciones de los lubricantes para lo s órganos mecánicos de transmisión de potencia de los vehículos . 1-Se clasificación según SAE (viscosidad a 100 0C) y según API por el tipo de servicio, a esta clasificación a las siglas API se le adiciona las letras GL (Gear Lubrication), que indica la severidad del servicio. (ver epig. III.4.3.2).

Tabla 6.1- Otras especificaciones.

Como ejemplo de un lubricante muy utilizado en los puentes motrices. SAE 80W/90 API GL 5.

VI.2-Lubricantes para las cajas de velocidades hidr omecánicas de los vehículos automáticos. Las transmisiones hidromecánicas con mando hidráulico y/o electrónico se utilizan en: los vehículos ligeros, los ómnibus, los camiones, las máquinas ingenieras y otros. Este tipo de transmisión se extendió rápidamente entre los fabricantes norteamericanos a partir de 1940, se compone básicamente de un acoplamiento fluido o un convertidor de torque, acoplado a una caja de engranajes planetarios, donde los elementos forman un todo único para utilizar el mismo lubricante y hacer más compacta la caja. El principio de funcionamiento de esta transmisión: Consiste en que para la transmisión de potencia entre el motor de combustión interna y la caja planetaria se coloca un hidrotransformador, el que al variar la

MILITARES API

MIL-L 2105 MIL-L 2105B MIL-L 2105C MIL-L 2105D

GL4 GL5 + antiespumante. GL5 + estabilidad térmica y oxidante. + MIL L 2105C


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carga, varía automáticamente el momento de rotación que se transmite del árbol cigüeñal al árbol conductor de la caja. Este hidrotransformador puede estar constituido por dos o más elementos. Bajo la acción de la fuerza centrípeta el líquido hidráulico que llena los espacios entre las paletas de la bomba se desplaza desde el centro hacia la periferia y al chocar con las paletas de la turbina ejerce presión sobre ellas y comienza a girar la turbina y el árbol conductor de la caja planetaria acoplado a ella; al salir de la turbina el líquido penetra en los espacios entre las paletas del estator, donde cambia de dirección y regresa de nuevo a la turbina lo que facilita el aumento del momento que trasmite la turbina. Al aumentar la resistencia al rodamiento en las ruedas motrices del vehículo la frecuencia de giro de la turbina disminuye, mientras que el momento de giro aumenta a revoluciones constante de la bomba. Requisitos para la lubricación de las transmisione s automáticas. Los requisitos para las transmisiones automáticas son definidas por las evaluaciones en banco y campo. Las características de fricción del fluido son fundamentales en las transmisiones que usan discos sumergidos y evitan el deslizamiento o vibraciones en los embragues. Las características fundamentales de los productos General Motor (Dexron) y Ford (Mercon) están diseñados para dar respuesta a las pruebas de evaluación. Requisitos: • Lubricar los engranajes. • Proteger de la herrumbre y corrosión. • No formar espumas. • Proceder a transmisión de energía. • Eliminar el calor. • Garantizar el funcionamiento regular de los embragues. • Poseer características de fricción. • Ser compatible con los materiales elastómeros. VI.2.1. Condiciones de trabajo de los lubricantes e n las transmisiones hidromecánicas. Las cajas de velocidades hidromecánicas (CVHM), utilizan fluidos hidráulicos conocidos como ATF (Automatic Transmission Fluids), reconocidos como los lubricantes más complejos que en su formulación requieren de un paquete de aditivos de hasta 15 componentes químicos, debido a las condiciones de trabajo a que están sometidos. Carga. En las transmisiones planetarias la potencia del engranaje conductor al conducido se trasmite a través de tres o cuatros satélites lo que implica que la carga específica en los dientes en contacto no exceda los (6 a 8) kgf / cm2 (0.6 a 0.8 MPa) según tipo. La magnitud de la carga en los agregados de estas transmisiones se determina no solo por la magnitud del momento torsor máximo trasmitido, hay que tener en cuenta además las cargas adicionales de la inercia de las masas de los bloques


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que giran y la inercia de las masas del vehículo que entran en movimiento. Los momentos de inercia creadores de cargas dinámicas en la transmisión pueden alcanzar magnitudes altas, pero al no existir la unión rígida entre el motor de combustión interna y la CVHM está eliminada la mayor de las masas giratorias, el volante, lo que implica que en estas cajas las cargas dinámicas sean menores en 1.5 a 3 veces cuando se comparan con transmisiones mecánicas. No obstante, las cargas que soporta la película del lubricante son elevadas al tener en cuenta que las potencias de los motores de combustión interna de los vehículos se incrementan, por ejemplo en 1957 varios motores de los automóviles norteamericanos excedían los 300 hp, (223 kW). Velocidades. Las velocidades de deslizamiento sobre las superficies de contacto en los engranajes de las CVHM, no se diferencian sustancialmente de las que se alcanzan en las cajas de velocidades mecánicas y en dependencia del régimen oscilan en un rango de 1.5 a 5 m/s. Temperaturas. Los ATF utilizados en las CVHM de los vehículos trabajan en un amplio rango de temperaturas (ambiente y de funcionamiento). En el cálculo de la magnitud de la temperatura que alcanza el fluido se tiene en cuenta: • El diseño de la caja. • La efectividad del sistema de enfriamiento. • Las condiciones de explotación de los vehículos. Por ejemplo, en la carretera de 95 a 1200 C y en las condiciones de tráfico intenso de una ciudad puede alcanzar los 180 0 C. En la ciudad el convertidor funciona preferentemente con una frecuencia de giro muy variable, que hace que en el mismo se genere un intenso desprendimiento de calor, causado por los cambios frecuentes en los embragues de fricción y en las bandas de la caja, debido a la muy variable velocidad de traslación del vehículo, en estas condiciones el cárter de la CVHM es menos enfriado por el aire y además la caja recibe calor del asfalto en las paradas del vehículo (semáforos, intensidad del tránsito, etc.), además las bombas hidráulicas adicionales que tienen estas cajas tienen bajo rendimiento y el fluido bombeado al radiador disminuye. A causa de esto las temperaturas reales en las superficies de los discos de fricción en instantes puede alcanzar los 320 0 C, teniendo en cuenta la cantidad de discos y el patinaje entre ellos que determina la temperatura generada. La calidad del ATF influye en la duración del tiempo que tardan en desprenderse y ponerse en contacto los discos ente si y las bandas. Los diseñadores consideran que el fluido en el cárter no debe exceder los 150 0 C, y que las CVHM funcionan satisfactoriamente cuando la temperatura del fluido oscila entre los 95 y los 1400C. VI.2.2. Particularidades de diseño de las CVHM que hacen severas las condiciones de trabajo de los ATF.


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Las CVHM se componen fundamentalmente del convertidor de torque hidráulico, de la caja de velocidades planetaria, de los embragues de discos y de las bandas para los cambios de velocidades del vehículo y del complejo sistema hidráulico de regulación automática de velocidades. Los vehículos modernos poseen una central electrónica para gobernar el funcionamiento de estas cajas en dependencia de los requerimientos que ejecute el conductor del vehículo, todo lo cual determina las condiciones severas de trabajo de los ATF entre las cuales se pueden citar: � En el convertidor de torque la formación de flujos del aceite alcanza

velocidades que oscilan entre los 80 y100 m/s. � Muchos componentes de la caja están conectados con la atmósfera y en el

cárter ocurre la renovación intensa del aire. En el convertidor se crean las condiciones para la formación de espuma en el fluido, como resultado puede ocurrir la oxidación intensa del aceite, proceso que se activa con el aumento de la temperatura en el cárter. Cuando el aceite se oxida se acumulan en el mismo (resinas, asfaltenos, lacas y otros) los que pueden tupir los sistemas de regulación automática, elevar la viscosidad del fluido y provocar fallos en el funcionamiento de la caja. Los productos de la oxidación poseen polaridad elevada, estos productos pueden desprender de las superficies de los discos compuestos químicos que influyen en las propiedades de fricción. Los productos de la oxidación interfieren la compatibilidad del fluido con los sellos y juntas de gomas y empeoran las propiedades anticorrosivas de los ATF para los cuales se requieren requisitos especialmente termo oxidantes.

� Cuando al motor de combustión interna se le exige una potencia mayor de la que necesita el vehículo para vencer los obstáculos en la vía, la potencia en exceso se consume en fricción interna del fluido, lo que eleva su temperatura.

� Las velocidades altas de los flujos de aceite en el convertidor requieren de una viscosidad mínima del lubricante, con el objetivo de elevar el rendimiento y disminuir la temperatura, cuidando que no sea tan baja para que durante el arranque del vehículo no ocurra la cavitación. La viscosidad del ATF influye también en el funcionamiento de los discos que trabajan satisfactoriamente cuando durante el rozamiento entre ellos la viscosidad aumenta hasta un límite determinado, al superar este límite ocurre la fusión de las superficies de los discos.

� Las CVHM requieren de un ATF con elevado índice de viscosidad, los sistemas de regulación automática (válvulas y orificios calibrados), están calculados para una viscosidad determinada.

� Los embragues de discos múltiples y las bandas de fricción destinadas a los cambios de velocidades de los vehículos requieren de un fluido con ciertas propiedades de fricción, los aditivos antidesgaste y especialmente los de extrema presión empeoran las propiedades de fricción de los materiales con que se construyen estos elementos.

� El ATF no debe ser antagónico con los materiales de las superficies de trabajo de los discos elaborados con cerámica, metal y papel especial.

� El cárter de la CVHM se fabrica de aleaciones de aluminio, magnesio y otros muchos. Otros elementos como las arandelas de ajuste y los cojinetes de contacto plano se construyen de base de cobre con plomo, antimonio, babbit, bronce fosfórico, por ello el ATF debe ser altamente anticorrosivo.

� En las CVHM hay juntas y sellos de goma que garantizan el funcionamiento fiable y duradero del sistema de regulación automática. El ATF no debe


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producir en los materiales de goma: grandes dilataciones, agrietamiento, contracciones indeseables y dureza excesiva.

� También se debe considerar que el ATF además de la transmisión de potencia garantiza la lubricación de las piezas, el trabajo fiable y duradero de los embragues y de las bandas, y debe poseer la mayor conductividad térmica y elevada estabilidad mecánica.

� Para el trabajo fiable y duradero de las CVHM se requiere de una elevada viscosidad del ATF, para aumentar la entrega de potencia a la transmisión del vehículo y reducir el tamaño de la caja con una potencia invariable del motor de combustión interna.

VI.2.3 Propiedades de explotación de los ATF en las CVHM. • Baja viscosidad con elevado índice de viscosidad. • Antidesgaste. • Antioxidante. • Antifricción. • Alto punto de anilina (compatible con sellos de goma). • Anticorrosivo. • Antiespumante. • Bajo punto de congelación. • De EP. Estas propiedades garantizan el trabajo fiable y duradero de estas transmisiones: Viscosidad y temperatura . Estas propiedades tienen gran relevancia, los ATF se caracterizan por tener un índice alto de viscosidad, esto permite lubricar las cajas en una amplia variedad de cambios de temperatura de hasta 170 0 C para garantizar: el funcionamiento del convertidor de torque con el rendimiento máximo, la arrancada del vehículo a bajas y altas temperaturas ambiente, un funcionamiento fiable y duradero del sistema de regulación automática y de los acoplamientos para los cambios de velocidades del vehículo sin calentamiento ni atascamiento y con el patinaje necesario de los discos y las bandas. La viscosidad del fluido a temperaturas elevadas debe evitar las fugas en los sistemas hidráulicos y sistemas reguladores, las fugas provocan la pérdida de la presión y del gasto del fluido lo que conlleva a cambios de velocidades lentos y erráticos. Las propiedades de viscosidad y de temperatura son estrictas y en ocasiones con requisitos contradictorios. El convertidor necesita de una viscosidad del fluido mínima, pero el aceite debe ser relativamente viscoso para evitar fugas por los sellos y por las juntas de goma, pero no tan viscoso como para aumentar la resistencia al flujo en los capilares y en los conductos de la regulación automática, los cuales son muy sensibles. La viscosidad del ATF al disminuir la temperatura ambiente debe variar lo menos posible para garantizar la arrancada del motor de combustión interna y no ejercer gran resistencia al giro inicial del convertidor de torque; además cuando la viscosidad es elevada la bomba no puede crear la presión necesaria para la conexión total de la primera etapa en la CVHM. La SAE recomienda una viscosidad mínima del ATF de 3 cSt.


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Los aditivos mejoradores del índice de viscosidad están permanentemente sujetos a repetidos esfuerzos de cizallamiento cuando el lubricante está en servicio, por ello las especificaciones internacionales son estrictas. Para evitar la cavitación a temperaturas bajas se requiere que la viscosidad no sea mayor de 50000 cP y que su variación oscile alrededor de 4500 cP, viscosidades más altas causan fluctuaciones en la presión del fluido y el retardo en los cambios con la operación errática en la transmisión del vehículo. Propiedades antidesgaste . La magnitud y el carácter del desgaste de los pares tribológicos se definen por el régimen de trabajo de las CVHM, a saber por: ♦ Las cargas que se trasmiten. ♦ Las velocidades de deslizamiento. ♦ Las temperaturas que se generan. ♦ El tiempo para el acople y desacople de los discos y de las bandas. ♦ La topografía. ♦ La calidad del material de las piezas. ♦ Las propiedades de ATF.

Cuando se comparan las cajas de velocidades mecánicas con las CVHM, solo lo referido a estas últimas, se pueden llegar a las conclusiones siguientes: � En los cojinetes se soportan cargas similares, pero en los engranajes estas

son mucho menores. � El régimen térmico es más variable por la existencia de bloques de fricción y

del convertidor de torque. � Se utilizan diversos materiales no ferrosos como: bronces, papel especial,

metalo- cerámicos, juntas y sellos de gomas. � Las propiedades antidesgaste de estos fluidos tienen requisitos especiales. Los ATF se espesan con polímeros de moléculas grandes y el efecto antidesgaste de los aditivos no debe debilitar el polímero. La acción antidesgaste no debe empeorar las propiedades de fricción de los fluidos. Estos deben ser efectivos en los bloques de fricción y en los pares tribológicos conformados de acero con materiales no metálicos y de aceros con metales no ferrosos. Las arandelas de bronce del convertidor al desgastarse hacen que las paletas de las ruedas rocen y se destruyan. También están sometidas a desgaste las piezas de las bombas del fluido y los pistones de los acoplamientos de las bandas y de los discos. Propiedades antioxidantes . Los ATF son el medio para trasmitir la potencia. La frecuencia de giro elevada del convertidor y la capacidad pequeña del cárter de la CVHM son la causa principal del calentamiento rápido del fluido con temperaturas de hasta 160 0 C incluso con sistema de enfriamiento. El fluido a temperaturas altas, al tener contacto con los diferentes metales y con el oxígeno se oxida intensamente. Esta oxidación conlleva a la pérdida de sus propiedades físicas y químicas apareciendo una sustancia que al precipitarse forma sólidos y sustancias pastosas, la acumulación de depósitos de la oxidación interrumpe el funcionamiento normal del sistema automático y eleva el desgaste de las piezas.


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La oxidación del fluido incrementa la corrosión de los apoyos con aleaciones de cobre y las de las arandelas de traslado, favorece el endurecimiento de los sellos de goma y el vidriado y el desgaste de los discos y de las bandas. Sobre la oxidación del fluido ejerce influencia notable la composición hidrocarburada del ATF, los hidrocarburos nafténicos son menos resistentes que los parafínicos, pero estos últimos empeoran las propiedades a temperaturas bajas, por ello en calidad de aceite base se recomienda una mezcla hidrocarburada parafínica -nafténica y aditivarlo con antioxidantes y detergentes- dispersantes. La marcha del vehículo en ciudades se caracteriza por paradas frecuentes, arrancadas bruscas y cambios de velocidades en dependencia de la intensidad del tráfico de vehículos, todo lo cual favorece las variaciones de temperatura del fluido y la aceleración del proceso de oxidación el aceite. Cuando se agotan los aditivos detergentes y antioxidantes se reduce la alcalinidad del fluido y aumenta su acidez. Los depósitos de lacas y barros en la turbina del convertidor provoca la disminución del rendimiento total de la CVHM, los depósitos sobre los discos favorece el patinaje y hasta la imposibilidad de cambiar la velocidad. Los fabricantes norteamericanos de automóviles proponen periodos de cambios del ATF con la calidad especificada para servicio severo de (24000 a 48000) km. Propiedades de antifricción. Los ATF para las CVHM con buenas propiedades antidesgaste han hecho más compleja la utilización de los discos de fricción para los cambios de marchas. Para que los discos de fricción operen con fiabilidad, el fluido debe formar sobre sus superficies una película que garantice el contacto entre los discos con un coeficiente relativamente alto de fricción, tal tipo de ATF puede producir elevadas pérdidas de energía en otras piezas, y la adición de determinados aditivos antidesgaste ha resultado imposible. Al comenzar el movimiento del vehículo, los discos conductores girando en primera marcha por la acción de la presión del lubricante oprimen los discos conducidos y envía el flujo de potencia entregada por el motor de combustión interna, a través de la primera serie planetaria. Al cambiar a la segunda marcha, la presión del fluido en el paquete de primera disminuye y el engranaje central se frena bien por las bandas de freno, o por los acoplamientos de fricción. Luego comienza a funcionar el paquete de discos del acoplamiento de fricción de la segunda marcha, que envía el flujo de potencia a través segunda serie planetaria con una menor relación de transmisión. Con combinaciones diversas de embregues, bandas y series planetarias se conectarían automáticamente todos los marchas en la CVHM. Para que se mantenga la suavidad de marcha durante el movimiento del vehículo, el tiempo entre la conexión del acoplamiento de fricción de la primera marcha y la conexión del acoplamiento de la segunda marcha deba ser mínima. El cambio de marcha solo es factible cuando la conexión de los discos ocurra sin saltos entre los discos conductores y conducidos y sin patinaje excesivo. Esto se logra cuando el ATF posea unas propiedades de fricción determinadas. La influencia de la calidad del fluido en el carácter de la variación de la frecuencia de giro del motor en el momento del cambio de las marchas del vehículo puede describirse de la forma siguiente.


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Las propiedades satisfactorias de fricción en el instante del cambio de marchas en el vehículo, garantizan la reducción suave de la frecuencia de giro del motor de combustión, después de lo cual e igualmente suave cambia el régimen del mismo a uno más estable con una marcha nueva. Lo que evita que el motor funcione sin tirones y sacudidas. La utilización de un ATF que tenga en conjunto con el material de fricción en cuestión, un coeficiente bajo de fricción dinámico (fd), obliga a aumentar la cantidad de discos en los acoplamientos de fricción para evitar el aumento del patinaje en los discos, con la generación excesiva de calor. Un fluido con fd

elevado permite aplicarle a los discos una potencia momentánea pero incrementa las tensiones en las superficies de los discos provocando su destrucción y el deterioro de los sellos de los acoplamientos. El fluido con propiedades de fricción no satisfactorias fs (fricción estática)> fd

provoca variaciones bruscas de la magnitud del momento torsor a la salida de la CVHM y pueden surgir cargas parásitas que propician la rotura de las piezas. Esto se conoce como el fenómeno que se origina con el trabajo de los discos con saltos, sacudidas y patinaje a bajas velocidades, es decir, en el instante del cambio de las marchas, la fricción entre los discos se incrementa y la velocidad tangencial entre los discos disminuye, esto continua hasta la total conexión de los discos entre si, después el momento torsor comienza a incrementarse rápidamente y los ejes conductores y conducidos comienzan a torcerse. Después que el sistema incrementa el momento de fricción en reposo surgen saltos y sacudidas en los discos y se separan ya que la fricción por desplazamiento es inferior a la fricción en reposo y los árboles torcidos se recuperan en sentido opuesto. Este ciclo puede repetirse varias veces durante el cambio de marchas, el mismo conlleva a vibraciones en la caja acompañadas de un ruido característico de elevado tono. Cuando se emplea un ATF con propiedades satisfactorias de conjunto con los discos esto no se produce, debido a que el coeficiente de fricción en reposo fs es menor que el coeficiente de fricción dinámico fd, ley de variación de suavidad y uniformidad del cambio. El funcionamiento de las CVHM en régimen de sacudidas, saltos y patinaje, no es correcto ya que produce: � Un funcionamiento no uniforme del motor. � Vibraciones en la caja. � Disminuye la resistencia a la fatiga de los discos. Estos se encorvan y recalientan y pueden causar la destrucción total del material de fricción y de la base soporte. Este fenómeno puede presentarse cuando un ATF de calidad ha perdido sus propiedades de fricción satisfactorias. Paralelo a ello, algunos fabricantes de CVHM han propuesto diseños diferentes en los cuales los ATF pueden tener propiedades en conjunto con los materiales de fricción con requisitos diametralmente opuesto a lo explicado, que funcionan con seguridad y durabilidad. Algunas consideraciones de las propiedades de fricc ión en las CVHM en Norteamérica. � El material de las bandas y de los discos está formado de capas especiales

de fibra de celulosa y resina. El grafito, el asbesto y los materiales cerámicos


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pueden ser agregados para impartir mejores propiedades de fricción y durabilidad.

� Los discos de fricción de papel poroso facilitan el enfriamiento al fluir el lubricante por los poros. El disco de papel tiene un alto coeficiente de fricción, buena elasticidad y resistencia al desgaste lo que permite emplear menor cantidad de discos y hacen más compacta las CVHM.

� Para trabajos severos se utilizan como materiales de fricción un aglomerado de polvo de bronce o superficies semi- metálicas,

� Los ATF pueden tener, tanto, alto como bajo el coeficiente de fricción estático de acuerdo al diseño de la caja

. Propiedades compatibles con los sellos de goma (alt o punto de anilina). Para garantizar la operatividad y durabilidad de las CVHM, no se permiten fugas internas y hacia el exterior de la caja; la selección de los ATF debe tener en cuenta que los fluidos no perjudiquen los materiales de las juntas y de los sellos de goma. El ATF no debe provocar la dilatación y la contracción de las piezas de goma para evitar la variación de las propiedades físicas y químicas de las mismas como son: • La resistencia mecánica. • La elasticidad • La resistencia a los cambios térmicos. Estas piezas por si sola no son capaces de tolerar cargas y presiones altas. Por lo general durante el funcionamiento de las CVHM las piezas de goma se dilatan. En la variación del volumen de los sellos ejerce influencia la composición hidrocarburada del ATF y el material del sello. Se recomienda un punto de anilina en el rango de (90 a 95) 0 C. Los elastómeros se fabrican de compuestos de silicona, nitrilos, poliacrílicos y otros. Las gomas de nitrilo se contraen en presencia de fluidos de base parafínica, para evitarlo se utilizan aditivos para dar un pequeño margen de dilatación al componente de nitrilo y mantenerlo blando y flexible. Las gomas poliacrílicas y de base de silicón se dilatan en presencia de fluidos parafínicos. Las gomas de silicón están sujetas a despolimerización a temperaturas altas en presencia de fluidos oxidados, por ello se evita las temperaturas altas en las cajas y se procede al cambio del fluido para evitar la oxidación excesiva. Propiedades anticorrosivas . La CVHM es un conjunto de agregados cuyas piezas están construidas con materiales metálicos y no metálicos: acero, fundición de hierro, aluminio, latón, bronce, soldaduras de plata, aleaciones de estaño, metalocerámicos de base cobre y materiales plásticos como resina fenólica, poliésteres, nylon y otros. Los más expuestos a la corrosión son los fabricados con aleaciones de metales no ferrosos. La corrosión de estos metales está condicionada por tres factores: � Acumulación de ácidos orgánicos de moléculas grandes y otros productos de

la oxidación. � Formación de ácidos de pequeñas moléculas en el fluido. � La presencia de agua en el fluido.


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Las causas de la corrosión más difundidas son los ácidos orgánicos de moléculas grandes y el agua y algunos factores como: la temperatura, la estabilidad termoxidante del fluido, la duración del contacto de los metales con los productos corrosivos, y otros. El proceso de oxidación del fluido se acelera con el aumento de la temperatura, pero este proceso no se eleva ilimitadamente. Después de alcanzar el ATF un límite determinado de temperatura la oxidación disminuye al valor inicial o desciende. Esto sucede en los metales ferrosos y no ferrosos debido a que a temperaturas elevadas disminuye la acumulación de ácidos en el fluido y de otros productos corrosivos y aumenta la cantidad de sustancias resinosas. El agua y la humedad en el fluido provocan la corrosión electrolítica o la herrumbre. Los aditivos detergentes forman películas protectoras sobre las piezas a modo de barreras que excluyen el contacto con el agua, para reforzar los aditivos detergentes se le añade al ATF inhibidores de la corrosión. Propiedades antiespumantes . Los ATF deben evitar la formación de espuma y si se forma debe desaparecer inmediatamente. La espuma: • Reduce la viscosidad del fluido que conduce a la disminución del rendimiento

del convertidor de torque y surge el peligro de la cavitación. • Interfiere la estabilidad de la transmisión del fluido y disminuye la presión. • Hace que las bombas funcionen con ruidos y provoque su rápido desgaste.

Aumenta el volumen del aceite provocando las fugas del fluido por los respiraderos por lo que al desprenderse de la caja pueden causar un incendio al hacer contacto con el tubo de escape caliente.

• Eleva la oxidación del fluido por la dilución del oxígeno del aire en el mismo. La gran circulación del fluido dentro de la caja, la turbulencia en el convertidor, los pasajes estrechos a través de los cuales el fluido circula y otros tipos de agitación del lubricante son las causas de la formación de espuma. En la formación de espuma influyen también las propiedades físicas y químicas del fluido y las condiciones reinantes de trabajo de la caja (temperatura, presión, multiplicidad de circulación, los aditivos antidesgaste, la tensión superficial del fluido, la viscosidad y las propiedades elasto-viscosas de las capas superficiales del lubricante. Por todo lo antes expuesto los ATF de las CVHM deben poseer: � Elevado índice de viscosidad. � Temperatura alta de inflamación. � Propiedades anticorrosivas elevadas. � Buenas propiedades antioxidantes. � Excelentes propiedades antiespumantes. � Compatibilidad con los sellos y juntas de goma. � Resistencia mecánica de la película del lubricante. � Evitar la formación de precipitados. � No se permite el contenido de agua. � Color característico.

VI.2.4- Fluidos ATF (Automatic Transmission Fluids)


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TRANSMISIONES AUTOMÁTICAS GENERAL MOTOR FORD Año Baja fricción Baja fricción Alta fricción 1949 -1957 Tipo A 1957 - 1967 Tipo A SUFIJO A 1959 M2C33-A/B 1961 M2C33-C/D 1967- 1987 M2C33-F 1972 DEXRON M2C33-G 1973 DEXRON II 1974 M2C 138-CJ 1981 M2C-166-H 1987. DEXRON III MERCON 1992 MERCON NUEVO 1999 DEXROM IV MERCON V ESPECIFICACIONES MITSUBISHI. ATF-4 ATF-7

VII- GLOSARIO. � El aceite es la sangre del motor y los filtro los riñones. � Absorción. Es la asimilación de un material en otro. � Adhesión. Propiedad de un lubricante que ocasiona que se ancle o adhiera a

una superficie sólida. � El agua tiene mayor densidad (ρ = 1 g/cm3 a 4 0C) que el aceite lubricante

(ρ = 0,88 -0,93 g/cm3) pero este tiene mayor viscosidad que el agua. Al poner una gota de agua y una de aceite en un plano inclinado el agua se desplaza más rápido que la gota de aceite por ser menos viscosa y tener más peso.

Tabla 7.1 Viscosidad dinámica a 210C η cP

SAE 50 ( Aceite pesado ) 800 SAE 30 ( Aceite medio ) 300 SAE 10 ( Aceite ligero ) 70 SAE 5 ( Aceite muy ligero ) 32 Agua 1 Aire 0.018

� Aleaciones blanda:

I. Babbit: plomo + estaño + antimonio + pequeñas cantidades de Cu y Ni. II. Latón: Cu y Zinc.

III. Bronce: Cu y estaño. � Adsorción. Adhesión de las moléculas de gases, líquidos o sustancias

disueltas a una superficie solida ej. Aditivos antidesgastes. � Al certificar un aceite para MCI por una compañía (Mercedes Benz), esta,

primero antes de someterlo a prueba, el desarma el motor, pesa y mide todas sus piezas, para después del ensayo, volverlo a medir y pesar, de esta forma


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sabe el desgaste, el carbón que queda en sus piezas y por lo tanto para el certificarlo tiene que cumplir con sus especificaciones de desgaste, carbón, etc.

� Compuestos halogenados. Son los que forman sales haloideas ( sales formadas por la combinación de un metal con un metaloide (cuerpo simple mal conductor del calor y la electricidad)).

� Cracking—Es quebrar o fraccionar las moléculas o sea convertirlas en más pequeñas.

� El crudo cubano no soporta el cracking, o sea que a altas temperaturas las moléculas no son quebradas o fraccionadas.

� La densidad aumenta al disminuir la temperatura. En el agua aumenta hasta alcanzar los 4 0C, a partir de este valor con la disminución de la temperatura disminuye la densidad, por esta razón el hielo flota y la vida marina sigue el los mares, ríos y lagos congelados, ¡La Naturaleza es sabia!

� Al diagnosticar un aceite para transformador se analiza el contenido de: a. Agua, ya que disminuye el aislamiento del aceite. b. El hidrogeno que se genera por el aumento de la temperatura y hace que falle el transformador e incluso que explote.

� Dispersión coloidal es la mezcla de un sólido y un líquido en el cual el sólido es insoluble y permanece en suspensión en el líquido, parecido a una emulsión.

� DOT (Deparment of Transport). En función del punto de ebullición los líquidos de frenos se norma por DOT. A mayor DOT ⇒mayor rendimiento, es menor el descenso del punto de ebullición al captar la misma cantidad de agua. DOT 3 ⇒ solo para frenos de banda. DOT 4 ⇒ para frenos de banda y de disco. Apto para vehículos equipados con sistema de frenos con control antibloqueo (ABS- Antilock Braking System). DOT 3, 4, 5.1 son compatibles. DOT 5 (de silicona) no es compatible.

� La eficiencia de un artículo está relacionada con el cumplimiento o no de la misión. Una máquina es más eficiente cuando cumple la misión con los menos gastos posibles.

� Emulsión es una dispersión de un líquido dentro de otro no soluble. � Estudios realizados en Estados Unidos plantean que 1 % de los gastos de un

vehículo es por concepto de aceite, el 30 % por combustible y 25 % por neumáticos. El lubricante representa en camiones Scania en Argentina el 1.8 % del costo operativo (personal, seguros, peaje, MTTO, etc.)

� Etílico. Que contiene etilo (radical del etano). Alcohol que se obtiene por la destilación del vino. Líquido, incoloro, de olor agradable y arde con llama azulada.

� Fluchar: Es limpiar el cárter de aceite cuando está sucio, usando un aceite de baja viscosidad (SAE 10)

� Flujo Newtoniano. Aparece en los fluidos que no varían de corte, el grado de desplazamiento de las capas de líquido es proporcional a la fuerza que se aplica, es típico de los aceites monogrados.

� υ (delta ) ---- viscosidad cinemática η ( eta ) ------ viscosidad dinámica ρ ( rho ) ------densidad


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� Gestión de MTTO (GM) son todas las actividades coordinadas que se ejecutan para controlar y organizar el MTTO. El objetivo básico de cualquier GM es incrementar la disponibilidad de los activos a bajo costo, permitiendo que dichos activos funcionen de forma eficiente y confiable dentro de un contexto operacional. El Mantenimiento debe asegurar que los activos continúen cumpliendo las funciones para los cuales fueron diseñados, es decir deben estar centrados en la confiabilidad operacional.

� Glicerina. Licor incoloro y espeso que se saca de los cuerpos grasos. � Una gota de aceite cada 6 metros ⇒ una pérdida de 500 ml cada 100 Km. � Gradiente de presión. Relación de la diferencia de la presión barométrica entre

2 puntos. � Halogenado. Forman sales haloideas (sales formadas por la combinación de

un metal con un metaloide (cuerpo simple mal conductor del calor o la electricidad))

� Hay que buscar técnicas buenas, baratas y bonitas (Las 3B). � Herrumbre = H2o + metales ferroso Corrosión = H2 + metales no ferrosos. � Hidratar- combinar el material con agua. � Hoy en día todas las compañías serias de lubricante (Cubalub, Castrol,

Repsol, Total- Fina –Elf, PVD.SA), etc. tienen similares niveles de calidad, su diferencia está en los precios, los servicios de postventa, la capacitación a sus clientes, la logística apropiada para que no le falte el lubricante al cliente, etc.

� Es importante controlar la relación entre el consumo de combustible y el de lubricante de carter, para tener un parámetro del desgaste del motor.

� Lo importante es que el lubricante presente alta fluidez para circular rápidamente dentro del circuito. La alta presión en el sistema no garantiza una correcta lubricación.

� La lubricación hidrodinámica es la lubricación del mismo aceite por sus presiones y viscosidad. Parecido a la lubricación que sentimos cuando pisamos agua y resbalamos.

� La lubricación límite o marginal aparece cuando la película de aceite cede en los cojinetes o es eliminada por los anillos al bajar el pistón en el cilindro. Parecido a la lubricación que sentimos cuando pisamos polvo resbalamos.

� El Mantenimiento Proactivo trabaja en búsqueda de las causas de falla de la maquinaria para evitar que se conviertan en desgaste, apoyado por la herramienta del análisis de aceite, puede ayudar significativamente en la implementación exitosa del RCM.

� Nafta ligera = pentano (es un solvente que separa del aceite todos los insolubles que le son afines, en este caso contaminantes externos y productos de la degradación).

� NIOD (abreviatura que refleja el principio físico de trabajo “Difusión Iónica Dirigida). Es un polvo mineral duro, seco, muy fino y químicamente natural; con una dispersión de partículas de 5 – 50 micrones, elaborado sobre la base de minerales del grupo de la serpentinita. El permite alcanzar un efecto de antifricción en cualquier par de rozamiento, bajo la influencia de las cargas de funcionamiento y las temperaturas durante la explotación reglamentaria del mecanismo. Permitiendo recuperar los desgastes y restablecer las dimensiones originales y la geometría de las piezas y mecanismo. No es un modificante, ni un aditivo de los aceites, pues no cambia las características


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físico- químicas de los mismos. El lubricante solo se usa en calidad de portador, para lograr acceder a todos los pares de rozamiento.

� Poise unidad de la viscosidad dinámica en honor al Dr. Poiseville, francés, en 1844 desarrolló la ecuación de la viscosidad de los gases.

� Polimerización es un método de síntesis, es lograr un nuevo producto a partir de las reacciones químicas que se producen durante la mezcla, con uso de catalizador o no. Es unir cadenas de hidrocarburos hasta obtener el nuevo producto.

� La recirculación de gases de escape consiste que las emisiones que normalmente pasaban por el tubo de escape son desviadas al cárter y luego trasportadas en suspensión por el aceite para que los contaminantes sean retenidos por el filtro, como una medida más para no contaminar el medio ambiente.

� El rendimiento de un artículo está relacionado con los recursos y resultados. Una máquina tiene mayor rendimiento que otra si emplea menos recursos para obtener idénticos resultados.

� Rutina: costumbre arraigada, antigua, habito adquirido de hacer las cosas por mera práctica y sin razonarlas.

� Las 9 S, reglas para lograr un ambiente de calidad en el trabajo. 1. SEIRI: Despeje, clasificación (elimine el por si acaso). 2. SEITON: Organización (un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar). 3. SEISO: Limpieza (que brille). 4. SEIDO: Estandarización (unifique a través de documentos y normas). 5. SHITSUKE: Disciplina ( cumpla con el reglamento de la empresa) 6. SEIKETSU: Bienestar personal (cuide su salud física y mental). 7. SHIKARI: Constancia ( mantenga los buenos hábitos adquiridos) 8. SEISHOO: Coordinación (Trabaje en equipo). 9. SHITSUKOKO: Compromiso (es una obligación contraída) (haga suya la

empresa). � SAE- Es el organismo encargado de detectar y plantear la necesidad de

mejorar el diseño de un lubricante de MCI a partir de resultados obtenidos del comportamiento del mismo durante su uso real (pruebas de campo). ASTM- (Estándares americanos para la evaluación de materiales) Es el encargado de definir y diseñar los métodos y los ensayos de laboratorios que permiten evaluar los requerimientos (parámetros) que deben cumplir el aceite diseñado y utilizado en las pruebas de campo según procedimiento y diseño que hizo SAE. API – Es el encargado de diseñar el lenguaje que permite reconocer las sucesivas mejoras que van adquiriendo los lubricantes de MCI, por requerimiento de los niveles de servicio, como resultado de los nuevos diseños de motores y sus características de explotación.

� Según Ford Motor Company existen 36 500 gotas de aceite en un litro. Si el motor consume tan solo 1 / 1100 (0, 000909) de una gota de aceite en cada tiempo del motor ( 4 / 1100 en un ciclo) utilizaría 1 litro de aceite por cada 1600 Km. (13 / 12 / 2000).

� Sintetizar es llegar a un producto nuevo a partir de la combinación de otros. El aceite sintético es un aceite de tecnología de síntesis. � Todas las cosas en movimiento tienen lubricante, al mover el brazo en la

articulación del codo hay lubricante.


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VIII- AUTOESTUDIO. A- Combustibles: 1- ¿Es favorable para el MCI de gasolina que el carburante posea alta o baja

volatilidad? 2- ¿Es la volatilidad la propiedad que más influye en el comportamiento del MCI

de gasolina? 3- ¿Podrá influir la densidad en la riqueza de la mezcla que se prepare en el

carburador? 4- ¿Por qué la densidad de la gasolina debe estar 0,71 – 0,76 g / cm3? 5- ¿Qué gasolina es más apropiada en Cuba, una Tp10= 50 0C ó Tp10= 78 0C?

¿Por qué? 6- Si se tienen 2 gasolinas A y B de diferente valor calóricos: HuA = 43 000 kj / kg y HuB = 43 900 kj / kg ¿Con cuál será mayor el consumo específico del motor? 7- ¿En qué clima habrá mayor posibilidad de tranque de vapor? 8- ¿Se presentarán problemas de arranque en frío del motor por motivos de

gasolina en países cálidos? 9- ¿Cuándo existirá mayor posibilidad de que ocurra la percolación con Tp10 =

50 0C ó Tp10 = 80 0C? 10- Dado 2 combustibles A y B ¿Cuál es mejor según su volatilidad?

Tp10A > Tp10B Tp50A = Tp50B Tp90A < Tp90B

11- En un auto de carrera, ¿Cómo se desea que sea la Tp10, Tp50 y Tp90? 12- ¿Cómo se evalúa el poder antidetonante de una gasolina? 13- ¿Cómo se le asigna el NO a un combustible? 14- ¿Cómo repercute en un motor utilizar un combustible de NO inferior al que

necesita? 15- ¿Cómo puede elevarse el NO de una gasolina? 16-¿Una gasolina que en un motor CFR admitió NO = 85 sin detonar, al ser empleado en un motor serie de 4 cilindros con la misma relación de compresión, si detonó durante las aceleraciones. ¿A qué se debe esto? 17- Dos gasolinas del mismo NO, una puede detonar en un motor y la otra no. ¿A qué se debe ésto? B- Lubricantes: 1. ¿Diga el concepto de lubricación y lubricante? 2. ¿Qué es una lubricación eficiente? 3. ¿Mencione algunas de las funciones de los lubricantes? 4. ¿Cómo se clasifican los aceites según su base? 5. ¿Cómo se clasifican los aceites según su estado físico? 6. ¿Cuándo se utiliza un lubricante gaseoso, ponga ejemplos? 7. ¿Cuándo se utiliza un lubricante sólido, ponga ejemplos? 8. ¿Cómo se clasifican los aceites minerales según su base? 9. ¿Diga las características de los parafínicos? 10. ¿Diga las características de los nafténico y de los aromáticos? 11. ¿En cuántas categorías se dividen las propiedades de los aceites? 12. Mencione las propiedades físicas de los aceites explique una. 13. ¿Cómo se determina la viscosidad dinámica y cuál es su unidad de medida? 14. Idem para la viscosidad cinemática


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15. ¿Cuáles son los diferentes tipos de viscosímetros y ponga ejemplos? 16. ¿Qué es el IV y que expresa? 17. Idem a 12 para las propiedades superficiales, térmicas y químicas. 18. Defina el punto de inflamación y de combustión y cuál es su importancia? 19. ¿Qué es el punto de anilina y cuál es su importancia? 20. ¿Cuáles son las ventajas de los aceites sintéticos? 21. Mencione tipos de aceite sintéticos. 22. Compare los aceites sintéticos con los aceites minerales Problemas: 1- Se desea convertir la viscosidad que tiene un aceite de 0,13 Poises a Pa.s 2- Demuestre que la viscosidad cinemática en cm2 / s (Stoke) se obtiene de la relación η / ρ. 3- Explique como Usted determina la ρ aproximada de un aceite a partir de la definición sino cuenta con los instrumentos específicos de medir la densidad. 4- Se dan las características de 4 aceites, los cuales deben ser seleccionados para un MCI diesel, una turbina de vapor, una máquina de herramienta (fresadora) y un sistema sellado de refrigeración. Diga que aceite escogería y argumente su respuesta.

a) Antioxidante, anticorrosivo, antiespumante y antiemulsionante. b) Antioxidante, anticorrosivo, antiespumante c) Antioxidante, anticorrosivo, antiespumante y depresores del punto de fluidez. d) Antioxidante, anticorrosivo, detergente y alto índice d viscosidad.

C- Grasas lubricantes. 1- ¿Qué es una grasa lubricante? ¿Cómo está compuesta? 2- Explique las funciones de cada componente de las GL. 3- Mencione las ventajas y desventajas de la GL respecto a los aceites

lubricante. 4- ¿Cómo se clasifican las grasas lubricantes? 5- ¿Cómo se clasifican según el agente espesante? 6- ¿Mencione los agentes espesantes órgano-metálicos? 7- ¿Cuáles son las características de las grasas con agente espesante de sodio? 8- Idem para calcio y litio 9- ¿Explique la clasificación según el número NLGI o tipo de servicio? 10- ¿Mencione algunas de las propiedades físico-químicas de las grasas? 11- Idem para las propiedades químicas. 12- ¿Qué es la consistencia de una grasa? 13- Idem para el punto de goteo. 14- Idem para el arrastre por agua. 15- ¿Para que sirve conocer las propiedades de las grasas? D-Auto evaluación 1. La lubricación es la separación de 2 superficies en contacto con la

interposición de una sustancia denominada lubricante con vista a reducir la fricción, el desgaste, etc.

2. Lubricante es solo aquella sustancia de origen mineral en estado líquido o sólido que se usa con fines de lubricación.

3. Lubricación eficiente es aquella en que se aplica un lubricante adecuado, en el lugar requerido, en el momento oportuno y en la cantidad necesaria.


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4. Las funciones de la lubricación son solamente reducir la fricción, el desgaste, amortiguar ruidos y cargas y transmitir potencia.

5. El bisulfuro de molibdeno (MoS2) y el grafito son lubricantes semisólidos. 6. Los lubricantes gaseosos se usan a altas velocidades y bajas cargas. 7. Las propiedades de los lubricantes sirven para definir su idoneidad, para

seleccionar el lubricante y controlar la continuidad y calidad (diagnóstico). 8. Las propiedades de los lubricantes líquidos se dividen en físicas,

térmicas, superficiales y químicas. 9. La viscosidad, la constante dieléctrica, la acidez y el punto de anilina son

propiedades físicas. 10. La viscosidad es la propiedad física más importante de los aceites y es la

resistencia que opone el aceite a fluir. 11. La viscosidad dinámica en dina/cm2 * seg. = Stoke. 12. La Viscosidad cinemática es la razón de la viscosidad dinámica y la

densidad. Su unidad es el centiStoke (Stoke /100). 13. La viscosidad solo depende se la presión. 14. El índice de viscosidad mide la habilidad del lubricante líquido de

mantener su viscosidad con los cambios de la temperatura y es un índice de calidad.

15. El índice de viscosidad es una de las propiedades más importantes de los aceites.

16. La constante dieléctrica es la propiedad física que caracteriza la cualidad de aislamiento eléctrica de los aceites y que varía en presencia de contaminantes.

17. El punto de inflamación, de combustión, de congelación y de enturbiamiento son propiedades térmicas de los aceites.

18. El punto de inflamación y de congelación nos dice la temperatura de trabajo de un aceite.

19. El TBN o BN (total base number) o el TAN (total acid number) es una propiedad química de los aceites que da criterios sobre el grado de refino, aditivación y contaminación de los lubricantes.

20. El punto de anilina es una propiedad química de los aceites, que se define como la temperatura mínima a la que una mezcla a partes iguales de aceite y anilina se hacen miscibles (se solubilizan totalmente).

21. Si el punto de anilina aumenta, entonces aumenta el poder disolvente y por lo tanto ataca más a los polímeros (gomas, sellos sintéticos, etc.).

22. La viscosidad cinemática determinada con un viscosímetro capilar es igual al tiempo que pasa el aceite de un bulbo a otro por la constante del viscosímetro.

23. El punto de inflamación (flash point) es la temperatura mínima a la que los vapores que desprenden el aceite al ser calentado se inflaman momentáneamente al ser aplicada una llama y se determina por los métodos de copa abierta (open cup) y copa cerrada (closed cup).

24. Los aceites según su base (aceites minerales) se clasifican en: a) Parafínicos. b) Nafténicos. c) Aromáticos. 25. Los aceites parafínicos tienen un alto índice de viscosidad, baja volatilidad

(alto punto de inflamación), alto poder disolvente (baja temperatura de anilina), bajo punto de congelación y baja densidad.


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26. Los aditivos son sustancias químicas que se le añade al lubricante para mejorar sus propiedades y/o impartirle nuevas propiedades.

27. Los aceites se clasifican según su aplicación en: a) Aceites para motores de combustión interna (MCI) b) Aceites industriales.

28. En los aceites para MCI la viscosidad se evalúa a 40OC. 29. Los aceites para MCI se clasifican por su viscosidad (SAE) y por su

severidad de servicio (API). 30. SAE is the Society of Automotive Engineering and API is the American

Petroleum Institute. 31. Los ensayos normalizados para medir las propiedades de los lubricantes

en cuanto a su calidad, identificación y contaminación se hacen según la norma ASTM (The American Society of Testing Materials).

32. Los aceites para motores según SAE se clasifican en monogrado (de invierno o de verano) y multigrados (todas las estaciones).

33. SAE 50 significa que la viscosidad del aceite es de 50 cSt a 100 oC. 34. Según API, SG es un aceite para motores Diesel sometidos a alta

severidad. 35. Según API, CA es un aceite para motores Diesel sin aditivos. 36. Multi A SAE 50 SD/CC es un aceite motor cubano, monogrado de verano,

con una viscosidad SAE 50 (alrededor de 21.9 cSt a 1000C), para flota mixta, pero predominante para gasolina.

37. Regular 40 SA es un aceite motor cubano, monogrado de verano, con una viscosidad SAE 40, para motores de gasolina, de baja severidad, sin aditivos, recomendado para el periodo de asentamiento.

38. Castrol GTX 20W/50 es un aceite motor multigrado con viscosidad SAE 20W para invierno y SAE 50 para verano.

39. 90 GL-4 es un aceite para caja de velocidad de automóviles, con severidad alta, tiene aditivos de extrema presión y una viscosidad de 90 cSt a 400C.

40. Aceite reductor 150, es un aceite industrial, con viscosidad SAE 150 a 1000C.

41. Turbo 32, es un aceite industrial, para turbinas, con una viscosidad cinemática de 32 cSt a 400C.

42. Aceite penetrante, se clasifica según su aplicación en otros aceites, cuyo empleo es para aflojar uniones roscadas.

43. Las grasas son lubricantes semisólidos cuyos componentes son: aceite base + agente espesante + aditivos.

44. Los agentes espesantes aportan las siguientes propiedades: a) La consistencia. b) La resistencia a trabajar a altas y bajas temperaturas. c) La resistencia a la humedad.

45. Las grasas se clasifican según el agente espesante y de acuerdo a la consistencia por el número NGLI (National Lubricating Grease Institute).

46. Las propiedades fundamentales de las grasas son: a) La consistencia. b) El punto de goteo. c) La compatibilidad.


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47. Los espesantes de jabón de sodio, su temperatura de aplicación es en un rango de 0 0C a 120 0C, después de fundirse se solidifican de nuevo sin perder sus propiedades y son resistentes a la humedad.

48. Las grasas a base de jabón de calcio (grasa de copilla), trabajan en un rango de temperatura de -10 0C — 900C, si se funden pierden sus propiedades engrasadoras al separarse el jabón del aceite y no son resistentes a la humedad.

49. Lisan es una grasa a base de litio, posee un elevado punto de goteo (~180 0C), son resistente al agua.

50. La grasa Lisan M-3 es a base de litio con aditivos de bisulfuro de molibdeno, soportan altas presiones con un # NGLI igual a 3 (consistencia media, semidura)

51. Al aumentar el # NGLI de 000 a 6 aumenta la penetración en las grasas. 52. Las grasas son recomendables para altas velocidades. 53. Los lubricantes sólidos (grafito, M0S2) se emplean a muy altas

temperaturas (4000C), muy bajas temperaturas y cargas elevadas (hasta 685 MPa).

54. En función del espesor de la capa de aceite los regímenes de lubricación se dividen en lubricación:

a) Hidrodinámica b) Mixta c) Límite

55. En la lubricación límite las propiedades que más influyen son la untuosidad y la viscosidad.

56. En la lubricación mixta la carga aplicada es soportada por el lubricante y las asperezas de las superficies.

57. En función de la forma en que se forma la película de aceite puede existir lubricación hidrodinámica, hidrostática y elastohidrodinámica.

58. La lubricación elastohidrodinámica se presenta en sólidos elásticamente deformables que se tocan en un punto o en una línea, con presiones de contacto elevadas, como en el caso de engranajes y rodamientos.

59. El factor de Hersey tiene en cuenta la viscosidad, la velocidad y la fricción.

60. En la curva de Stribeck solo se representa la fricción hidrodinámica y la mixta.

61. En la zona hidrodinámica de la curva de Stribeck aumenta la fricción hidráulica y no por el contacto metal-metal.

62. Al decidir cambiar un Aceite Reductor 150 por un Aceite Reductor 220 se evita más el pitting, pero aumenta más la resistencia al movimiento, aumenta la temperatura y las perdidas de potencia.

63. El Aceite Reductor150 al estar funcionando normalmente se encuentra en un punto A de la zona de lubricación hidrodinámica de la curva de Stribeck, al hacer el cambio por un Aceite Reductor 220 ese punto se desplaza ala derecha paralelo al eje de las abscisas.

64. Los sistemas de aplicación de aceites se clasifican en: 1. De pérdidas totales 2. Por salpicaduras 3. Por circulación 4. Autolubricados

65. La clasificación por pérdidas totales se dividen en:


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a) Manuales b) Centralizados c) Por goteo d) Niebla aire- aceite

66. El sistema por salpicadura con cadena o disco es recomendado para lubricar reductores de velocidad.

67. El sistema por circulación a presión o por gravedad, garantiza la entrega de lubricante de forma continua y uniforme, buen enfriamiento y arrastre de contaminantes.

68. Los sistemas por circulación son empleados en MCI, turbinas y máquinas herramientas.

69. Los sistemas de lubricación para grasas pueden ser: a. Manuales b. Copas de engrase a presión c. Pistolas a presión. d. Centralizados, etc.

70. Los sistemas centralizados se emplean cuando hay muchos elementos a lubricar o cuando hay muchos puntos con el mismo lubricante o cuando el acceso del hambre es difícil.

71. Para seleccionar un lubricante para un MCI hay que tener en cuenta el grado SAE y API, pero además deben comprobarse las cualidades detergente, el TBN y el punto de inflamación.

72. El periodo de cambio de un aceite solo debe hacerse por las recomendaciones que da el fabricante para determinadas condiciones de explotación.

73. Los aceites industriales se clasifican según la norma ISO-VG (International Standard Organization- viscosity grade) donde el nombre da la severidad o aplicación del aceite y el numero es la viscosidad cinemática a 400C.

74. Si se necesita para un reductor una viscosidad de 150 cSt a 600C, lo correcto es seleccionar un Aceite Reductor 150.

75. ___ Para transmisiones abiertas de engranajes, lo recomendado es usar un aceite muy adhesivo y viscoso (Guijos) o grasas.

76. Para seleccionar un aceite para engranajes (transmisión cerrada) hay que tener en cuenta la temperatura operacional, la viscosidad, características de la carga, tipo y material de la rueda.

77. Para seleccionar una grasa el principal factor a tener en cuenta es la consistencia (# NGLI).

78. Para seleccionar una grasa hay que tener en cuenta solamente el tipo de grasa (agente espesante)

79. El tipo de grasa a seleccionar depende de la temperatura operacional (limitada por el punto de goteo) y las condiciones atmosféricas.

80. Para decidir la consistencia de una grasa a seleccionar, hay que tener en cuenta la tolerancia, la velocidad, la carga y su modo de engrase

81. . Si la temperatura de operación es 800C, el medio húmedo, velocidad y carga media, modo de engrase por pistola y se está lubricando cojinetes, la grasa recomendada seria Copilla-3.

. IX- CONVERSIÓN DE UNIDADES a) Fuerza:


150

1kgf = 103 gf = 9,81*105 dina ⇒1 dina = 1gf / 103 1 kgf = 9,81 Newton 1 Newton = 105 dina b) Presión: 1 kgf / cm2 = 9, 81*104 N / m2 ≈ 105 Pa 1MPa = 10, 2 Kg. / cm2

c) Potencia = Trabajo / t ( Joule / s , N-m / s, Watt, CV, HP) 1kWatt = 1000 Watt La potencia de un motor es la energía que entrega en la unidad de tiempo. d) Otras: η = 1 Poise = dina-s / cm2.

1 Pa*.seg = N-s/ m2 = 105 dn / 104cm2. *seg = 10 dn/ cm2*seg = 10 Poise

ν = Stokes = cm2 / s m2 / s = 104 cm2 / s = 104 Stokes 1 onza fluida = 28,409 ml 1 ml = 1 cm3 (tiene una masa de 1 g de agua a 4 0 C). 1 litro = 1 dm3 (tiene una masa de 1 kg de agua a 4 0 C) 1000 litros = 1 m3 (1000 kg de agua a 4 0 C = Tn métrica) 1 libra = 16 onzas = 460 g 1 onza = 28, 7495 g f = 1/ T (1/ seg), donde: f – frecuencia, y T- periodo

G = A* v = mm2 * mm/ seg = mm3 / seg (gasto)

Nombre: Carlos Manuel Bonet Borjas. Ingeniero Mecánico especializado en Mecanización Portuaria. Master en Ingeniería de Mantenimiento (26 de Octubre de 2000) . Profesor de la Facultad de Ing. Mecánica, ISPJAE, desde 1979. 31 años de experiencia. He impartido hasta el momento 23 asignaturas diferentes en varias disciplinas, fundamentalmente en: “Explotación Técnica y Montaje de Equipos Portuarios” desde 1979 hasta 1988, en la Facultad de Transporte, en La Cujae, "Explotación Técnica de Máquinas Automotrices " en las temáticas de lubricación, fiabilidad, mantenimiento y diagnóstico desde 1988 hasta el 2000”Mantenimiento” desde 2001 hasta 2009. Profesor principal en esta asignatura en el Departamento de Ingeniería del Transporte, la Facultad de Ingeniería Mecánica, en La Cujae. Postgrados Impartidos 41. Cursos facultativos impartidos 19, Conferencias impartidas 10. Tutor de 38 trabajos de diplomas de pregrado, 20 trabajos de diplomas de diplomados (postgrados), 281 proyectos de curso en 4to y 5to año de la carrera,


151

19 grupos estudiantiles de trabajo científico (GETC).Asesor de: 26 Trabajos de diploma y un trabajo de diploma de Maestría. Oponente de: 38 trabajos de diploma de pregrado y 7 de postgrado. Participación en Tribunales: 64 tribunales de trabajos de diploma de pregrado y 7 postgrados, En tribunales de proyectos de curso y de Forum Estudiantil, 6 Tribunales provinciales de la UNAICC. Un tribunal nacional de la UNAICC. Eventos: 55. Publicaciones: Un Textos con 2 tomos (1987), otro en Ecuador (2009), 6 Folletos, 14 Monografía, 8 Artículos y 34 publicaciones en memoria de eventos y otros. Trabajos Investigativos: 14 Servicios científicos técnicos y asesorías 22. Superación. 25 Postgrados recibidos y además de 16 seminarios y cursos especializados. Defensa de La Maestría, Octubre del 2000. Grupos de trabajos multidisciplinarios: 5. Países visitados: 3 (Rumanía-estudio de pregrado- un año-1972-1973, Bulgaria-visita--1973, España-misión de estudio- 15 días- 1987)

ESPECIALIDAD DE POSTGRADO TRANSPORTE AUTOMOTOR

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