Manual Lubricacion Shell

Introduccióna los lubricantes y la lubricación

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Uno

CONTENIDOIntroducción

Sección UnoFricciónLubricaciónEl mecanismo de lubricaciónResumen

Sección Dos

Qué hacen los lubricantes?Las funciones de los lubricantesTipos de lubricantesPropiedades importantes de los lubricantesResumen

Sección Tres

Qué hay en un lubricanteAceites bases y aditivosAceites basesLa fabricación de aceites lubricantesAditivosFormulaciónResumen

Sección cuatro

El lubricante adecuado para el trabajoLa selección de los lubricantes

Recomendaciones de los fabricantesProbando los lubricantesResumen

Sección Cinco

Almacenamiento, manejo, y uso de loslubricantes

Contaminación entre lubricantes

Salud ocupacional

Sección SeisGuías del usuario para implementar unaadecuada administración de la lubricación

Análisis CAVEB

Análisis previos a la selección delubricantes

Racionalización de productos

Manejo de problemas

Selección de mejoras de proceso

Pruebas de campo

Elección de nivel y tipo de mantenimientorequerido

Resumen y costos de análisis productivos



INTRODUCCION

El Tutor de Lubricación Shell ha sido diseñado parasuministrarle la información clave sobre lubricantesy sus aplicaciones. Igualmente pretende desarro-llar su conocimiento de productos y permitirle ha-cer su trabajo más efectivamente. También le pro-porcionará una base sólida para un entrenamientoposterior.

Si usted desea obtener lo mejor del Tutor, es im-portante que trabaje cuidadosa y conciensu-damente los Manuales. Estos han sido diseñadospara ser fáciles de seguir, pero igualmente deman-dará algo de tiempo, esfuerzo y compromiso de suparte. Esperamos que disfrute la experiencia deaprender y que prontovea como los beneficios desu mejora en el conocimiento de productos le ayu-dará a hacer su trabajo más eficientemente.



SECCION UNOFRICCION

Qué es fricción?

Cuando una superficie se desliza sobre otra, siem-pre hay resistencia al movimiento. Esta fuerza deresistencia, o fricción, depende de la naturalezade las dos superficies en contacto. Cuando la fric-ción es pequeña como lo es por ejemplo cuandoun esquiador se desliza hacia abajo sobre unasuperficie de nieve, el movimiento es suave y fácil.Cuando la fricción es grande, deslizarse se vuelvedifícil, las superficies se tornan calientes y sé des-gastan. Esto pasa, por ejemplo cuando las pasti-llas de los frenos son aplicadas para disminuir lavelocidad de una rueda.

Qué causa la fricción?

La fricción es el resultado de la rugosidad de lassuperficies. Bajo microscopio electrónico, aún lassuperficies aparentemente más lisas, muestranmuchas rugosidades o asperezas.

Dos superficies que aparentan estar en contactototal, realmente se están tocando una con la otraen los picos de sus asperezas. Toda carga es porlo tanto soportada solamente en unos pequeñospuntos y la presión sobre estos es enorme.

Cuando las superficies se mueven, las asperezaspueden quedar trancadas una con las otra y sepueden soldar. Entre más sé presione una superfi-cie con la otra mayor será la fricción.

Las consecuencias de la fricción

En la mayoría de las máquinas es importante man-tener la fricción entre las partes móviles a un míni-mo. Cuando la fricción es excesiva, tiene que ha-cerse trabajo adicional para continuar él movimien-to. Esto genera calor y gasto de energía. La fric-ción también incrementa el desgaste y por tantoreduce la vida de la máquina.

Movimiento

Fricción

Contacto entre dos superficies

Fricción y sus causas



Más acerca deLA FRICCION

Como la fuerza friccional entre dos superficies es,proporcional a la carga es posible definir un valorconocido como coeficiente de fricción, el cuales igual a la fricción dividida por la carga. El coefi-ciente de fricción depende de la naturaleza de lasdos superficies en contacto. Para sólidos ordina-rios oscila en el rango de 0.3 y 3. Cuando un lubri-cante está presente entre las dos superficies, elcoeficiente de fricción y por lo tanto la fuerza ne-cesaria para producir el movimiento relativo, se re-duce.

De acuerdo a las leyes de fricción él coeficiente dela fricción de dos cuerpos debe ser una constante.En la práctica, éste varía ligeramente con cambiosen la carga y con cambios en la velocidad de des-lizamiento. La fuerza necesaria para que un cuer-po comience a deslizarse sobre otro, o sea, la fric-ción estática, es siempre mayor que la friccióndinámica que es la fuerza necesaria para que semantenga en movimiento una vez éste haya co-menzado.

Fricción Fricción x 2 Fricción x 3

Fricción Fricción Fricción= =

Movimiento

La primera ley de la Fricción

La segunda ley de la Fricción

n física clásica hay dos leyes que describenla fricción entre dos superficies

La primera ley de la fricción, establece que lafricción entre dos sólidos es independiente de elárea de contacto. Por lo tanto de acuerdo con estaley, cuando un ladrillo es movido a lo largo de unalámina de metal la fuerza opuesta a su movimientoserá la misma sí el ladrillo se desliza sobre sucara inferior, sobre su cara anterior o sobre su caralateral.

La segunda ley de la fricción, establece que lafricción es proporcional a la carga ejercida por unasuperficie sobre otra. Esto significa que, sí un se-gundo ladrillo es colocado encima del ladrillo delprimer ejemplo, la fricción será duplicada. Tres la-drillos triplicarán la fricción y así sucesivamente.

E



LUBRICACION

Qué es la lubricación?

Cualquier procedimiento que reduzca la fricciónentre dos superficies móviles es denominado lu-bricación. Cualquier material utilizado para estepropósito es conocido como lubricante.

Cómo la lubricación reduce la fricción?

La principal función de un lubricante es proveer unapelícula para separar las superficies y hacer elmovimiento más fácil. En un modelo donde unlíquido actúa como lubricante, el líquido puede sertomado como si formara un número de capas conlas dos capas externas, superior e inferior adheri-das firmemente a las superficies. A medida queuna de las superficies se mueva sobre la otra, lascapas externas del lubricante permanecen adheri-das a las superficies mientras que las capas inter-nas son forzadas a deslizarse una sobre otra. Laresistencia al movimiento no está gobernada porla fuerza requerida para separar las asperezas delas dos superficies opuestas y poder moverse unasobre otra. En su lugar, esta resistencia está de-terminada por la fuerza necesaria para deslizar lascapas de lubricante una sobre otra. Esta es nor-malmente mucho menor que la fuerza necesariapara superar la fricción entre dos superficies sinlubricar.

Las consecuencias de la lubricación

Debido a que la lubricación disminuye la fricción,ésta ahorra energía y reduce él desgaste.

Sin embargo, aún el mejor lubricante, nunca podráeliminar la fricción completamente. En el motor deun vehículo eficientemente lubricado, por ejemplo,casi el 20% de la energía generada es usada parasuperar la fricción.

Lubricacion

Contacto entre dos superficies

El efecto de un lubricante



Más acerca deLA LUBRICACION

a lubricación siempre mejora la suavidad delmovimiento de una superficie sobre otra. Esto

puede ser logrado en una variedad de formas. Losdiferentes tipos de lubricación normalmente sondenominados Regímenes de Lubricación.

Transiciones entre los diferentes regímenes tienenlugar durante él ciclo operacional de las máqui-nas.

Las mejores condiciones de lubricación existencuando las dos superficies móviles están comple-tamente separadas por una película de lubricantecomo él modelo descrito en la página anterior. Estaforma de lubricación es conocida como Hidrodi-námica o lubricación de película gruesa. Elespesor de la película de aceite depende principal-mente de la viscosidad del lubricante, una medi-da de su espesor o la resistencia a fluir.

Por otro lado, la lubricación es menos eficientecuando la película es tan delgada que él contactoentre las superficies tiene lugar sobre una área si-milar a cuando no hay lubricante. Estas condicio-nes definen la lubricación límite. La carga totales soportada por capas muy pequeñas de lubri-cante adyacentes a las superficies. La fricción esmenor que en superficies completamente sin lu-bricar y está principalmente determinada por lanaturaleza química del lubricante.

Varios regímenes de lubricación han sido identifi-cados entre los dos extremos de lubricación

hidrodinámica y límite. Las siguientes son las dosmás importantes.L

Alta Velocidad

Baja Velocidad

Muy Baja Velocidad

Lubricación Hidrodinámica

Lubricación Mixta

Lubricación Límite

Lubricación mixta o de película delgada, exis-te cuando las superficies móviles están separadaspor una película de lubricante continua con espe-sor comparable a la rugosidad de las superficies.Esta carga entonces está soportada por una mez-cla de presión de aceite y los contactos entre su-perficies de tal forma que las propiedades de esterégimen de lubricación son una combinación tantode lubricación hidrodinámica como límite.

La lubricación elastohidrodinámica, es un tipoespecial de lubricación hidrodinámica la cual se



puede desarrollar en ciertos contactos con altascargas, tales como cojinetes y algunos tipos deengranajes. En estos mecanismos él lubricante esarrastrado hacia el área de contacto y luego sujetoa muy altas presiones a medida que es comprimi-do bajo carga pesada.

El incremento de la presión tiene dos efectos. Pri-mero que todo, causa él incremento en la viscosi-dad del lubricante y por lo tanto un aumento en sucapacidad de soportar cargas.

En segundo lugar, la presión deforma las superfi-cies cargadas y distribuye la carga sobre un áreamayor.

LubricaciónElastohidrodinámica

CilindroRotatorio

Películade aceite

Alta presiónincrementa la viscosidad

y deformala superficie



EL MECANISMO DE LA LUBRICACION

La mayoría de las máquinas son lubricadas porlos líquidos. Cómo son capaces estos líquidos deseparar superficies y reducir la fricción entre ellas?

Con el objeto de entender en que forma los líqui-dos lubrican en la práctica, es útil observar el casode la chumacera simple. En este dispositivo sen-cillo ampliamente utilizado, un eje soporta las car-gas y rota dentro de una cavidad de aceite.

La formación de una cuña deaceite en un cojinete plano.

La formación de una cuñade aceite.

Un ejemplo es una biela del motor de un carro.

A medida que el eje rota, una cuña de aceite seforma entre las superficies, la cual genera suficientepresión para mantenerlas separadas y sopotar lacarga del eje.

Las cuñas de aceite, se pueden formar en otro tipode chumaceras, tales como cojinetes con elemen-tos deslizantes y rodantes, por un mecanismo si-milar.

Cojinete

Contacto metal - metal

EjeRotatorio

Cuña de aceitesoporte de carga

En cojinete deslizante

En un cojinete con elementos rodantes En un engranaje

EjeEstacionario



La lubricación más eficiente, es la llamada lu-bricación hidrodinámica y es solamente obtenidacuando la película de aceite que se genera en uncojinete tiene un espesor varias veces mayor quela rugosidad de las superficies sólidas opuestas.Sí la película de aceite es demasiado delgada, lassuperficies entran en contacto directo, la fricciónse incrementa, se genera calor y ocurre desgaste.

LubricaciónHidrodinámica

Varios factores influyen en la formación de la pelí-cula de aceite y por lo tanto en la eficiencia de lalubricación. Estos incluyen:

La viscosidad del lubricante

Este es el factor más importante. Sí la viscosidaddel lubricante es demasiado baja, esto es que ellubricante es muy delgado, éste no será capaz deformar una cuña de aceite adecuada. Es imposi-ble generar suficiente presión para separar las su-perficies móviles. Si, por otro lado, la viscosidades demasiado alta, el espesor del lubricante

puede restringir el movimiento relativo entre dossuperficies. La viscosidad de un líquido disminuyeal incrementarse la temperatura, por lo tanto uncojinete que esté lubricado eficientemente en fríopuede que no trabaje bien si se calienta.

Estaremos observando la viscosidad y su variacióncon la temperatura con más detalle en la siguientesección.

Diseño del cojinete

La forma de las superficies lubricadas debe favore-cer la formación de una cuña de aceite. Por lo tan-to debe haber un espacio adecuado entre las su-perficies móviles.

Alimentación del lubricante

Claramente, la lubricación hidrodinámica no sepuede desarrollar sí hay falta de lubricante.

El movimiento relativo de las superficies

Entre mayor sea la velocidad de deslizamientomayor será la película de aceite, asumiendo quela temperatura permanezca constante. Una con-secuencia importante de esto es que las superfi-cies en movimiento, tenderán a entrar en contactocuando el equipo arranque o pare.

La carga

A cualquier temperatura dada, un incremento de lacarga tenderá a disminuir la película de aceite. Unacarga excesiva tenderá a incrementar la fricción yel desgaste.



RESUMEN DE LA SECCION UNO

Fricción es el nombre dado a la fuerza que re-siste el movimiento relativo entre dos superfi-cies en contacto. La fricción genera calor, con-sumo de energía y aumenta él desgaste.

Lubricación es el nombre dado a cualquier pro-cedimiento que reduzca la fricción. El principalobjetivo de la lubricación es separar las superfi-cies opuestas y hacer el movimiento más fácil.

La lubricación ahorra energía y reduce él des-gaste.

Las mejores condiciones de lubricación ocurrencuando una película de lubricante gruesa se for-ma y es suficiente para separar las superficiesmóviles y soportar la carga sobre ellas. Esta esllamada lubricación hidrodinámica.

La lubricación hidrodinámica solamente se pue-de desarrollar si la geometría de las superficieslubricadas ayudan a la formación de una cuñade lubricante.

La lubricación hidrodinámica está favorecida porel incremento en la viscosidad del lubricante,una disminución de la temperatura (la cualincrementa la viscosidad del lubricante), un in-cremento en la velocidad de deslizamiento y unadisminución de la carga.

La eficiencia de la lubricación hidrodinámica sereduce y el contacto entre las superficies esmás probable que ocurra cuando la viscosidaddel lubricante disminuye, la velocidad de desli-zamiento disminuye y la carga aumenta.



Sección DosQUE HACEN LOS LUBRICANTES?

Los lubricantes cumplen con numerosas fun-ciones diferentes de su papel principal de re-ducir la fricción y el desgaste. En esta sec-ción revisaremos las funciones más importan-tes de los lubricantes, antes de entrar a consi-derar las propiedades que deben tener para tra-bajar eficientemente. Le pondremos particularatención a la viscosidad ya que ésta es casisiempre la propiedad más importante de unlubricante.

Cuando usted haya estudiado la información clavede esta sección, usted deberá ser capaz de:

Listar cuatro funciones importantes que cum-plen los lubricantes.

Listar los cuatro tipos de lubricantes básicosy resumir sus ventajas y desventajas.

Definir el término viscosidad y explicar cómoel sistema SAE es usado para clasificar losaceites de acuerdo a su viscosidad.

Establecer cual es el significado del términoíndice de viscosidad y explicar cómo las pro-piedades de los aceites con índices de visco-sidad altas y bajas difieren entre si.

Resumir el significado de las siguientes pro-piedades de los lubricantes: Flujo a baja tem-peratura, estabilidad térmica y química,conductividad térmica y calor específico,corrosividad, demulsificación, emulsificación,inflamabilidad, compatibilidad y toxicidad.

Si estudia la información complementaria Ustedestará en capacidad de:

Dar ejemplos de funciones adicionales que loslubricantes utilizados en aplicaciones especia-les tengan que cumplir.

Comparar y contrastar las propiedades im-portantes de los tipos básicos de lubricantes.

Explicar cómo se desarrolla el flujo viscoso enun líquido y establecer cómo la viscosidad pue-de ser definida en términos de tensión de cor-te y rata de corte.

Resumir el procedimiento utilizado para deter-minar el índice de viscosidad de un aceite.

Describir el efecto de la presión sobre la visco-sidad de un líquido.



Protección contra la corrosión

La lubricación efectiva minimiza él desgaste me-cánico, reduciendo el contacto entre las superfi-cies móviles. Sin embargo, el desgaste químico ocorrosión, puede tener lugar.

Obviamente, un lubricante no debe causar corro-sión. Idealmente, debe proteger activamente lassuperficies que lubrica inhibiendo cualquier dañoque pueda ser causado por el agua, ácidos u otrosagentes dañinos que contaminen el sistema.

Los lubricantes deben proteger contra la corrosiónen dos formas diferentes. Deben cubrir la superfi-cie y proveer una barrera física contra el ataque.Además, muchos lubricantes reaccionan con losquímicos corrosivos para neutralizarlos.

Mantenimiento de la limpieza

La eficiencia con la cual una máquina opera esreducida sí su mecanismo sé contamina con polvoy arena o los productos del desgaste y la corro-sión. Estas partículas sólidas pueden incrementarel desgaste, promover más corrosión y puden blo-quear las tuberías de alimentación y los filtros. Loslubricantes ayudan a mantener las máquinas lim-pias y operando eficientemente, lavando los con-taminantes de los mecanismos lubricados. Algu-nos lubricantes, como los de motor, contienen ade-más aditivos que suspenden las partículas y dis-persan los contaminantes solubles en el aceite.Esto detiene la acumulación y depósito sobre lassuperficies de trabajo lubricadas.

FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES

Los lubricantes no solamente deben lubricar. En lamayoría de las aplicaciones deben refrigerar, pro-teger, mantener la limpieza y algunas veces llevara cabo otras funciones.

Lubricación

La principal función de un lubricante es simplemen-te hacer más fácil que una superficie se deslicesobre otra. Esto reduce la fricción, el desgaste yahorra energía.

Refrigeración

Cualquier material que reduzca la fricción actuarácomo un refrigerante, simplemente, porque reducela cantidad de calor generada cuando dos superfi-cies rozan una contra otra. Muchas máquinas bienlubricadas aún generan cantidades considerablesde calor, sin embargo, este calor en exceso debeser removido si se quiere que la máquina funcioneeficientemente. Los lubricantes son frecuentemen-te usados para prevenir él sobrecalentamiento,transfiriendo calor de las áreas más calientes alas áreas más frías.

Quizás el ejemplo más familiar de un lubricanteempleado como refrigerante es él aceite utilizadoen los motores de nuestros vehículos, pero estafunción es vital en muchas otras aplicaciones. Losaceites para compresores, los aceites para turbi-nas, aceites para engranajes, aceites de corte ymuchos otros lubricantes deben ser buenosrefrigerantes.



Sellado

El aceite utilizado en motores de combustióninterna debe preveer un sellado efectivo entrelos anillos del pistón y las paredes del cilindro.El sellado es también importante en la lubrica-ción de bombas y compresores.

Transmisión de Potencia

Los aceites hidráulicos son usados para latransmisión y control de la potencia al igualque la lubricación de trabajo del sistema hi-dráulico.

Aislamiento

Los aceites de aislamiento son utilizados enlos transformadores eléctricos e interruptoresde potencia.

Otras funciones de los lubricantes

L os lubricantes utilizados para aplicaciones particulares pueden requerir otras funciones ade-

más de las descritas anteriormente. Por ejemplo:



TIPOS DE LUBRICANTES

Hay básicamente cuatro tipos de materiales dis-ponibles para llevar a cabo, en mayor o menor gra-do, las funciones de un lubricante.

LíquidosMuchos líquidos diferentes pueden ser utilizadoscomo lubricantes, pero los más ampliamente utili-zados son los basados en aceites minerales deri-vados del petróleo crudo. Su fabricación y compo-sición será vista con más detalle en la próximasección de este módulo.

Otros aceites utilizados como lubricantes incluyenlos aceites naturales (aceites animales o vege-tales) y los aceites sintéticos.

Los aceites naturales pueden ser excelenteslubricantes, pero tienden a degradarse más rápidoen uso que los aceites minerales. En el pasado,fueron poco utilizados para aplicaciones de inge-niería por sí solos, aunque algunas veces fueronusados en combinaciones con los aceites minera-les. Recientemente, ha habido un interés crecien-te sobre las posibles aplicaciones de los aceitesvegetales como lubricantes. Estos aceites sonbiodegradables y menos nocivos al medio ambien-te que los aceites minerales.

Los aceites sintéticos son fabricados mediante pro-cesos químicos y tienden a ser costosos. Son es-pecialmente usados cuando alguna propiedad enparticular es esencial, tal como la resistencia alas temperaturas extremas requeridas por los acei-tes de motores de aviación.

A temperaturas normales de operación, los acei-tes fluyen libremente, de tal forma que pueden serfácilmente alimentados hacia o desde las partesmóviles de la máquina para proveer una lubrica-ción efectiva y extraer él calor y las partículas dedesgaste. Por otro lado, debido a que son líqui-dos, los lubricantes se pueden salir del sitio quenecesita ser lubricado, y no formar el sellado con-tra el sucio y la humedad.

GrasasUna grasa es un lubricante semifluido generalmenteelaborado de aceite mineral y un agente espesante(tradicionalmente jabón o arcilla), que permite re-tener el lubricante en los sitios donde se aplica.Las grasas protegen efectivamente a las superfi-cies de la contaminación externa, sin embargo,debido a que no fluyen tan libremente como losaceites, son menos refrigerantes que éstos y másdifíciles de aplicar a una máquina cuando está enoperación.

SólidosLos materiales utilizados como lubricantes sólidosson grafito, bisulfuro de molibdeno ypolitetrafluoroetileno (PTFE o Teflón). Estos com-puestos son utilizados en menor escala que losaceites y grasas, pero son invaluables para aplica-ciones especiales en condiciones donde los acei-tes y las grasas no pueden ser toleradas. Ellospueden, por ejemplo, ser usados en condicionesextremas de temperatura y de ambientes dereactivos químicos. Las patas telescópicas delMódulo Lunar del Apolo fueron lubricadas conbisulfuro de molibdeno.



Gases

El aire y otros gases pueden ser empleados comolubricantes, pero son generalmente usados parapropósitos especiales. Los cojinetes lubricadoscon aire pueden operar a altas velocidades, perodeben tener bajas cargas. Tales cojinetes se utili-zan en las fresas de los dentistas.



UNA COMPARACION DE LOS TIPOS BASICOS DE LUBRICANTES

lgunas características importantes de los tipos básicos de lubricantes son comparadas en la siguien-te tabla.A

Aceites Grasas Sólidos GasesLubricación HidrodinámicaLubricación Hidrodinámica

Lubricación LímiteLubricación Límite

RefrigeraciónRefrigeración

FacilidadFacilidad de de alimentación alimentación

Habilidad para permanecerHabilidad para permanecer en en el elcojinetecojinete

Habilidad para protegerHabilidad para proteger contra la contra lacontaminacióncontaminación

ProtecciónProtección contra la contra la corrosión corrosión

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RangoRango de de temperatura temperatura de deoperaciónoperación * ** * * ** * * * * ** * * * * * ** * *

CódigoCódigo:: Excelente Excelente * * * ** * * * Muy BuenoMuy Bueno * * * * * * BuenoBueno * * * * Regular Regular ** Inaplicable Inaplicable



PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOSLUBRICANTES

Muchos factores deben ser tenidos en cuenta cuan-do se escoge un aceite. El más importante de to-dos es la viscosidad.

Viscosidad

La definición más simple de viscosidad es la resis-tencia a fluir. Bajo las mismas condiciones de tem-peratura y presión un líquido con una viscosidadbaja, como él agua, fluirá más rápidamente quelíquido con alta viscosidad como una jalea.

La viscosidad de los aceites para motores de com-bustión interna, están clasificadas de acuerdo alsistema SAE diseñado por la Sociedad America-na de Ingenieros Automotrices. Para los aceitesde motor sé han especificado diez grados, cadauno correspondiente a un rango de viscosidad.

Cuatro de los grados están basados en las medi-das de viscosidad a 100°C. Estas son en su ordende incremento de la viscosidad, SAE 20, SAE 30,SAE 40 y SAE 50. Los otros grados están basa-dos en la medida de la máxima viscosidad a bajastemperaturas. Estos grados son: SAE 0W (medi-da a -30°C), SAE 5W (medida a -25°C), SAE 10W(medida a -20°C).

El sufijo "W" indica que un aceite es adecuadopara uso en invierno.

Los aceites que pueden ser clasificados en solouno de los anteriores grados, son conocidos como

aceites monógrados. Un aceite que cumpla conlos requerimientos de dos grados simultáneamen-te, es conocido como un aceite multígrado. Porejemplo, un aceite SAE 20W20 tiene una viscosi-dad a 100°C que lo califica para el rango 20W.

SAE 0W

SAE 5W

SAE 10WSAE 15W SAE 20W

SAE 25W

SAE 50

SAE 40

SAE 30

SAE 20

Grueso

Delgado

Temp ( oC ) - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 - 5 100

Grados de viscosidadde baja temperatura

( solamente especificadamáxima viscosidad )

Grados de viscosidadde alta temperatura( viscosidad máxima

y mínima especificadas )

Vis

cosi

dad

Aceite de motor en grados de viscosidad (Sistema SAE J300)



Más acerca deEL SISTEMA DE VISCOSIDADES

GRADOS SAE

os grados SAE al igual que definen losgrados de viscosidad, también definen la tem-

peratura límite de bombeabilidad (BPT) para losgrados "W" del aceite. La temperatura límite debombeabilidad está definida como la temperaturamás baja a la cual un aceite para motor puede sercontinua y adecuadamente suministrado a la bom-ba de aceite del motor.

L



Un sistema similar al usado para los aceites demotor es utilizado para clasificar los aceites deengranajes automotrices. En este sistema, los gra-dos SAE 90, SAE 140 y SAE 250 están basadosen las medidas de viscosidad a 100°C y los gra-dos SAE 75W, 80W y 85W son medidas a -49°C,-26°C y -12°C respectivamente. El sistema de cla-sificación de estos aceites para engranajes es in-dependiente del usado para aceites de motor, locual hace difícil comparar sus viscosidades. Porejemplo, un aceite para motor SAE 50 puede real-mente ser un poco más viscoso que un aceite paraengranajes SAE 80W.

Se utilizan sistemas alternativos para clasificar loslubricantes industriales de acuerdo con sus

viscosidades. En el sistema ISO se definen 18 gra-dos, cada uno cubre un pequeño rango de viscosi-dad y está especificado por el término ISO VGseguido por un número, el cual es una medida desu viscosidad a 40°C. Esta viscosidad a cualquiergrado es mayor que su grado inmediatamente an-terior.

Es importante anotar que, cualquiera que sea elsistema de grados usado SAE, BSI o ISO, el nú-mero sé relaciona solamente con la viscosidad delaceite. Esto no revela nada respecto a sus otraspropiedades o sobre la calidad o desempeño delaceite.

Grados de viscosidadde baja temperatura

( solamente especificadamáxima viscosidad )

SAE 75W SAE 80W SAE 85W

SAE 250

SAE 140

SAE 90

Grueso

Delgado

Temp ( oC ) - 55 - 40 - 26 - 12 - 0 100

Grados de viscosidadde alta temperatura

Vis

cosi

dad

235710152232466810015022032046068010001500

Delgado

Grueso

Grados de viscosidadde lubricantes industriales( Sistemas ISO )

Grados de viscosidad para automotores (Sistema SAE J300)



Más acerca deLA VISCOSIDAD

L a viscosidad puede ser definida en términosde un modelo simple, en el cual una película

fina de líquido es colocada entre dos superficiesplanas paralelas. Las moléculas del líquido son con-sideradas como esferas que pueden rodar en ca-pas entre las superficies a lo largo de ellas. Laviscosidad del líquido es esencialmente una medi-da de la fricción entre dos moléculas mientras semueven unas sobre las otras. Depende de las fuer-zas entre las moléculas y por lo tanto estáninfluenciadas por su estructura molecular.

Suponga que la superficie inferior se mantiene es-tacionaria, y la superior es movida a lo largo a unavelocidad constante. Las moléculas cerca a la su-perficie en movimiento tenderán a adherirse y amoverse con ella, las capas interiores se moveránigualmente pero más despacio, y las del fondo nose moverán. Este movimiento ordenado de lasmoléculas es definido como flujo viscoso y la di-ferencia en la velocidad de cada capa es conocidacomo la rata de corte.

La viscosidad es definida como la tensión de cor-te (que es la fuerza causante del movimiento delas capas) dividida por la rata de corte.

Esta definición de viscosidad es la viscosidadabsoluta o dinámica, y es usada por los ingenie-ros en cálculos de diseño de cojinetes. Es medidacon una unidad conocida como centipoise (cP).

Los fabricantes de lubricantes y los usuarios nor-malmente encuentran más conveniente utilizar ladefinición alternativa, la viscosidad cinemática.Esta es la viscosidad dinámica dividida por la den-sidad del lubricante y está medida en unidadesconocidas como centistokes (cSt).

El agua a temperatura ambiente tiene una viscosi-dad cinemática cercana a 1 cSt y la viscosidad dela mayoría de los aceites lubricantes a su tempe-ratura de operación oscila en el rango de 10 - 1000cSt.

Definición de viscosidad

viscosidadEsfuerzo cortanteRata de cizallamientoFuerza aplicada por unidad de áreaVelocidad del aceite espesor de películaF / AV / h

Superficie en movimientoa velocidad “ V”

área “ A”

Superficie estacionariaPelícula de

aceiteFuerza “ F ”

Velocidad del aceite = vVelocidad del aceite = 1/2v

Velocidad del aceite = 0h

Espesor depelícula



Indice de Viscosidad

La selección de un lubricante adecuado requiereno solo conocer su viscosidad, sino también, en-tender la forma como ésta cambia con la tempera-tura. La viscosidad de cualquier líquido disminuyea medida que la temperatura aumenta, por lo tan-to, un aceite con una viscosidad apropiada a tem-peratura ambiente, puede ser muy delgado a latemperatura de operación, un aceite con viscosi-dad adecuada a la temperatura de operación pue-de llegar a ser tan viscoso a bajas temperaturasque impide el arranque en frío del mecanismo lu-bricado.

El índice de viscosidad de un lubricante descri-be el efecto de la temperatura en su viscosidad.Los aceites con una viscosidad muy sensible alos cambios de la temperatura se dice que tienenun bajo índice de viscosidad, los aceites de altoíndice de viscosidad son menos afectados por loscambios de temperatura.

El índice de viscosidad de un aceite está determi-nado por su viscosidad a 40°C y 100°C. El rangonormal de índice de viscosidad para aceites mine-rales es de 0 a 100. Aceites con índice de viscosi-dad mayor de 85, son llamados aceites de altoíndice de viscosidad (HVI). Aquellos con índicesmenores a 30 son conocidos como aceites de bajoíndice de viscosidad (LVI), los situados en el ran-go intermedio son conocidos como aceites de me-diano índice de viscosidad (MVI).

Grueso

Temperatura 40 oC 100 oC

Vis

cosi

dad

Delgado

ACEITE HVI

ACEITE MVI

ACEITE LVI

Variación de la viscosidad con la temperatura

Como veremos en la siguiente sección, es posibleincrementar el índice de viscosidad de un aceitemineral adicionando un mejorador del índice deviscosidad. Esto, unido a las más modernas téc-nicas de refinación, permite la producción de acei-tes de motor multígrados con índices de viscosi-dad de 130 o más.



Más acerca deLA VISCOSIDAD

medida que un líquido se calienta las fuerzasentre sus moléculas se debilitan y éstas son

capaces de moverse más libremente. La fricciónentre ellas y la viscosidad del líquido disminuyen amedida que la temperatura se incrementa. Gene-ralmente, para la mayoría de los líquidos comu-nes, entre más grandes sean las moléculas, ma-yor será afectada su viscosidad por los cambiosde temperatura.

Cuando se grafica viscosidad contra temperatura,se obtiene una curva suave, pero la forma precisade la curva depende del líquido en particular. Debi-do a esto, muchas medidas de viscosidad y tem-peratura son necesarias antes de ser posible pre-decir exactamente la viscosidad a una temperatu-ra dada. Sin embargo, se ha demostrado que parauna escala diferente en los ejes de la gráfica, esposible producir una línea recta relacionando losdatos de viscosidad y temperatura para la mayoríade los líquidos (las escalas escogidas son lalogarítmica de la temperatura y el logaritmo de laviscosidad). Utilizando tales gráficas, es posiblepredecir la viscosidad de un líquido a cualquier tem-peratura, si se conocen las viscosidades a dostemperaturas. El sistema del índice de viscosidaddepende de esta relación.

El índice de viscosidad de un aceite desconocidoes asignado comparando sus características deviscosidad/temperatura con aceites estándar de

referencia. Los estándares usados fueron escogi-dos hace años y en ese tiempo fueron aceites quemostraron los mayores y menores cambios en laviscosidad con la temperatura. Sus índices de vis-cosidad fueron valores arbitrariamente asignadosde 0 a 100 respectivamente, y se asumió que cual-quier otro aceite tendría un índice de viscosidadentre estos límites.

A

La variación de la viscosidad con la temperatura para un aceitelubricante típico graficado en escala lineal.

La variación de la viscosidad con la temperatura para diferentes

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Temperatura en °C

Vis

cosi

dad

cin

emát

ica

cSt

50 100

500,000

Temperatura en °C

Vis

cosi

dad

cin

emát

ica

cSt

Cen

tisto

kes

50 100

10,0001000

100

50

20

10

2

200

SAE 40SAE 30SAE 20SAE 10 WSAE 5 W

SAE 40 10 W / 40Multígrado



En la práctica, el sistemadel índice de viscosidadtiene varias limitaciones particularmente para acei-tes con alto índice de viscosidad. Su uso principal,simplemente es dar una indicación de la formacomo la viscosidad cambia con la temperatura.

Viscosidad y PresiónLa viscosidad de un líquido depende de la presiónal igual que de la temperatura. Un incremento enla presión comprime las moléculas de un líquido,incrementando la fricción entre ellas, por lo tantoaumenta la viscosidad. Para muchas aplicaciones,este efecto no es significativo, pero cuando loslubricantes están sujetos a presiones muy altas(200 bar o más) como por ejemplo en las interfacesde un engranaje o de un cojinete, la viscosidad dellubricante puede ser afectada.

Adicional a la viscosidad, otras propiedades de-ben ser consideradas para asegurar que un lubri-cante continúa lubricando, refrigerando, protegien-do contra la corrosión, manteniendo la limpieza y

Pendiente viscosidad/temperatura de aceitede referencia coníndice de viscosidad 0

Temperatura en °CV

isco

sid

ad c

inem

átic

a cS

t50 100

VI 0

VI 25

VI 75

VI 100

Pendiente viscosidad/temperatura de aceitede referencia coníndice de viscosidaddesconocido e igual a100°C que los aceitesde referencia.

Pendiente viscosidad/temperatura de aceitede referencia coníndice de viscosidad100

Determinación del índice de viscosidad por comparación conaceites de referencia.

llevando acabo cualquier otra función requerida conseguridad y por el máximo período de tiempo parauna aplicación dada.

Flujo a baja temperatura

Cuando las máquinas están operando en condi-ciones frías es importante que los aceites usadospara lubricarlas retengan la habilidad para fluir abajas temperaturas. La temperatura más baja a lacual un aceite fluirá, es conocida como su puntode fluidez. En la práctica, los lubricantes debentener un punto de fluidez de menos 10°C pordebajo de la temperatura a la cual se espera traba-jar.

Estabilidad térmica

Si un aceite se calienta en su uso, es importanteque no se descomponga hasta el extremo de nopoder lubricar adecuadamente, o que productosinflamables o peligrosos sean liberados.

Estabilidad química

Los lubricantes pueden entrar en contacto con unavariedad de sustancias, por lo tanto deben ser ca-paces de soportar el ataque químico de éstas o delo contrario serán inadecuados para su uso.

La oxidación, por reacción con el oxígeno del aire,es la causa más importante del deterioro de losaceites minerales. Esto genera productos de tipoácido que pueden corroer las superficies y formardepósitos de gomas sobre partes que operan aaltas temperaturas. La oxidación también producelodos que alteran el flujo del aceite.



Propiedades de transferencia de calor

Los lubricantes que son buenos conductores decalor deben ser usados donde sea necesario ex-traer calor de un cojinete. La habilidad de un mate-rial para conducir calor es su conductivilidad tér-mica. Usualmente, los aceites con baja viscosi-dad son mejores conductores de calor que los acei-tes de mayor viscosidad.

Un sistema donde la refrigeración depende de lacirculación del aceite, el calor específico del acei-te es una propiedad importante. Esta determina lacantidad de calor que el aceite puede extraer.

Formación de depósitos en los pistones - un resultado de laoxidación de películas delgadas de aceite a altas temperaturas.



Corrosividad

Un lubricante no debe corroer la superficie metáli-ca con al cual entra en contacto. Muchos aceitesminerales tienen pequeñas cantidades de ácidosdébiles, los cuales usualmente no son nocivos. Sinembargo, como se mencionó en la página 22, losaceites minerales que están en contacto con elaire a altas temperaturas son oxidados producien-do compuestos ácidos. El aceite entonces puedevolverse corrosivo a los metales.

La acidez o basicidad de un lubricante puede serexpresada en términos de la cantidad del álcali oácido necesario para neutralizarlo. La evaluaciónde este número de neutralización da una indi-cación del deterioro de un aceite en servicio.

Demulsificación (separabilidad del agua)

Cuando se adiciona agua al aceite, normalmentese forma una capa separada debido a que es inso-luble. En algunos casos, sin embargo, es posibledispersar agua en aceite o aceite en agua, en for-ma de pequeñas goticas. Estas mezclas son co-nocidas como emulsiones. En la mayoría de lasaplicaciones industriales la formación deemulsiones debe ser evitada. Las emulsiones tie-nen un efecto dañino sobre la habilidad del aceitea lubricar y pueden promover la corrosión de lassuperficies lubricadas.

En turbinas, compresores, sistemas hidráulicos yotras aplicaciones donde los lubricantes puedencontaminarse con agua, es importante que éstostengan buenas propiedades demulsificantes.

Cualquier agua contaminante debe separarse rápi-damente del lubricante para que pueda ser drenaday el aceite continúe funcionando eficientemente.

Un cojinete corroído posee ácidos formados en la oxidación delaceite

Emulsión de agua en aceite

Gotas de agua

Emulsificación

Aunque la emulsificación es usualmente indesea-ble, algunos lubricantes son formulados delibera-damente como emulsiones. Por ejemplo, en elcorte de metales, emulsiones de aceite en aguason usadas debido a que ellas pueden proveer en-friamiento efectivo y buena lubricación a la herra-mienta de corte. Las emulsiones de agua en acei-te son utilizadas como tipo de fluidos hidráulicosresistentes al fuego.



Inflamabilidad

No debe haber ningún riesgo de que el aceite seincendie a las condiciones en que está siendo usa-do. Una indicación a la resistencia al fuego de unaceite puede ser obtenida determinando su puntode chispa. Este es la temperatura más baja a lacual los vapores sobre el líquido pueden ser en-cendidos por una llama abierta. Vale la pena ano-tar que el riesgo de fuego en el punto de chispa esmuy pequeño. No solo el aceite debe ser calenta-do a esa temperatura, sino que la llama debe estarmuy cerca para que se queme el aceite. Los acei-tes minerales livianos usualmente tienen puntosde chispa por encima de 120°C.

Compatibilidad

Un lubricante no puede tener ningún efecto inde-seable sobre los demás componentes del siste-ma. Por ejemplo, debe ser compatible con cual-quier sello usado para confinar el lubricante, conmangueras utilizadas para transferir el lubricantede un campo neutro y con cualquier pintura, plás-tico o adhesivo con el cual pueda entrar en contac-to.

Toxicidad

Los lubricantes no deben obviamente causar dañoalguno a la salud. Los lubricantes más comúnmenteusados están basados en aceites minerales alta-mente refinados los cuales son materiales relati-vamente poco nocivos, especialmente si se tienecontacto con ellos por poco tiempo. Sin embargo,éstos contienen aditivos que presentan algún tipo

de peligro específico a la salud y de seguridad. Enaceites industriales, los aditivos están presentessolamente en pequeñas cantidades, de tal formaque el peligro es muy reducido. Cualquier riesgopotencial es minimizado con precauciones de sen-tido común, tales como, no dejar que la piel entreen contacto con los lubricantes respectivamente ypor largos periodos de tiempo, y prevenir la inhala-ción o la ingestión accidental.

En aquellas aplicaciones donde un lubricante con-teniendo aditivos peligrosos, es esencial, que losfabricantes provean información clara de los ries-gos involucrados y especificar si se requiere deprecauciones adicionales de seguridad. Esta in-formación se debe dar a conocer a los usuariosmediante hojas de información sobre seguridad delos productos y avisos de advertencia sobre losempaques.



RESUMEN DE LA SECCION DOS

De los lubricantes se espera que lleven a cabomuchas funciones. Entre las más importantesestán, reducir la fricción y el desgaste, protegery mantener la limpieza de las superficies lubri-cadas.

La mayoría de los lubricantes están basadosen aceites minerales pero otros líquidos, sóli-dos y gases pueden ser usados comolubricantes.

La propiedad más importante de un lubricantelíquido es su viscosidad o resistencia a fluir.

Los aceites para motores de combustión inter-na están clasificados, por el sistema SAE, endiez grados de viscosidad, cada grado cubre unrango de viscosidades a temperatura específi-ca. Los aceites multígrados satisfacen los re-querimientos de más de un grado.

Los aceites para engranajes automotrices es-tán clasificados en grados de acuerdo a su vis-cosidad por el sistema SAE similar. Los gradosdefinidos son diferentes e independientes a losgrados especificados para aceites de motor.

Las viscosidades de los aceites industriales pue-den ser clasificadas de acuerdo al sistema su-pervisado por la ISO.

La viscosidad de un líquido disminuye con latemperatura y la dimensión del cambio estádescrita por el índice de viscosidad.

El índice de viscosidad se determina de las me-didas de viscosidad a 40°C y 100°C y está nor-malmente entre el rango 0 a 100. Lasviscosidades de los aceites con bajo índice deviscosidad cambian más con la temperatura quelas viscosidades de aceites con altos índicesde viscosidad.

Además de la viscosidad y el índice de viscosi-dad, otras propiedades de los aceites queinfluencian su habilidad para llevar a cabo otrasfunciones incluyen:

punto de fluidez,estabilidad térmica y química,habilidad para proteger contra la corrosión,emulsificación, demulsificación,inflamabilidad,compatibilidad,toxicidad.



Sección TresQUE HAY EN UN LUBRICANTE?

La mayoría de los lubricantes están basados enaceites minerales e incluyen algunos aditivos paramejorar o modificar su desempeño. Esta secciónempieza revisando las razones que hacen de losaceites minerales buenos lubricantes. Luego mi-raremos la composición química de los lubricantesy como influyen en sus propiedades. Finalmente,se describen los más importantes aditivos usadosen lubricantes.

Cuando usted haya estudiado la información clavede esta sección será capaz de:

Listar las tres razones más importantes porlas que los aceites minerales son los más am-pliamente usados como lubricantes y nombraral menos cinco ventajas que poseen.

Especificar los tipos de compuestos más im-portantes encontrados en los aceites minera-les.

Indicar como la composición de un aceite mi-neral influye en sus propiedades y estabilidad.

Nombrar los aditivos más importantes, expli-car cuando y porqué son necesarios y descri-bir sus principales funciones.

Si estudia la información complementaria Ustedserá capaz de:

Especificar las etapas más importantes en lafabricación de un lubricante de base aceite yresumir el propósito de cada etapa.

Explicar no solo que hacen los aditivos sinocómo lo hacen.



Porqué utilizar aceites minerales?

Los aceites minerales son ampliamente usadoscomo lubricantes debido a que poseen tres propie-dades crucialmente importantes:

Tienen características de viscosidad adecua-das.

Son refrigerantes efectivos debido a su altaconducción del calor y tienen alto calor especí-fico.

Tienen la habilidad de proteger contra la co-rrosión.

Además, los aceites minerales:

Son relativamente de bajo costo y satisfactorios.

Son comparativamente estables al calor y a ladescomposición térmica.

Son compatibles con la mayoría de los com-ponentes usados en los sistemas de lubrica-ción.

Son virtualmente poco peligrosos.

Pueden ser mezclados con otros aceites y unagran variedad de aditivos para extender o modi-ficar sus propiedades y pueden ser fabricadospara producir las características físicas requeri-das.

ACEITES BASES Y ADITIVOS

La gran mayoría de los lubricantes son fabricadoscon aceites minerales, estos son aceites obteni-dos del petróleo crudo. Originalmente, los aceiteslubricantes minerales eran simplemente aquellasfracciones de viscosidad adecuada obtenidas du-rante la destilación del petróleo. Hoy en día, la fa-bricación de lubricantes es un proceso mucho máscomplicado.

El proceso involucra típicamente varías etapas derefinación y mezcla para la producción de aceitesbases de propiedades adecuadas. Los aceitesbases por sí mismos no son capaces de llevaracabo todas las funciones requeridas para un lu-bricante. Por lo tanto, se le deben agregar aditivosal aceite base para lograr el lubricante final. Losaditivos deben mejorar las propiedades del lubri-cante o impartirle completamente unas nuevascaracterísticas.



ACEITES BASES

Los aceites bases lubricantes son producidos apartir de la refinación del petróleo crudo y la mez-cla con productos refinados. Los aceites crudosson mezclas complejas de compuestos químicos.Sus composiciones varían considerablemente de-pendiendo de sus orígenes. Como usted espera,las propiedades de aceites bases producidas dediferentes crudos varían también considerablemen-te. Combinando aceites bases en varias propor-ciones, es posible producir un gran número demezclas con una gran variedad de viscosidades ypropiedades químicas.

Como las propiedades de un aceite base son prin-cipalmente una consecuencia de su composiciónquímica, vale la pena mirar un poco más de cercalos componentes de un aceite mineral. Todos losaceites minerales consisten principalmente de hi-drocarburos, compuestos químicos formados porelementos de carbono e hidrógeno solamente. Haytres tipos de básicos de hidrocarburos: Alcanos,cicloalcanos y aromáticos.

AlcanosEstos compuestos, anteriormente llamados para-finas, están conformados por cadenas rectas oramificadas de átomos de carbono. Son muy esta-bles al calor y a la oxidación. Tienen alto índice deviscosidad, pero relativamente malas propiedadesde flujo a bajas temperaturas.

Hidrocarburos: moléculas formadasde carbono e hidrógeno

AlcanosAlcanos

CicloalcanosCicloalcanos AromáticosAromáticos

Cicloalcanos (nafténicos)Los tipos de hidrocarburos más frecuentementeencontrados en los aceites lubricantes, son loscicloalcanos (anteriormente llamados nafténicos),tienen moléculas en las cuales algunos de susátomos de carbono están configurados en anillos.Estos compuestos son menos estables que losalcanos y sus viscosidades son más sensibles alos cambios de temperatura. Sin embargo, tienenmuy buenas propiedades de flujo a bajas tempera-turas. Son igualmente buenos solventes y buenoslubricantes de capa límite, esto es, que son capa-ces de lubricar superficies que están en contactobajo cargas pesadas.



Aromáticos

Como los cicloalcanos, los aromáticos contienenanillos de átomos de carbono. Sin embargo, tie-nen una baja proporción de hidrógeno. Los aromá-ticos son buenos solventes y buenos lubricantesde capa límite, pero tienen pobres característicasde viscosidad y son más fácilmente oxidados paracrear ácidos y lodos.

Además de su contenido de hidrocarburos, losaceites minerales pueden tener pequeñas canti-dades de compuestos tales como oxígeno, nitró-geno y azufre. Muchos de estos compuestos noson estables al calor y a la oxidación y puedenpromover la formación de lacas, barniz y otros de-pósitos.



LA FABRICACIONDE ACEITES LUBRICANTES

a fabricación de aceites lubricantes es un complejo proceso multi-etapas. Algunos de los

pasos importantes los resaltamos aquí.

El primer paso de la mayoría de los procesos derefinación es la destilación atmosférica en la cualel petróleo crudo es calentado en una caldera a400°C. Una mezcla de gases y líquidos es produ-cida, la cual pasa a una torre de fraccionamiento ocondensadora. Algunos gases pasan sin conden-sar, pero los restantes se condensan en la colum-na, líquidos de diferentes puntos de ebullición sonrecolectados a diferentes alturas, de donde pue-den ser extraídos. Estos son los materiales inicia-les para la fabricación de una variedad de combus-tibles.

El residuo líquido de la primera destilación, el cualse recupera en el fondo de la columna, es materialbruto para la fabricación de aceites lubricantes.Este, es sometido a una segunda destilación, otravez bajo presión reducida (destilación al vacío),y separado en otras fracciones. La fracción másvolátil es usada como combustible, el residuo esusado para la producción de aceites pesados yproductos asfálticos, mientras que las fraccionesintermedias proveen el aceite base para la fabrica-ción de aceites lubricantes.

Hasta cuatro fracciones de aceites bases lubri-cantes son producidas y cada una sufre un trata-miento posterior.

L

La fracción menos volátil, llamada aceite residual,contiene grandes cantidades de compuestos queposeen oxígeno, nitrógeno y azufre. Estos, llama-dos asfaltenos, son removidos mediante un pro-ceso de desasfaltación. El propano es mezcladocon el aceite y disuelve la mayoría, pero no todoslos asfaltenos, los cuales pueden ser separadosposteriormente.

El aceite residual y otras fracciones son luego tra-tadas mediante extracción con solventes. Enesta operación el aceite base es mezclado consolvente que disuelve la mayoría de los aromáti-cos y algunos son compuestos indeseables. Losalcanos y cicloalcanos no son disueltos y puedenser separados. El producto en esta etapa es algu-nas veces llamado refinado. El aceite resultantetiene un índice de viscosidad mayor y mejor esta-bilidad a la oxidación que el aceite original.



La producción de un aceite base satisfactorio esgeneralmente una cuestión de compromiso. Porejemplo, donde se requiere un aceite de alto índi-ce de viscosidad, una mezcla que contenga altaproporción de alcanos puede parecer la mejor se-lección. Esto sin embargo, hará que probablemen-te tenga pobres características para el flujo a ba-jas temperaturas y por lo tanto será inadecuadopara utilizarlo en estas condiciones de operación.Por otro lado, una mezcla que contenga una altaproporción de cicloalcanos y fluya en frío, tendrábajo índice de viscosidad. Donde sea importantealto índice de viscosidad y flujo a baja temperatu-ra, será necesario balancear el contenido de alcanosy cicloalcanos, cuidadosamente y producir unamezcla que provea la solución óptima a los reque-rimientos críticos.

Un compromiso similar tiene que ser hecho sobreel contenido de aromáticos del aceite base.Incrementando la proporción de aromáticos, semejora la solvencia y las propiedades de lubrica-ción de capa límite. Sin embargo, un alto conteni-do de aromáticos disminuye el índice de viscosi-dad y reduce más significativamente la estabilidada la oxidación. Nuevamente, los métodos derefinación y mezcla serán escogidos para dar lasóptimas cualidades para la aplicación en particu-lar.



LA FABRICACION DE ACEITESLUBRICANTES (continuación)

l siguiente paso es el desparafinado en el cualel alto punto de fusión de los alcanos es re-

movido y las propiedades de flujo a baja tempera-tura son mejoradas. En la técnica convencional dedesarrollo con solventes, el aceite base es mez-clado con un solvente adecuado y enfriado. La pa-rafina se solidifica y es separada y el aceite esfiltrado. La técnica de desparafinado catalítico, elcual logra el mismo objetivo pero de forma diferen-te, puede ser utilizado como alternativa. En esteproceso la estructura molecular de los alcanos dealto punto se fusión es alterado por un tratamientocon hidrógeno en presencia de un catalizador.

Para ciertos tipos de aceites bases, el contenidode aromáticos y asfaltenos necesita ser reducidoaún más. Esta limpieza es usualmente realizadamediante la hidrogenación, en el cual el aceite estratado bajo presión con hidrógeno en presenciade un catalizador.

El aceite base refinado está ya listo para mezclar-se con otros aceites bases y reforzarse con aditi-vos para la producción de lubricantes terminados.

E



ADITIVOS

Las maquinarias modernas tienen alta demandade lubricantes. Con el objeto de cumplir con estasdemandas la mayoría de los lubricantes industria-les contienen aditivos bases o confieren propieda-des adicionales.

Hay muchos tipos de aditivos, algunos de los cua-les pueden cumplir varias funciones. La combina-ción de aditivos en un lubricante depende del usoque se vaya a dar al mismo.

Es conveniente dividir los aditivos en tres catego-rías:

Aditivos que modifican el desempeño dellubricante.

Aquí se incluyen los mejoradores deíndice de viscosidad y los depresoresdel punto de fluidez.

Aditivos que protegen el lubricante.Comprenden los agentes antioxidantes yantiespumantes.

Aditivos que protegen la superficielubricada.

A este grupo pertenecen los inhibidoresde corrosión, los inhibidores deherrumbre, los detergentes,dispersantes y aditivos antidesgaste.



Aditivos que modifican el desempeño deun lubricante

Mejoradores de índice de viscosidad son agre-gados a los aceites bases para reducir los cam-bios de viscosidad con la temperatura. Son útilesdonde un lubricante tiene que desempeñarse sa-tisfactoriamente sobre un rango de temperaturas.Por ejemplo, los aceites de motor utilizados enclimas fríos, deben ser lo suficientemente "delga-dos" para permitir que la máquina arranque fácil-mente y lo suficientemente "gruesos" para lubricareficientemente a las altas temperaturas generadasdurante el trabajo del motor.

La mayoría de los aceites multígrados son trata-dos con mejoradores de índice de viscosidad y soncapaces de desempeñarse mejor en una mayorvariedad de temperaturas que los aceites sin tra-tar.

Depresores del punto de fluidez son utilizadospara minimizar la tendencia del aceite mineral acongelarse o solidificarse cuando se enfría. Sonaditivos necesarios para la mayoría de aceites ope-rando a bajas condiciones de temperatura.

220 o CTemperaturas

3

10

50

200

1000

Aceite mineral con

mejorador de índice

de viscosidad

Aceite

mineral puro

Vis

cosi

dad

cine

mát

ica

cSt

Bajo oC Según Grado SAE W

100 oC0 o C

Variación de la viscosidad con la temperatura



Más acerca deLOS ADITIVOS

os mejoradores de índice de viscosidad sonusualmente polímeros de largas cadenas ta-

les como los polisobutilenos, polimetacrilatos yolefinas copolímeras. Todos estos incrementan laviscosidad de un aceite base. A bajas temperatu-ras las moléculas de polímeros tienden a enrollar-se, pero a medida que la temperatura se incrementase desenrollan. Este efecto tiende a restringir elmovimiento de las moléculas de aceite, "espesan-do" el aceite y por tanto, actúa en contra de ladisminución de la viscosidad del aceite base.

Algunos tipos de mejoradores de índice de visco-sidad también tienen propiedades dispersantes.

La viscosidad de un aceite que contiene mejoradordel índice de viscosidad depende de la velocidad ala cual se hace fluir.

Puede disminuir dramáticamente si el aceite escortado rápidamente como por ejemplo, en un co-jinete de alta velocidad. Este efecto debe ser teni-do en cuenta cuando se planea usar aceitemultígrado

La disminución de la viscosidad con la rata de cor-te puede ser temporal o permanente. Una pérdidatemporal de viscosidad se desarrolla cuando altasratas de corte fuerzan a las moléculas grandes depolímero a alinearse en la dirección del flujo.

L

Más grave aún, una permanente pérdida de visco-sidad puede ocurrir si la rata de corte es suficientepara romper las moléculas del polímero físicamen-te en pequeñas unidades. La oxidación delpolímero puede también ocurrir y afectaradversamente su habilidad para adelgazar el acei-te.

Depresores de punto de fluidez, son usualmen-te polímeros de alto peso molecular compuestos,alquiloaromáticos de bajo peso molecular.

con el objeto de entender como trabajan, es nece-sario apreciar que pasa con el punto de fluidez.

Cuando un aceite mineral enfriado varias fraccio-nes de parafina empiezan a cristalizarse. Los cris-tales de parafina forman cadenas de láminas yagujas, el cual atrapa el líquido remanente y difi-culta el flujo.

Los depresores del punto de fluidez se cree queactúan formando una película sobre los cristalesde parafina. Esto no evita que se cristalicen perosi evita que se junten para formar una redtridimensional. Las propiedades para el flujo a bajatemperatura son entonces mejoradas.

Incremento de la temperatura

Moléculas de Polímero

Aceite asociadocon Polímeros



Aditivos que protegen el lubricante

Antioxidantes mejoran la estabilidad a la oxida-ción del lubricante y son particularmente impor-tantes en aceites que se calientan durante su ope-ración. Son ampliamente usados; virtualmente to-dos los aceites que contienen aditivos contienenalgún antioxidante.

Cuando un aceite mineral es expuesto al oxígenodel aire, éste reacciona formando ácidos orgáni-cos, lacas adhesivas y lodos. Los ácidos puedencausar corrosión, las lacas pueden ocasionar quelas partes móviles se adhieran una contra la otra,y los lodos espesan el aceite y pueden taponarorificios, tuberías, filtros y otros componentes delsistema de lubricación. Las reacciones de oxida-ción dependen de la cantidad de oxígeno que en-tra en contacto con el aceite. Eso tiene lugar másrápidamente a altas temperaturas y son tambiénpromovidas por la humedad y otros contaminantespresentes en al aceite tales como el polvo, partí-culas de metal, herrumbre y otros productos de lacorrosión.

Los antioxidantes bloquean las reacciones de oxi-dación y disminuyen el deterioro de un lubricante.Tienen una acción específica la cual continúa mien-tras esté presente en el aceite, aún en pequeñasconcentraciones. Pero una vez haya terminado, elaceite empieza a oxidarse rápidamente. Por lo tantoes esencial que un aceite sea cambiado antes quesus propiedades antioxidantes se terminen.

Agentes antiespuma previenen la formación deespumas en el aceite, los lubricantes altamenterefinados usualmente no forman espuma. Sin em-bargo, ésta no se puede desarrollar en presenciade ciertos contaminantes, especialmente en má-quinas donde hay exceso de batido y agitación.La espuma incrementa la exposición de un aceiteal aire y promueve la oxidación. También puedecausar que se pierda aceite del sistema a travésde los ductos de venteo y más seriamente reducela eficiencia en lubricación ya que una película deespuma es un lubricante menos efectiva que unacapa continua de aceite. La espuma en fluidos hi-dráulicos, incrementa la compresibilidad, reducien-do así su capacidad para transmitir potencia efi-ciente.




ntioxidantes son de dos tipos; para entendercomo funcionan necesitamos conocer un

poco acerca del mecanismo de las reacciones enlas cuales los aceites son oxidados. En estas re-acciones, la oxidación inicialmente conduce a laformación de compuestos conocidos comoperóxidos orgánicos. Estos reaccionan con otrasmoléculas de hidrocarburos para oxidarlas y pro-ducir más peróxidos. Por lo tanto, la reacción encadena continúa estrictamente; particularmentecuando hay metales presentes para actuar comocatalizadores.

Un tipo de antioxidante, los destructores deperóxido, reaccionan preferencialmente con losperóxidos orgánicos interrumpiendo así la reacciónen cadena que se hubiera podido iniciar. Estos com-puestos son generalmente fenoles o aminas.

El segundo tipo de oxidantes, los desactivadoresmetálicos, reaccionan con las superficies y conlas partículas de metal en el aceite para bloquearsu efecto catalítico. Los desactivadores metálicosson usualmente compuestos orgánicos solublesque contienen azufre o fósforo.

Los agentes antiespuma, son usualmente com-puestos de silicona tales como el dimetil silicona.Ellos reducen la tensión interfacial del aceite detal forma que las burbujas de aceite se rompen tanpronto como son formadas y por lo tanto no setiene formación de espuma.

Aceite + Oxígeno Peróxidos orgánicos

Aceite + Oxígeno

en presencia demetales

Productos Orgánicos

+

Peróxidos Organicos

A

Aceite + Oxígeno Peróxidos orgánicos

Aceite + Oxígeno

en presemcia demetales

Productos Orgánicos

+

Peróxidos Organicos

Metalesdeactivadoresbloquean lareacción aqui

Destructores deperóxidos bloqueanla reacción aquí

La oxidación del aceite

Reacción de anti-oxidantes



Aditivos que protegen la superficielubricada

Los inhibidores de corrosión protegen las su-perficies del ataque químico ejercido por los áci-dos (corrosión), que se encuentran como contami-nantes en el lubricante y provienen principalmentede la oxidación del aceite y de los combustiblesquemados en los motores de combustión interna.

Los inhibidores de corrosión son usualmente com-ponentes fuertemente básicos solubles en aceite,los cuales reaccionan con los ácidos neutralizán-dolos.

Inhibidore de herrumbre son inhibidores de co-rrosión especialmente diseñados para inhibir laacción del agua en metales ferrosos. Son necesa-rios en aceites de turbinas y aceites hidráulicosya que estos tipos de aceite se contaminan inevi-tablemente con agua.

Detergentes son aplicados a los aceites de mo-tor para cumplir las siguientes funciones: Reducirla formación de depósitos de carbón y lacas dealtas temperaturas, evitar el pegamiento del anillodel pistón y proveer una reserva de basicidad paraneutralizar los ácidos formados durante la com-bustión.

También deben tener propiedades antioxidantes yantiherrumbre.

Dispersantes son agregados a los aceites paramantener en suspensión cualquier contaminante,tales como, hollín y productos de degradación.

Por lo tanto inhiben la formulación de conglomera-dos de partículas que puedan bloquear los con-ductos y los filtros, además evitan que sean depo-sitados sobre las superficies donde pueden inferircon la lubricación y la transferencia de calor.

Agentes antidesgaste son necesarios cuando lalubricación hidrodinámica no puede ser manteniday se presenta algún tipo de contacto metal-metalentre las superficies móviles.

Es usual distinguir dos tipos de agentesantidesgaste: Aditivos antiabrasivos y aditivosde extrema presión.

Los aditivos antiabrasivos son compuestos absor-bidos por las superficies metálicas para formar unapelícula protectora que previene el contacto direc-to metal-metal y reduce considerablemente la fric-ción y el desgaste.

Los aditivos de extrema presión o EP son requeri-dos en situaciones de carga severa, cuando losaditivos antiabrasivos no son efectivos. Tales con-diciones son frecuentemente encontradas en losdientes de los engranajes de acero-sobre-aceroaltamente cargados.

Los aditivos EP son estables a las temperaturasque se generan, por ejemplo, cuando dos dientesse deslizan uno sobre el otro, se descomponenformando productos que reaccionan con el metalcreando una película protectora de aceite.




os inhibidores de herrumbre son comúnmente ácidos orgánicos que se adhieren fuer-

temente a las superficies metálicas protegiéndo-las de los ataques.

Los aditivos detergentes consisten en molécu-las de jabones orgánicos que rodean un corazónbásico inorgánico. Las moléculas de jabón contri-buyen a las propiedades de detergencia yantioxidantes de los aditivos, mientras que labasicidad contrarresta los productos ácidos de lacombustión y controla el desarrollo de herrumbreen el motor.

Los dispersantes son usualmente moléculas decadenas largas las cuales tienen una "cabeza"hidrofílica (receptora de agua) y una cola hidrofóbica(repele el agua).

L

El extremo hidrofílico tiende a adherirse a las par-tículas sucias, dejando las colas hidrofóbicas ex-tendidas hacia el aceite. Así se mantienen sepa-radas las partículas contaminantes.

Aditivos antiabrasivos, son químicos orgánicosde largas cadenas polares tales como alcoholes yácidos grasos. Estos son absorbidos sobre lassuperficies metálicas para dar una capa delgadade moléculas en las cuales las cadenas de hidro-carburos están orientadas perpendicularmente ala superficie. Este arreglo provee una efectiva lubri-cación de capa límite cuando el espesor de la capaes reducido por una carga pesada.

Aditivos de extrema presión son compuestosque contienen cloruros, azufre o fósforo.

A temperaturas de 300°C o más (la cual se puedegenerar cuando un diente choca con otro), estoscompuestos se deterioran y reaccionan para for-mar una película química.Detergentes

La acción de los dispersantes

BaseMoléculasde jabones

Cola delHidrocarburo

CabezaIónica



s

s

s

ss

s s

s

s

ss

ss

s

s

Formación de una capa orgánica sobre una superficie de hierro poradsorción de un compuesto antidesgaste

Formación de una película química después de la reacción de unaditivo de EP con una superficie de hierro



FORMULACION

La mayoría de los lubricantes modernos consistenen una combinación de varios aceites bases ymuchos aditivos. La mezcla o formulación de es-tos constituyentes para producir el mejor productopara una aplicación específica, puede ser una ta-rea complicada. Es casi siempre necesario com-prometer los requerimientos críticos de desempe-ño, la compatibilidad y los costos.

Ya hemos visto cómo la mezcla de los aceitesbases involucran el balanceo de su contenido dealcanos y cicloalcanos con el flujo óptimo, la sol-vencia y propiedades lubricantes. Un balance si-milar es requerido cuando se mezclan aditivos. Cadaaditivo debe ser compatible con los otros ingre-dientes de la formulación, de otra manera será ine-vitablemente no efectivo.

La compatibilidad completa puede ser difícil de lo-grar. Además es obviamente importante desde elpunto de vista comercial minimizar los costos delproceso de formulación y del producto final.

Una vez una formulación ha sido desarrollada, esesencial, averiguar si trabajará bien y seguramen-te en la aplicación para la cual fue diseñada. Medi-das de las propiedades físicas (tales como al vis-cosidad y el índice de viscosidad) y de las propie-dades químicas (tales como acidez y la estabili-dad térmica) pueden dar una guía sobre esto. Sinembargo, si el lubricante o la aplicación a la cualse dirige, es totalmente inusual, es necesario rea-lizar una prueba de desempeño.

En una prueba de desempeño, se simulan las con-diciones bajo las cuales el lubricante se esperaque opere. La prueba puede usar el equipo de ser-vicio bajo condiciones reales o mas probablemen-te, llevarse acabo en diseños especiales de labo-ratorio. Cualquiera que sea el método usado, laevaluación de los resultados deberá involucrar eldesarme del equipo y examinar de cerca las pie-zas al igual que un análisis detallado de las condi-ciones del lubricante durante y después de la prue-ba. Algunas de las investigaciones que se han lle-vado acabo más comúnmente son descritas en lasiguiente sección.

FormulaciónFormulación - - algunas preguntas algunas preguntasdeben ser contestadasdeben ser contestadas

DesempeñoQue tan bueno, es suficientemente bueno ?Es este producto para uso general ?Hay requerimientos especiales ?Que compromisos pueden ser hechos ?

CompatibilidadLas propiedades de cualquier aditivo:Aumentan unas con otras ?Se anulan entre si ?Es la formación estable ?En uso ? En almacenaje ?

Costos:Cuanto costará la formulación:En desarrollarla ? En probarla ? En hacerla ?Cuanto pagará el usuario:Por un producto adecuado ?Por un producto que excede especificaciones ?



El desarrollo de una formulación de un lubricantetípico puede requerir un número de pruebas dife-rentes, cualquiera de las cuales pude sugerir lanecesidad de reformular el producto y llevar acabomás pruebas. Un proyecto de formulación comple-ta puede tomar un año o más y los costos puedensubir de un cuarto de millón de libras esterlinas.No hay muchas compañías que tengan la habili-dad y los recursos necesarios para llevar acaboeste tipo de programas. Cada lubricante con mar-ca "Internacional Shell" tiene una formulación queha sido desarrollada y probada de esta forma. Nues-tros clientes pueden estar seguros que nuestrosproductos harán el trabajo para el que fueron dise-ñados, eficiente, rentable y confiablemente.



RESUMEN DE LA SECCION TRES

La mayoría de los aceites son hechos de acei-tes minerales e incluyen aditivos para modificarlas propiedades de los aceite bases.

Los aceites minerales son particularmente ade-cuados para usarlos como lubricantes por suscaracterísticas de viscosidad, su habilidad paratransferir calor eficientemente y su habilidad paraproteger contra corrosión.

Los aceites minerales también tienen la ventajade ser económicos, fácilmente accequibles,compatibles con la mayoría de los materiales,virtualmente seguros, usualmente miscibles conotros aceites y aditivos y pueden ser fabricadospara ser consistentes con estándares de cali-dad y desempeño.

Los aceites minerales son derivados del petró-leo crudo. Están fundamentalmente compues-tos por hidrocarburos de los cuales hay tres ti-pos básicos: Alcanos, cicloalcanos y aromáti-cos.

Los lubricantes con alto contenido de alcanosson muy estables al calor y la oxidación y tie-nen alto índice de viscosidad.

Los lubricantes con alto contenido decicloalcanos son menos estables y tienen unbajo índice de viscosidad pero tienen buenaspropiedades de flujo a bajas temperaturas.

Los aceites y extractos con un alto contenidode aromáticos, son fácilmente oxidados y tie-nen pobres características de viscosidad

Los aditivos son adicionados a los aceiteslubricantes para modificar sus propiedades.

Los aditivos que modifican el desempeño de loslubricantes incluyen mejoradores de índice deviscosidad y depresores del punto de fluidez.

Los aditivos que protegen al lubricante de talforma que pueden continuar desempeñando susfunciones incluyen los antioxidantes y los agen-tes antiespuma.

Los aditivos que protegen la superficie lubrica-da incluyen los inhibidores de corrosión, losinhibidores de herrumbre, detergentes,dispersantes, aditivos antiabrasivos y aditivosde extrema presión.

La formulación de un lubricante involucra consi-deraciones de desempeño, compatibilidad ycostos. Pruebas de desempeño son esencia-les para la evaluación de los nuevos lubricanteso lubricantes existentes en nuevas aplicaciones.



Sección CuatroEL LUBRICANTE ADECUADO

PARA EL TRABAJO

La sección final de este módulo estudia dos te-mas importantes. Primero examinaremos los prin-cipios involucrados en la escogencia de el lubri-cante adecuado para una aplicación en particular.Luego miramos las pruebas que deben realizarsepara evaluar el desempeño de un lubricante y ase-gurar que continúa haciendo el trabajo esperado.

Cuando usted haya estudiado la información clavede esta sección será capaz de:

Enumerar las preguntas más importantes a serresueltas cuando se selecciona un lubricantey explicar su significado.

Resumir los pasos a seguir en la práctica cuan-do se recomienda un lubricante Shell, cuandose conoce dónde se va a utilizar, ó cuando esuna alternativa a un producto existente.

Mencionar ocho pruebas utilizadas paramonitorear el desempeño de un lubricante yresumir su relevancia.

Si estudia la información complementaria ustedserá capaz de:

Indicar los rangos de viscosidad de los aceitesusados en aplicaciones típicas.

Explicar como se selecciona en la práctica laviscosidad óptima y el grado de viscosidad deun aceite.

Revisar las propiedades y la composición re-querida de los lubricantes usados para cojine-tes, engranajes, sistemas hidráulicos y moto-res de combustión interna.

Describir los principios detrás de las pruebasusadas para monitorear un lubricante.



LA SELECCION DE LOS LUBRICANTES

Principios

Varios factores deben ser tenidos en cuenta cuan-do se escoge un lubricante. Los más importantesson la aplicación específica, las condiciones deoperación y los costos. Con estos factores enmente, el lubricante adecuado puede, en princi-pio, ser escogido con la siguiente ayuda de la si-guiente lista de chequeo:

1. Cuál es la viscosidad más adecuada a latemperatura de operación?

Hasta donde concierne a la lubricación actualla propiedad más importante de un lubricantees la viscosidad (o, en el caso de una grasa,su consistencia). La mejor viscosidad para unaaplicación en particular puede ser determina-da mediante cálculos, pero la experienciapráctica algunas veces proporciona unaguía útil. Muchos parámetros de diseño influ-yen en la escogencia final, pero el objetivo usuales seleccionar un lubricante con la mínima vis-cosidad capaz de soportar la carga aplicada,minimizando así el consumo de energía.

Es importante recordar qué es la viscosidad ala temperatura de operación. Por ejemplo, su-ponga que la lubricación más eficiente de uncojinete simple requiere de un aceite con unaviscosidad de 10 cSt. Si el cojinete va a traba-jar a 100°C, el aceite debe tener una viscosi-dad de 10 cSt a 100°C. Si por otro lado, elcojinete va a trabajar a -30°C, el aceite debe

tener una viscosidad de 10 cSt a -30°C. Dosaceites muy diferentes son requeridos. Susviscosidades a temperatura ambiente sería cer-ca de 300 cSt y 2 cSt respectivamente.

2. Cúal es el índice de viscosidad necesario?

Es esencial seleccionar un aceite con adecua-do índice de viscosidad. Aunque la viscosidada la temperatura normal de trabajo escríticamente importante, el lubricante tambiéndebe ser capaz de hacer su trabajo sobre unrango de temperatura que oscile entre la tem-peratura fría inicial hasta la temperatura máscaliente de operación. No debe ser tan espesoa bajas temperaturas que la máquina no pue-da ser arrancada, ni tan delgado a alta tempe-ratura que sea incapaz de proveer una películade lubricación adecuada.

3. Qué grado SAE ó ISO de viscosidad deaceite es requerida?

Habiendo decidido sobre la viscosidad y el ín-dice de viscosidad, se determina el grado deviscosidad del lubricante requerido. Esto im-plica, llevar a una temperatura estándar de re-ferencia la viscosidad que se tiene a la tempe-ratura de operación y se puede realizar usan-do las tablas y gráficas disponibles. El gradode viscosidad SAE o ISO puede ser entoncesseleccionado.

Algunas máquinas contienen diferentes com-ponentes a lubricar, por ejemplo, las cajas deengranajes contienen engranajes y cojinetes.



Algunos sistemas usan lubricantes para másde una función, por ejemplo, los sistemas hi-dráulicos utilizan lubricantes para lubricacióny para transmitir potencia. En aplicaciones ta-les como éstas, puede ser posible comprome-terse con el grado de viscosidad escogido, detal forma que el mismo aceite puede ser usa-do para todos los propósitos. En la prácticauna variación de 30 a 50 % de la viscosidadideal es usualmente posible. Así, un aceite congrado de viscosidad ISO 68 puede ser usadopara cubrir el rango de viscosidades entre ISOVG 46 a ISO VG 100.

4. Cuales aditivos son necesarios?

Los aceites lubricantes se deterioran durantesu uso por diferentes razones. Por lo tanto lamayoría de los lubricantes contienen aditivospara combatir el deterioro y extender la vidaútil de el aceite. Los aditivos son también paramejorar las propiedades particulares de unaceite. Muchos aceites contienenantioxidantes, dispersantes e inhibidores decorrosión. Otros aditivos, tales comomejoradores de índice de viscosidad,depresores de punto de fluidez, agentesantiespuma y aditivos antidesgaste, puedenser requeridos dependiendo de la aplicación.

En comparación a los costos del aceite base,los aditivos son unos ingredientes costosos.Por lo tanto, solamente se agregan a loslubricantes si su inclusión puede ser justifica-da sobre la base del mejoramiento del desem-peño y de la economía en su uso.

5. Qué factores de costos necesitan tenerse encuenta?

El precio de un lubricante es claramente unfactor importante, pero el precio solo no debeser determinante para la selección de un acei-te. Los sistemas de lubricación de las máqui-nas modernas son usualmente diseñados paraque una gama amplia de lubricantes puedanser usados en ellos. Es muy fácil seleccionarél lubricante más barato que parece hacer éltrabajo requerido en una aplicación dada. Sinembargo es necesario, asegurarse que él acei-te continuará lubricando eficientemente por unperíodo largo de tiempo.

Un aceite debe juzgarse en términos costos to-tales de operación y mantenimiento de la ma-quinaria por largos períodos de tiempo. Así lalubricación con un aceite barato que tiene queser cambiado a intervalos frecuentes puede pron-to volverse más costoso que usar el aceite deprecio elevado con una larga vida de servicio. Másserio aún, usar un aceite barato puede conducira fallas mecánicas que podrían costar muchomás que el costo adicional de un lubricante demayor valor.

La lubricación de un equipo específicoEn los módulos subsiguientes de este programaestaremos estudiando en detalle los lubricantesutilizados para propósitos específicos describien-do qué deben hacer estos lubricantes y qué pro-piedades deben tener. En la siguiente página sédescriben brevemente los requerimientos de lu-bricación de algunas aplicaciones comunes conél fin de resaltar los principios anteriores.



Una gráfica típica para determinación del grado deviscosidad ISO a 40°C del lubricante requerido sereproduce abajo:

Más acerca deESCOGER EL ACEITE ADECUADO

as vicosidades de los aceites en servicio paravariedad de aplicaciones típicas se reúnen en

la siguiente tabla:

Algunos de estos tipos de aceite tienen un rangoamplio de viscosidades. En general, se prefierenmenores viscosidades a altas velocidades, bajascargas y en sistemas cerrados con circulación to-tal de aceite.

L

Aplicación

Aceite de motorAceites de turbinaAceites para compresoresAceites hidráulicosAceite para cojinete de bolasAceite para cojinete de rodillosAceite para engranajes

10 - 5010 - 5010 - 5020 - 10010 - 30020 - 150015 - 1500

Rango de viscosidad (cSt) a latemperatura global de operación

3.0

Vis

cosi

dad

cine

mát

ica

en

Cen

tisto

kes

2050

100

1000

200,0000.05 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0

ISO 5ISO 10

ISO 22 ISO 32

Rango óptimode viscosidad

ViscosidaddeseableISO 46

ISO 68

ISO 100

Termperatura °C

Se han diseñado y publicado guías para ayudar ala selección de la viscosidad óptima en ampliacio-nes particulares. Se ilustran algunos ejemplos tí-picos.

500

Vis

cosi

dad

a la

tem

pera

tura

de o

pera

ción

(°C

) 20010050

0.05 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0

Incrementode la carga

Velocidad en la línea pitch (m/s)

2010

52

1000

1

20,000

Vel

ocid

ad (

rpm

)

10,000

5,000

2000

2 5 10 20 50 100 200 500

10 mm diámetro

Viscosidad a la temperatura de operación (cSt)

1000

500200

50,000

100 Dis

min

ució

n de

l diá

met

ro

20 mm.50 mm.100 mm.

200 mm.



Más acerca deLA LUBRICACION DE UN EQUIPO

ESPECIFICO

La lubricación de cojinetes

En cojinetes planos la función principal de un lu-bricante es reducir la fricción y actuar como refri-gerante. Un aceite mineral simple es en general,completamente satisfactorio para estos propósi-tos. La adición de los antioxidantes e inhibidoresde corrosión puede ser benéfica en condicionesmás exigentes. La selección de el aceite está de-terminada por la viscosidad, a no ser que él cojine-te opere en un rango amplio de temperaturas. Elíndice de viscosidad entonces sé vuelve en un fac-tor importante.

Los aceites y grasas pueden ser usadas para lu-bricar cojinetes de rodillos. La grasa tiene laventaja de proveer sellado efectivo contra la pérdi-da de lubricante y la entrada de contaminantes.Sin embargo, el aceite es una mejor selección paracojinetes que operan a altas temperaturas y altasvelocidades.

La lubricación de los engranajes

Los engranajes abiertos son usualmente lubrica-dos con aceites. Para asegurar que los aceites nose salgan a altas velocidades, se utilizanlubricantes viscosos conteniendo aditivosadherentes. Las grasas también pueden ser usa-das.

Los engranajes cerrados son generalmente lu-bricados con aceite. Siempre están soportados porcojinetes de tal forma que él lubricante debe seradecuado tanto para engranajes como para coji-netes. Aceites minerales sin aditivos son satisfac-torios para muchas situaciones.

A altas velocidades, los aceites con bajasviscosidades conteniendo antioxidantes y agen-tes antiespuma pueden ser requeridos.Lubricantes para engranajes con más carga de-ben contener aditivos de extrema presión. Los acei-tes que contienen aditivos de extrema presión(EP) son utilizados para engranajes trabajando bajolas cargas más pesadas, particularmente si séespera tener cargas de choque.

Aceites hidráulicos

El aceite en sistemas hidráulicos, es usado tan-to para la lubricación como para la transmisión depotencia. Debe ser lo suficientemente viscoso paralubricar las partes móviles eficientemente,

pero lo suficientemente delgado para actuar comoun refrigerante eficiente. Debe tener también bue-nas propiedades de liberación de aire y resis-tencia a la espuma, de no ser así, la compresibi-lidad del aceite se incrementaría y afectaría suhabilidad para actuar como un medio hidráulico.Una buena separación de agua o demulsibilidad,es otra propiedad para limitar él daño causado alas válvulas, bombas y cojinetes por él agua. Acei-tes minerales altamente refinados satisfacen to-dos estos requerimientos. Con el objeto de evitar



corrosión interna, antioxidantes e inhibidores decorrosión, son generalmente adicionados a losaceites minerales usados en sistemas hidráulicos,junto con los aditivos antidesgaste.

Aceites para motores de combustión interna

Los aceites para motores de combustión internason diseñados para que lubriquen, refrigeren, pro-tejan contra la corrosión, mantengan la limpieza yayuden al sello de los anillos del pistón en él rangode temperaturas de operación. Los aceites

multígrados para motores son formulados con unaproporción sustancial de aditivos que incluyen:Mejoradores de índice de viscosidad para re-ducir él adelgazamiento del aceite a altas tempe-raturas, depresores del punto de fluidez parafacilitar él arranque en ambientes fríos,antioxidantes para prevenir la oxidación y la for-mación de lodos, agentes antiespuma para pre-venir la formación de espuma a medida que él aceitecircula por el motor, inhibidores de corrosión paraneutralizar los ácidos formados durante la com-bustión, inhibidores de herrumbre para prote-ger las superficies lubricadas, detergentes ydispersantes para controlar la formación de depó-sitos, suspender los contaminantes productos dela combustión y por lo tanto evitar él bloqueo delos conductos y los filtros, y aditivos antidesgastepara mejorar las propiedades de la lubricación decapa límite.



COMPARACION DE CLASIFICACIONES DE ACEITES POR VISCOSIDAD

NOTA: Las comparaciones deben hacerse dentro de la fran-ja del mismo color. En caso de hacer comparaciones de unafranja a otra, debe cumplirse el requisito de que el KVI estéentre 90 y 100. Este gráfico únicamente comparaviscosidades.



CONVERSION DE UNIDADES DE VISCOSIDAD

*Esta tabla comparaviscosidades a lamisma temperatura.

cSt

Centistokes SUS REDWOODGRADOS

ENGLER

102.2

107.6

118.4

129.2

140.3

151

162

173

183

194

205

215

259

302

345

388

432

541

650

758

886

974

1,082

1,190

1,300

1,405

1,515

1,625

1,730

1,840

1,950

2,055

2,165

700

750

800

850

900

950

1,000

1,200

1,400

1,600

1,800

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

5,000

5,500

6,000

6,500

7,000

7,500

8,000

8,500

9,000

9,500

10,000

617

661

705

749

793

837

882

1,058

1,234

1,411

1,587

1,763

2,204

2,646

3,087

3,526

3,967

4,408

4,849

5,290

5,730

6,171

6,612

7,053

7,494

7,934

8,375

8,816

19.9

21.3

22.7

24.2

25.6

27.0

28.4

34.1

39.8

45.5

51

57

71

85

99

114

128

142

158

170

185

199

213

227

242

256

270

284

475

500

550

600

650

419

441

485

529

573

13.5

14.2

15.6

17.0

18.5

cSt

Centistokes SUS REDWOODGRADOS

ENGLER

1.8

2.7

4.2

5.8

7.4

8.9

10.3

11.7

13.0

14.3

15.6

16.8

18.1

19.2

20.4

22.8

25.0

27.4

29.6

31.8

34.0

36.0

38.4

40.6

42.8

47.2

51.655.9

60.2

64.5

69.9

75.3

80.7

86.1

91.5

96.8

32

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

220

240260

280

300

325

350

375

400

425

450

30.8

32.2

36.2

40.6

44.9

49.1

53.5

57.9

62.3

67.6

71.0

75.1

79.6

84.2

88.4

97.1

105.9

114.8

123.6

132.4

141.1

150.0

158.8

167.5

176.4

194.0

212229

247

265

287

309

331

353

375

397

1.14

1.18

1.32

1.46

1.60

1.75

2.55

2.68

2.81

2.95

3.21

2.55

2.68

2.81

2.95

3.21

3.49

3.77

4.04

4.32

4.59

4.88

5.15

5.44

5.72

6.28

6.857.38

7.95

8.51

9.24

9.95

10.7

11.4

12.1

12.8



RECOMENDACIONESDE LOS FABRICANTES

En la práctica, los fabricantes de todo tipo de plan-tas y equipos normalmente especifican las propie-dades y los estándares de desempeño requeridosde los lubricantes adecuados para los equipos. Unaespecificación típica puede determinar, por ejem-plo, límites de viscosidad a una o más temperatu-ras, punto de fluidez, punto de chispa y propieda-des de prevención de corrosión, junto con una indi-cación de los métodos de prueba usados para de-terminar estas características. Frecuentemente laespecificación cubre hasta una recomendación parausar una marca o marcas de lubricantes. Dondese tengan las recomendaciones de los fabrican-tes, la selección de éstos deben estar siemprebasados en ellos.

Cuando no se tengan las recomendaciones de losfabricantes, el fabricante del lubricante, en conjun-to con el del equipo sí es necesario, aconsejará alusuario, la marca más adecuada para aplicaciónespecífica.

Sustituyendo un lubricante por otro

El usuario del lubricante deseará saber si un pro-ducto alternativo puede reemplazar una marca enuso. Tal sustitución puede ayudar a reducir cos-tos, mejorar la eficiencia o racionalizar el númerode lubricantes usados. En situaciones como és-tas, es preferible tratar de cambiar directamente aun lubricante que tenga especificación similar a lamarca usada. Sin embargo, ese tipo de acción no

puede ser tomada a la ligera. Es posible que lamarca usada no sea la mejor para el trabajo y quepueda haber un mejor lubricante para la aplicaciónparticular que el producto directamente compara-do

Cuando se planee sustituir un lubricante por otro,es esencial considerar la aplicación específica enla cual se va a emplear. En la gran mayoría de loscasos, una recomendación confiable sé puede rea-lizar basada en los requerimientos especificadospor él fabricante. En aquellas instancias donde lainformación no es disponible, las recomendacio-nes deben estar basadas en una consideración delas propiedades requeridas por él lubricante paralas condiciones bajo las cuales tiene que funcio-nar. Puede ser necesario buscar asistencia técni-ca.



PROBANDO LOS LUBRICANTES

Es una buena práctica tomar muestras períodicasdel lubricante usado y las pruebas así efectuadasson conocidas como monitoreo de lubricantes,el cual revela información acerca de la condicióndel aceite y del estado de la maquinaria. Algunasde las pruebas usadas son muy simples y puedenser fácilmente aplicadas a los sistemas más pe-queños. Otras son más sofisticadas y tienden aser usadas solamente para monitorear máquinasmás grandes.

Algunas de las pruebas más comúnmente usadas,y la información que puede ser obtenida de ellasson revisadas en seguida.

Apariencia

La apariencia de un aceite puede revelar muchoacerca de su condición. El oscurecimiento,espesamiento y la presencia de lodo y partículasde hollín, implican sobrecalentamiento y oxidación.El agua puede afectar la apariencia del aceite, su-giriendo que la condensación o una fuga de aguaestá ocurriendo en alguna parte del sistema. Ri-pios de desgaste se encuentran frecuentementedurante la iniciación de un motor nuevo, sin em-bargo, si se ve en un sistema viejo, puede indicarque un desgaste serio está teniendo lugar.

ViscosidadCuando se revisa la viscosidad de un aceite usa-do, una muestra de aceite es comparado con unamuestra del mismo aceite sin usar.

Cualquier espesamiento de él aceite puede sercausado por la oxidación, por contaminantes sóli-dos, o por otros factores. Por otro lado, él adelga-zamiento de un aceite de motor sugiere diluciónde combustible sin quemar. En algunos casos,puede ocurrir tanto adelgazamiento comoespesamiento y la viscosidad parece normal.

Punto de chispa

La presencia de solo una pequeña cantidad decombustible sin quemar en un aceite para motor,producirá una marcada reducción en el punto dechispa. Otros contaminantes inflamables harán unefecto similar. El agua y los contaminantes no in-flamables tienen un efecto diferente y puede ocul-tar el punto de chispa.

Vis

cosi

dad

(cS

t)

Tiempo de operación (horas)



MIDIENDO LA VISCOSIDAD

a viscosidad puede ser medida cualitativa-mente comparando él flujo de las muestras

usadas y no usadas a través de un embudo pe-queño. En la práctica la viscosidad de un líquidoes usualmente medida más exactamente, toman-do el tiempo del flujo a través de un tubo pequeñoo capilar. Varios instrumentos conocidos comoviscosímetros, han sido desarrollados para deter-minar la viscosidad en esta forma. Los resultadosobtenidos son frecuentemente expresados comotiempos de flujo y están relacionados al instrumen-to particularmente usado, de tal forma que puedeser rápidamente convertido a centistokes usandotablas estándar.

Un instrumento relativamente simple para medirla viscosidad es él Visgage. Este instrumentobásicamente consiste en dos tubos de vidrio quecontienen una esfera de metal. Un tubo contieneun aceite estándar de viscosidad conocida y otroes llenado con él aceite de prueba. Lasviscosidades de los dos aceites son compara-das, inclinando el instrumento y permitiendo quelas dos esferas caigan suavemente a través delos aceites. Cuando la esfera que lidere llegueprimero al punto premarcado, él instrumento esllevado a la posición horizontal y la viscosidaddel aceite bajo prueba puede ser leída en la es-cala opuesta a la posición de la otra esfera.

El Visgage no es adecuado para medir la visco-sidad de líquidos opacos, tales como aceites se-veramente contaminados u oxidados debido a

L

que la esfera no puede ser vista a través del acei-te oscuro.

Esfera metálicaAceite stándard

Escala deviscosidadEsfera metálica

Aceite bajoprueba

Marcosgraduados

Seccióncapilar

Viscosímetro capilar suspendido



Prueba de contaminación por agua

La prueba más simple para agua involucra él ca-lentamiento del lubricante por encima de 100°C.Si hay agua presente, hierve y causa que el aguacrepite. Pruebas más precisas consisten en tratarel aceite con un químico que reacciona con el aguaproduciendo hidrógeno, o destilando el agua delaceite usado utilizando un sistema de solvente.

Acidez y basicidad

La acidez de un lubricante puede ser expresadaen términos de su número ácido, la cantidad deálcali necesaria para neutralizarlo. Similarmente,la basicidad puede ser expresada en términos denúmero base, la cantidad de ácido necesaria paraneutralizarlo. La oxidación de un aceite genera pro-ductos ácidos y la evaluación del número total áci-do (TAN) da por lo tanto una indicación del deterio-ro del aceite en servicio.

En motores diesel, la combustión del combustiblelibera componentes ácidos de azufre, los cualespueden causar corrosión y oxidación del aceite delmotor. Los aditivos detergentes proporcionan unareserva alcalina para neutralizar tales ácidos y laevaluación del número base total (TBN) da unaimportante información del grado de agotamientode tales aditivos.

Pruebas de manchas de aceite

Una gota de aceite es colocada sobre una hoja depapel especial para manchado y se deja que sedisperse. Un aceite nuevo dará una mancha trans-parente uniforme y amarillo pálido.

Un aceite conteniendo contaminantes mostrará unamancha con gránulos, puntos café o negros o ani-llos. La apariencia en particular de la mancha de-pende de la cantidad o tipo de contaminantes.

Espectroscopio infrarrojo

Muchos productos de la oxidación contienen ungrupo químico llamado el grupo carbonil, el cualabsorbe la luz infrarroja de una longitud de ondacaracterística. Esta propiedad puede ser usadapara revisar la oxidación.

Análisis espectrográficos

El análisis espectrográfico del aceite (SOA) es unatécnica sofisticada que permite que los elementospresentes en él aceite sean identificados y susconcentraciones sean determinadas. Puede serusada para indicar las causas de la contamina-ción y el desgaste. Por ejemplo, la presencia desilicio sugiere que polvo a barro le están entrandoal aceite; cobre, plomo y estaño están posiblemen-te asociados con desgaste de cojinetes.

Algunos ejemplos de pruebas en papel secante.



Más acerca deEL ANALISIS ESPECTROGRAFICO DE

ACEITES

l análisis espectrográfico de aceites está basado en el principio que cuando un químico

es calentado a una temperatura muy alta, ésteemite luz. Las ondas de la luz que son emitidasdependen de la naturaleza de los átomos en elcompuesto químico. Cada elemento emite un es-pectro característico con una determinada longi-tud de onda y la intensidad de la emisión es pro-porcional a la cantidad de elemento presente.

En los modernos equipos usados para ál análisisespectrográfico, el aceite es rociado dentro de unplasma de gas argón a alta temperatura.

El aceite y cualquier elemento en él es vaporizadoy emite su espectro característico. El espectro esanalizado electrónicamente y una computadoraimprime los detalles de los elementos presentes ysus concentraciones virtualmente espontáneas.

E



RESUMEN DE LA SECCION CUATRO

En principio la selección de un lubricante parauna aplicación en particular puede estar basa-da en la siguiente lista de preguntas:

1. Cuál es la viscosidad más adecuada a latemperatura de operación?

2. Qué índice de viscosidad es necesario?

3. Cual es el grado ISO de viscosidad requeri-do (o SAE para uso automotriz)?

4. Qué aditivos son necesarios?

5. Qué factores de costos son necesarios con-siderar?

En la práctica, la selección de un lubricantepara una aplicación en particular está basadaen las recomendaciones del fabricante delequipo en el cual el lubricante va a ser utiliza-do.

Un lubricante no debe ser recomendado o sus-tituido por otro producto solo sobre la base quelos dos lubricantes tienen propiedades y usossimilares. Es esencial que el lubricante quesé recomienda sea adecuado para la aplica-ción en particular.

Un número de pruebas pueden ser llevadas acabo para monitorear él desempeño de loslubricantes. Estas evalúan tanto las condicio-nes del aceite como del equipo lubricado.

Las pruebas de aceites más importantes utili-zadas para monitorear lubricantes incluyen:Apariencia, viscosidad, punto de chispa, con-taminación con agua, número base, pruebasde manchas, espectroscopio infrarrojo y análi-sis espectrográfico de aceite.



SECCION CINCOALMACENAMIENTO, MANEJO Y USO

DE LUBRICANTES

Además de la correcta selección de los lubricantes,es necesario tener en cuenta algunos aspectosrelacionados con su almacenamiento, manipula-ción, transporte en planta y aplicación.

Almacenamiento “La bodega de lubricantes debe ser de prefe-rencia una construcción separada, resistente alfuego. Los tambores no se deben colocar so-bre plataformas de madera, sino sobre piso decemento, metal o cualquier otro material resis-tente al fuego. Los tambores, cubetas y otrosdepósitos deben tener las tapas, tapones oseparadores cerrados todo el tiempo en que noestén en uso efectivo. Los depósitos vacíossiempre se deben mantener cerrados”.

CONSEJO NACIONAL DE SEGURIDAD DE LOSESTADOS UNIDOS

Preferiblemente en bodega o en un cuarto ex-clusivo para tal fin.

El almacenamiento a la intemperie debe evi-tarse en lo posible, de lo contrario hacerlo sobreestructuras metálicas con los tambores enposición vertical pero con las tapas hacia aba-jo.

Tambores en uso que no resulte viable su ubi-cación vertical (idem anterior) u horizontal,dejarlos en posición inclinada para evitar quela tapa quede sumergida en contaminantesacumulados.

Una medida práctica es cubrir los tamborescon plásticos o lonas impermeables, a mane-ra de carpa.

El cuarto de lubricantes debería quedar fueradel área física de proceso, pues la alta con-centración de partículas del material en pro-ceso son una fuente alta de contaminación.

Revisar y limpiar diariamente el área alrede-dor de las tapas para reducir el riesgo de con-taminación al abrir el tambor.

Los tambores de aceite soluble y los de acei-te dieléctrico deben ser obligatoriamente al-macenados bajo techo, en sitios que no es-tén expuestos a fuertes cambios de tempe-ratura.



Manejo de lubricantes Bombas manuales para transvasar aceite: Vi-gilar que no se produzca contaminación de un acei-te con otro por residuos en la bomba. Ej.: aceiteshidráulicos .vs. aceites de motor

Utilizar Recipientes Shell Safe Oils®

Bombas neumáticas o eléctricas para grasa:Evitar la contaminación de la grasa residual quequeda en el fondo del tambor, manteniéndolo her-méticamente sellado, ya que puede v llegar a serhasta un 10% del contenido.

Almacenamiento durante largos perío-dos de tiempo

El almacenamiento prolongado deteriora las pro-piedades físico - químicas de los lubricantes; par-ticularmente de las grasas.

Las grasas que contienen jabón de sodio o calcioseparan el aceite en un período de cuatro meses(de producida). Las grasas de litio permanecenestables hasta 12 meses después de su produc-ción.

El descargue de tambores debe hacerse em-pleando un medio mecánico que garantice se-guridad al operario y evite daños al tambor. Ej:montacargas, elevadores mecánicos, platafor-mas hid.

Para el transporte de un sitio a otro, debe con-tarse con una carretilla especial, como míni-mo, o un montacargas.

Evitar rodar el tambor, ya que se debilita suestructura y el peligro de “desgrafado” aumen-ta por los golpes fuertes al acostarlo y levan-tarlo.

Aplicación

Recipientes para aplicación de lubricantes:Nunca se deben emplear recipientes galvanizados,porque algunos de los aditivos de los lubricantespueden reaccionar con el zinc, formando jabonesmetálicos, espesando el aceite e incluso causan-do obstrucción de conductos de lubricación, bo-quillas inyectoras, etc.

Utilizar Recipientes Shell Safe Oils® (Disponi-bles en presentaciones 5 litros)

Pistolas engrasadoras: Mínimo una pistola porcada tipo de grasa. Los jabones metálicos (sodio,calcio, litio) son incompatibles entre sí.



Es común este tipo de problema cuando seemplea un solo recipiente para varios aceites.

Es más crítico cuando se mezclan aceitespara aplicaciones automotrices con industria-les.

Extremo cuidado debe ser tenido para evitarla contaminación de un aceite para engrana-jes (ej: Omala, Spirax) con trazas decualquier aditivo básico (ej: aditivo detergen-te a base de calcio, en el aceite de motor)ya que pueden tener un efecto negativosobre las propiedades superficiales (espu-ma, atrapamiento de aire y demulsibilidad).Límite < 2 mg/kg (2ppm)

Aunque la formulación de aceites hidráulicoscontiene calcio, es importante evitar lacontaminación con los aditivos del aceite demotor. Tal contaminación generalmente sereflejará en un aumento en el contenido decalcio (análisis de laboratorio), y puedeconducir a precipitación de los aditivos delaceite hidráulico, reducción drástica de suspropiedades demulsificantes oantiemulsionantes, pérdida de filtrabilidad ytaponamiento de filtros ultrafinos (formaciónde gel ~ lodos).

El sobretratamiento de aditivo depresor delpunto de fluidez en un hidráulico puede tener un efecto adverso sobre la demulsibilidady la filtrabilidad del producto terminado. Lacantidad de aditivo dependerá de la base yel tipo de aditivo seleccionado.

CONTAMINACIONENTRE LUBRICANTES



ASPECTOS DE SALUD OCUPACIONAL

Las grasas tienen un grado de toxicidad bajo. Sinembargo, se recomienda retirarlas de la piel rápi-damente, empleando jabón y agua caliente. Enningún caso usar disolventes como el kerosene,gasolina o varsol.

El mayor riesgo de exposición ocurre con los acei-tes para el mecanizado de metales. Estos pue-den producir dermatitis, acné, obstrucción de po-ros y remoción de los aceites naturales de la piel.

Usar guantes (en lo posible), lavarse las manoscon abundante agua caliente, evitar el uso de pas-tas abrasivas o desengrasantes en polvo, emplearjabones ligeramente ácidos, secar la piel con pa-pel toalla desechable, etc.

La ingestión de combustibles es irritante, lo cualorigina náuseas y vómito. Las lesiones serias seoriginan por aspiración del líquido en los pulmo-nes; y es por tal razón que no debe inducirse elvomito.

Debido a la insolubilidad del combustible en el flui-do pulmonar, y a su efecto irritante sobre la muco-sa protectora, los pulmones reaccionan rápidamen-te “inundándose” con fluidos del cuerpo y originán-dose el ahogamiento de la víctima. Además, lairritación deja los pulmones de la víctima expues-tos a la invasión de micro-organismos presentesen el cuerpo.

Los aceites con viscosidades inferiores al gradoISO 22 presentan riesgos similares a los del com-bustible; por lo tanto, es necesario no inducirle elvómito a la víctima



SECCION SEISGUIAS DEL USUARIO PARA

IMPLEMENTAR UNA ADECUADAADMINISTRACIÓN DE LA LUBRICACION

Foco en “CAVEB”.

- Características- Ventajas- Beneficios

Los Beneficios son incrementados por las Venta-jas de desempeño que proporcionan las Caracte-rísticas del Producto. Ej. Shell Tellus.

Característica Ventajas BeneficiosMayor Nivel Equipo mejor protegido Reducción costosDesempeño Vida mas larga Reducción costosAntidesgaste Menos Mantenimiento Reducción Costos

Menos repuestos usados Reducción CostosMenor lucro cesante TranquilidadConfiabilidad Tranquilidad

“Todos los aceites nos son iguales - No existen Equivalentes para un producto ”



Obtener la mejor selección de producto basado endatos: (Datos típicos de una auditoría completaShell)

Tipo de Equipo (Ej. Compresor de Tornillo óde pistón, Turbina a gas ó a Vapor, etc..)

Fabricante del Equipo (OEM)(Número delmodelo, Año de fabricación.)

Cantidad de Unidades de este Tipo

Condiciones de Operación.(En términos deequipo y medio ambiente)

Ciclo de Operación

Chequeo aceite usado actualmente

Disponibilidad del producto a seleccionar

Verificación selección frente a manual del fa-bricante

Nivel de consumos por período.

Si es el caso revisión del tipo de combustibleutilizado.

Tipo de Combustible (MDO, GO,ACPM)Contenido de Azufre

Niveles de limpieza según códigos (NAS 1638,SAE 749, códigos ISO 4406)



ANALISIS COSTO BENEFICIO PREVIOSA LA SELECCION

Aceites sintéticos: Realmente existen pocas apli-caciones que los necesiten:

Refrigeración plantas nucleares ( Esterespolifenílicos),

Aceites Dieléctricos (Es. Siliconados)

Sostenibilidad económica y ambiental.

Económica: AmbientalPAO/ Hidrocarburos Sintetizados 4-5:1 Alta VolatilidadEsteres orgánicos 8:1 Incompatibilidad General

*Disposición restringidaEsteres Fosfato 8:1 “ “ “Esteres Silícios ó Siliconas 8-80:1 “ “ “Esteres Polifenílicos 12 :1 “ “ “

*Es limitado su fácil acopio y disposición en aprovechamiento dentro de procesos márginalesaceptados por las diferentes regulaciones funcionales y/ó ambientales (Mezcla decombustibles calderas ó motores estacionarios en relaciones 20-6:1), Asfaltos, Desmoldante.

Compresores de Pistón con relación por etapa> 10

Cajas de reductores con temperatura aceite >70°C

Compresores de gases solventes y ó reactivos

Compresores de tornillo bajo régimen de altademanda

Algunas transmisiones automotrices con bajonivel de salpique.

Equipos industriales en general que no requie-ran rellenos periódicos de aceite (No consu-midores) y que por análisis de laboratorio re-quieran por lo regular cambiar el aceite en pe-ríodos inferiores al año.

Sostenibilidad económica y ambiental (Elimi-nación de cambios de aceites)

Instrumentación.

Transporte de pigmento donde se requieren flui-dos Tixotrópicos.

Anticongelantes y sistemas de frenos(Polyglicoiles)

Aceites GPO (Genuine Part Oil, promovidos comoparte original):

Los fabricantes de equipos no orientan losrecursos en desarrollo e investigación suficien-tes

Shell cuenta con excelentes relaciones téc-nicas y comerciales con todos los OEM´s

Los OEM´s generalmente recomiendan insis-tentemente el empleo de su aceite pero soloexigen el cumplimento por especificacionesinternacionales.



Bajo criterio y respaldo consistente losOEM´s confieren cubrimiento irrestricto dela garantía a equipos nuevos sin importar queestos no utilicen el aceite GPO (GenuinePart Oil)

Nuevamente todos los aceites no son lomismo. Por que las especificaciones pue-den lucir similares pero ser muy diferen-tes en términos de verdadero desempeñoy beneficios entregados.

Para evitar la peligrosa posibilidad alseleccionar

1.De reincidir un tipo de lubricante erróneo.

2.De reincidir en el uso de un lubricante que puedeno ser adecuado para el propósito

3.El más cercano grado Shell de equivalencia pue-de no ser nuestra mejor oferta. Un buen ejemplode esto es el frecuente uso de aceites de turbinaen algunos compresores de tornillo.

4.Se ignora el considerar que necesariamente exis-te un producto idóneo.

5.Se ignora el considerar ls prolongación de vidadel equipos en mínimo un +25% Vs manual

!La actitud correcta es exigir una auditoria com-pleta de lubricación Shell”

Resolver bloqueos de percepción:”Producto Equivalente”

1.Un producto con las mismas características físi-cas del producto actual.

2.Un producto que cumple las mismas especifica-ciones de desempeño del actual.

3.Un mismo producto a reemplazar pero elabora-do por Shell.

4.Un producto para la misma aplicación.

5.Un cambio a mayor calidad y desempeño dellubricante significa una inversión y no un costo.



RACIONALIZACION PRODUCTOS

Manejar niveles de consumos periódicos“Mínimos”.Contar con mínimo 15 dias inventario.

Manejar situaciones de Disponibilidad.“Máximos”Adicionar dias requeridos por importación.

Manejar situaciones de urgencia incidental.“Incidentales”

Servo recibe aceite hidráulico ó aceitemultígrado de motor.

Aceite hidráulico recibe Aceite de turbina ode motor ó de servo ó mineral.

Aceite de caja de velocidades recibe aceitede motor ó hidráulico.

Aceite de motor recibe aceite tipo Servo/CAT TO4 .

Elaborar y ó conocer tabla de AST

Conocer diferentes niveles del canal dedistribución en el sitio.

Conocer otros usuarios del mismo producto en el área.

Manejar tabla de AST “Aceptabilidad a Susti-tución Temporal” (Ejm.)

!Solo recomendables bajo situación de urgencia,durante el lapso que demore la inmediata reposi-ción del producto idóneo y bajo total cuenta y ries-go del usuario¡



MANEJO DE PROBLEMAS(TROUBLE SHOOTING)

La nueva gerencia del mantenimiento debe trans-formarse asimilando la cultura del pensamientosistémico la cual se resume en:

a. Delegación del poder y autodisciplina.

b. Aprovechamiento de la conversación. (E-mails,reuniones, Internet)

c. El pensamiento sistémico y la cultura deautoreducción.

d. Seguimiento Voluntario con responsabilidad.

Herramientas de análisis:

Para Trouble Shooting :Espina de Pescado/ Causa y efecto “4 Ms”

Método Maquinaria Materiales

Efecto

Medición Mano de Obra Medio Ambiente



SELECCION DE MEJORASDE PROCESO

Indagación y Sustentación desituaciones y acciones claves

Indagación:

Involucrar diferentes puntos de vista.

Ilustrar el porque de la pregunta.

Tratar de entender.

Escuchar de verdad.

Estar dispuesto a experimentar.

Sustentación:

Exponer a otros nuestra percepción e idea/deseo.

Revelar el pensamiento y razonamiento de-trás de nuestro punto de vista.

Involucrar a otros permitiendo la exposicióndel punto de vista de los demás.

Escuchando de verdad.

“Escalera de Inferencia”Tomo Acción

Adopto Creencias

Infiero Conclusiones

Hago Suposiciones

Agrego Significado

Selecciono Datos Datos y Experiencias Observadas



PRUEBAS DE CAMPO

Debeb ser claramente definidos los objetivos asícomo la medición de su exito.

Productos y aplicaciones a ser probadas.

Duración de la prueba.

Suministro y manejo de pruebas de aceites.

Preparación para la prueba.

Conducción de la prueba.

Puntos de monitoreo.

Tendencias del monitoreo (Indicadores).

Guias para el muestreo de aceites usados.

Conservación de los record conseguidos.

Modo y formato de presentación de reportesde resultados.



ELECCION RACIONAL DEL NIVEL DEPROGRAMA DE MANTENIMIENTO

DESEADO

1-Predictivo

(Incluye análisis de muestras)

ANALISIS TIPICOS DE UN PROGRAMA PREDICTIVO /PERIORICIDAD/ COSTO/ APLICABILIDAD

Motor Servos Cajas Diferencial Mand. FinalCompresor Turbina Increment. S.HidraulicoS.T.Térmico S. Eléctrico

a.Análisis Ac. Usado (Hrs, Frec.) 250 500 1000 2000 2000 250 500 500 1000 2000 2000

Costo $accesorios Muestreo 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 2500 Costo $correo/u(Caja 6 un.) 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 10000

Toma de Muestra 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 350000

Laboratorio y Reporte 15000 15000 15000 15000 15000 15000 15000 15000 15000 15000 150000

b.Analisis Vibraciones Hrs Frec 1000 80000 80000

Costo $ unitario 80000c.Analisis Temperatura externa Hrs Frec 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 Costo $ unitario (Pistola infraroja) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0d. Espectrofotometría Hrs. Frec. Aunque se ofrece para todo equipo há sido poca su contribución y mayor utilidad 2000

Costo $ unitario frente a los anteriores análisis.. A excepción de los transformadores y demás equipos150000 Laboratorio y Reporte eléctricos. 50000

e.Opacidad Gases de Escape 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 No Aplica

Costo $ unitario 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 No aplica

f.Conteo Particulas 35000 35000 35000 35000 35000 35000 35000 35000 35000 No Aplica No Aplica

Costo $accesorios Muestreo 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 2500 Costo $correo/u(Caja 6 un.) 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 10000

Toma de Muestra 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 350000 Costo $ unitario 0 0 0 0 0 0 0 0 No aplica No aplica No aplica

g. Análisis Boroscópico 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 No Aplica No Aplica No Aplica

Costo $ unitario 0 0 0 0 0 0 0 0 No aplica No aplica No aplica



2-Preventivo

Previa Elección racional del tipo de software demantenimiento deseado:

Foco en Sostenibilidad (Fácil y económica ac-tualización software a niveles de vanguardia en lorelacionado con innovaciones sobre el tema de laadministración del mantenimiento), Confiabilidad(Insaturabilidad de bases de datos y nulo riesgode bloqueos por pérdida de información y trabajoabortado), Mantenibilidad (Servicio de Soporte yconsulta libre de cargo) y Funcionabilidad (Facílde implementar y operar; amigable; que utilice elmejor ambiente de trabajo virtual del momento/ Hoyen dia es Windows y aplicable a todo tipo de em-presa).

La respuesta Shell es “LUBRIPLAN “

LUBRIPLAN Incluye:

1. Elaboración de Auditoría completa

2. Implementación software.

3. Digitación plan de mantenimiento 100%lubricantes y 20% total de actividades no relacio-nadas con lubircantes.

4. Monitoreo trimestral de utilización y satisfac-ción.

5. Sostenimiento digitación en crecimientos deplanta. de nuevas adquisiciones en equipos.

6. Línea 9800 de permanente consulta.

7. Factible de implementar codificador de barras.

Todo libre de costo una vez firmado convenio deexclusividad por parte del cliente en utilizar sololubricantes Shell.

En caso contrario tendrá un costo inicial deUS$5.000 y un Fee de US$1500/año.

3-Proactivo

La sumatoria de los dos anteriores

(Implica completo paquete de administración soft-ware con programa de tendencias sobre datos dereportes de análisis de laboratorio)

4-Correctivo-Preventivo

El menor costo de operación existente pero desugerible implementabilidad solo en procesos deequipos no críticos.

(Las señales de acción son tomadas con base enla apreciación visual de algún deterioro controlabledel equipo y es descartada cualquier posibilidadde súbito daño catastrófico del mismo)



RESUMEN

Foco en CAVEB.

Obtener la Mejor Selección Basado en Datos.

Análisis Costo Beneficio Previos.

Racionalización Productos.

Manejos de Problemas.

Selección Mejoras.

Pruebas de Campo.

Elección Racional del Nivel de Programa deMantenimiento Deseado.

Motores EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Dos

ContenidoIntroducción

Sección UnoMotores diesel y a gasolinaMotores de combustión InternaComo trabaja un motor dieselEl motor diesel de dos tiemposMotores turbocargadosSistemas de refrigeración de un motor dieselSistemas de lubricación de motores dieselMotores diesel de baja, media y alta velocidadResumen Sección Uno

Sección DosLa lubricación de motores dieselFunciones de los lubricantes para motoresdieselPropiedades de los lubricantes para motoresdieselGrados de viscosidadEspecificaciones de los aceites para moto-res dieselClasificación API para aceite de motor a ga-solinaPruebas de motorResumen Sección Dos

Sección TresLubricación de los motores de dos tiemposProblemas en motores de 2 tiemposAditivos comúnmente utilizados por loslubricantes para motores de dos tiemposClasificación de aceites para motores de dostiempos a gasolinaClasificación JasoClasificación para motores de dos tiemposenfriados por agua

Sección CuatroAnálisis de aceites usadosFallas en los motoresEjemplos típicos de fallas relacionadas conel aceite lubricante


INTRODUCCION

El tutor de Aceites Shell ha sido diseñado parasuministrarle información clave sobre lubricantesy sus aplicaciones. Igualmente pretende desarro-llar su conocimiento de productos y permitirlehacer su trabajo más efectivo. También le pro-porcionará una base sólida para un entrenamientoposterior.

El tutor es un paquete multimedia que consta deuna serie de cassettes de audio, los cuales tienecada uno un Manual de Entrenamiento comple-mentario. Usted probablemente obtendrá el ma-yor beneficio del paquete escuchando primero loscassettes y luego estudiando su Manual acom-pañante. Sin embargo, como cada parte del pa-quete se puede utilizar independientemente, us-ted puede encontrar una forma alternativa de tra-bajar que se le acomode.


Cómo utilizar el Manual?

Este Manual, como los otros del paquete, estádividido en un número de secciones cada una delas cuales consiste en un breve resumen, unasecuencia de información y un examen corto.Usted simplemente lee a lo largo de una seccióna la vez y luego responde las preguntas sobretodo lo que ha leido. Cuando usted ha pasado através de todas las preguntas de la secciónchequee las respuestas. Si tiene alguna de susrespuestas mal, lea la información apropiada y lapregunta otra vez. Asegúrese que entiende lasrespuestas correctas antes de continuar.

Usted encontrará que las páginas de la derechadel Manual le mostrarán toda la información cla-ve que usted necesita saber. Usted debe estu-diar estas páginas si quiere lograr los objetivosdel Tutor. Para aquellas personas que les gustaexplorar un poco más profundo en el tema en-contrará información suplementaria buena desaber en las páginas de la mano izquierda. Si eltema es nuevo para usted, le sugerimos que ig-nore la información suplementaria en la primerapasada. Usted puede volver a estas páginas másadelante. Pero insistimos, usted decide sobre eluso de este Manual en la forma que le sea másútil.

Como quiera que usted decida estudiar, si usteddesea obtener lo mejor del Tutor, es importanteque trabaje cuidadosamente y concienzudamen-te los Manuales. Estos han sido diseñados paraser fáciles de seguir, pero igualmente demanda-

rá algo de tiempo, esfuerzo y compromiso de suparte. Esperamos que disfrute la experiencia deaprender y que pronto vea como los beneficiosde su mejora en el conocimiento de productos leayudará a hacer su trabajo más efectivamente.


SECCION UNOMOTORES DIESEL Y A GASOLINA

Los motores diesel son máquinas eficientes y eco-nómicas que son ampliamente usadas para eltransporte terrestre, férreo y marino. También sonimportantes como fuentes de potencia estacio-narias en una variedad de aplicaciones industria-les. En esta sección estudiaremos la estructura yel funcionamiento de los motores diesel, que nosdarán el conocimiento básico necesario para apre-ciar sus requerimientos de lubricación.

Cuando usted haya estudiado la información cla-ve de esta sección, usted será capaz de:

Describir las principales características de unmotor de pistón reciprocante y mencionar ladiferencia básica entre los motores de diesely de gasolina.

Explicar cómo trabaja un motor diesel de cua-tro tiempos y de dos tiempos.

Explicar el propósito de la sobrecarga y des-cribir cómo trabaja un motor dieselturbocargado.

Describir cómo es refrigerado y lubricado unmotor diesel convencional.

Distinguir entre las velocidades, las ratas depotencia, los combustibles y las aplicacionesde los motores de alta, media y baja veloci-dad.

Si estudia la información complementaria, ustedserá capaz de:

Explicar el significado de los términos pistónoscilante, cruceta, en línea, motor en V y ho-rizontalmente opuesto.

Comparar los motores diesel con los de ga-solina en términos de desempeño, construc-ción y costos de operación.

Explicar como operan las válvulas y el siste-ma de inyección de un motor diesel de cuatrotiempos.

Distinguir los métodos de barrido de gasesde combustión, usados en los motores dieselde dos tiempos.

Comparar los motores de cuatro y dos tiem-pos en términos de desempeño y consumode combustible y lubricantes.


MOTORES DE COMBUSTIONINTERNA

Los motores de combustión interna son má-quinas impulsadas por el combustible quemadodentro de sí mismas. El tipo más común de es-tos motores es el de pistón reciprocante. Esteconsiste básicamente de un bloque de metal ro-busto al cual se le han abierto un número de hue-cos para formar los cilindros del motor. Cadacilindro contiene un pistón que se mueve haciaarriba y hacia abajo. El pistón hace un ajustecon su cilindro por anillos resortados de metal,conocidos como anillos del pistón, los cualeslo circundan. El combustible es quemado conaire dentro del cilindro para producir gases que

Motor de Pistón reciprocante

fuerzan el pistón a bajar. El pistón está conecta-do por una biela a un cigüeñal, de tal forma queel pistón al bajar lo hace girar.

Los motores de pistón varían mucho en tamaño.Por un lado tenemos unidades de un solo pistón,pequeñas y livianas que generan menos de uncaballo de potencia y son usadas por ejemplo,para mover podadoras de césped y ciclomotores.Por otro lado tenemos motores más grandes devarios cilindros que desarrollan potencias 50.000veces mayor y son utilizados para mover barcosy equipos de generación eléctrica. En la mitaddel rango están las máquinas más familiares paranosotros, las que mueven nuestros vehículos. Enestas últimas la potencia y el movimiento del ci-güeñal son transmitidos a las ruedas.


Más acerca deEL DISEÑO DE UN MOTOR DE PISTON

a mayoría de los motores de pistón, incluyendo todos los de automóviles, son del tipo

de pistón oscilante.

En este tipo de motores el pistón está conectadodirectamente a la biela por un pasador. Este di-seño tiene la ventaja de su simplicidad. Sin em-bargo, debido a las cargas laterales transmitidasdesde el cigüeñal, a través de la biela al pistón,se puede presentar desgaste excesivo sobre elpistón y sobre la pared del cilindro.

Este problema es minimizado en los motores detipo de cruceta. Aquí el pistón se fija rígidamentea una cruceta, que a su vez está conectada a labiela. La cruceta se desliza en un cojinete queabsorbe las cargas laterales del cigüeñal y de labiela, por lo tanto el pistón no soporta carga late-ral alguna. La principal desventaja de este tipode motor es su tamaño, mucho más grande queun motor de pistón rígido de la misma potencia.Sin embargo, la mayoría de los motores dieselgrandes de baja velocidad tales como los moto-res usados para la propulsión marina y aplicacio-nes industriales son del tipo de cruceta.

Generalmente, un motor de pistón contiene va-rios cilindros unidos para entregar una potenciabalanceada. Una rueda volante pesada unida alcigüeñal también ayuda a suavizar el movimien-to.

La mayoría de los motores usados en el trans-porte terrestre tienen cuatro o seis cilindros mien-tras que los motores usados para aplicacionesmarinas e industriales pueden tener hasta veintecilindros. Estos pueden estar agrupados en línea,como la mayoría de los arreglos presentados enla página anterior, o en dos bancos impulsandoun cigüeñal común.

Los bancos pueden estar colocados en un ángu-lo, como en los motores en V o en forma opues-ta como en los motores horizontales.

L

Motor en V


Motor de Cruceta

Motor Tipo Pistón Oscilante

Válvula deAdmisión

InyectorVálvula de Escape

Cámarade Combustión

Pistón

Anillos del Pistón

Pasador

Cilindro

Biela

Cigueñal

Contrapeso

Inyector

Pistón

Contrapeso


Válvulade Escape


Anillosdel pistón

Pasador

Cilindro

Biela

Cigüeñal

Cruceta

Cojinete


Los pistones también varían según el tipo de com-bustible que usan. Los primeros motores de com-bustión interna fueron desarrollados en la mitaddel siglo pasado y usaban gas de carbón comocombustible. El gas era mezclado con aire en elinterior de un cilindro, se comprimía y quemabacon chispa eléctrica. Este método de encendidopor chispa fue adoptado en los motores a gaso-lina desarrollados por Daimler y Benz y utilizadoen los primeros automóviles 30 años más tarde.El mismo principio es aún empleado hoy en losmotores de combustión modernos.

Por la misma época que Daimler y Benz estabanproduciendo los precursores de los carros mo-dernos, Rudolf Diesel estaba experimentado conun tipo alternativo de motores de pistón abasteci-dos con aceite combustible. El diseñó un mediode inyectar un combustible atomizado dentro delos cilindros donde se quemaba directamentecuando entraba en contacto con aire comprimidocaliente. Este tipo de motor operando con en-cendido por compresión era más eficiente queel motor de gasolina, y como generaba presio-nes mas elevadas, necesitaba ser mucho más ro-busto. Mas tarde vino a ser conocido como mo-tor diesel.

Los primeros motores diesel eran más pesados,ruidosos y menos suaves que los motores de ga-solina y su uso estaba restringido a aplicacionesde trabajo pesado en la industria y el transporte.Aunque los motores diesel modernos son máslivianos y operan más suavemente, aún se utili-zan ampliamente para propósitos similares, talescomo generadores de electricidad, locomotoras, Cilindro de un Motor Diesel

camiones pesados, buses y barcos. Sin embargo,se están convirtiendo en una alternativa para losmotores a gasolina, por ejemplo en automóviles,ya que consumen un combustible más barato quehace una combustión más eficiente.

El aceite combustible liviano usado en los moto-res diesel es conocido como aceite combustiblepara motor (ACPM) o combustible diesel. Es unafracción de aceite crudo más pesado que la ga-solina, pero mucho más liviano que un aceite lu-bricante.


InyectorVálvula de Escape


Pistón

Anillos del Pistón

Pasador

Cilindro

Biela

Cigueñal

Contrapeso


Cilindro de un Motor a Gasolina

Válvula deAdmisión Válvula de Escape


Pistón

Anillos del pistón

Pasador

Cilindro

Biela

Cigüeñal

Bujía


UNA COMPARACIONENTRE LOS MOTORES A GASOLINA

Y DIESEL

DesempeñoLos motores diesel son generalmente más difíci-les de encender en frío y presentan una acelera-ción más pobre que los motores a gasolina. Ellostienden a operar a menores velocidades y com-parados con los motores a gasolina del mismocilindraje son incapaces de generar la misma po-tencia.

Los motores diesel también tienen la desventajade operar con menos suavidad y más ruidosa-mente que los motores de gasolina especialmen-te a bajas velocidades y bajo cargas livianas.

Costos de ConstrucciónLo costos de fabricación del motor diesel tiendena ser mayores que los del motor a gasolina,

principalmente por su construcción robusta, nece-saria para soportar las altas presiones dentro deél. El equipo de inyección de combustible usadoen los motores diesel es también más costoso queel carburador simple y que el sistema de arranqueeléctrico de un motor convencional de gasolina.

Costos de operaciónLos motores diesel son más económicos de ope-rar que los motores a gasolina.

No solo su combustible es más barato que la ga-solina, sino que además su combustible es que-mado más eficientemente. Además, los motoresdiesel son más confiables que los motores a ga-solina en los que los problemas de ignición son lamayor causa de fallas. La combinación de eco-nomía y confiabilidad es la razón principal para elamplio uso de los motores diesel.


COMO TRABAJA UN MOTOR DIESEL

Los motores diesel (y también los motores a ga-solina) pueden trabajar en un ciclo de cuatro tiem-pos, produciendo la potencia en uno de los cua-tro movimientos del pistón, o en un ciclo de dostiempos, produciendo potencia cada dos movi-mientos del pistón. El ciclo de cuatro tiempos esel más ampliamente usado, aunque enNorteamérica los motores de dos tiempos son re-lativamente comunes.

El motor de cuatro tiempos

En el ciclo de cuatro tiempos, el primero, el tiem-po de desplazamiento hacia abajo del pistón dejaentrar aire dentro del cilindro a través de la válvu-la de entrada en la cabeza del cilindro (admisión).A medida que el pistón empieza su desplazamien-to hacia arriba en su segundo tiempo, la válvulade entrada se cierra y el aire es comprimido en elcilindro (compresión).

La relación de compresión del motor, que esla relación entre los volúmenes máximos y míni-mos del cilindro, puede llegar a 22:1, con estarelación de compresión, el aire puede alcanzaruna temperatura de 700ºC o más. Cuando el pis-tón llega cerca del tope en su tiempo de compre-sión, una cantidad medida de combustible es in-yectada en el cilindro.

El combustible inyectado vaporiza muy rápida-mente y se quema en el aire caliente comprimi-do. Los gases producidos empujan el pistón ha-cia abajo para su tercer tiempo (de potencia).

En el cuarto y último tiempo hacia arriba, una vál-vula de escape se abre y el pistón fuerza la salidade gases del cilindro (escape). El ciclo se repiteconstantemente para mantener el motor en funcio-namiento.


EscapeLos gases quemados

salen del Cilindro


Válvula deExpulsión







PotenciaEl combustible

Inyectado y Quemadoempuja el pistón hacia abajo

CompresiónAire comprimido

(y ca lentado)

AdmisiónAire entra al cilindro


OPERACION DE LAS VALVULAS EN UNMOTOR DIESEL DE CUATRO TIEMPOS

l mecanismo que abre y cierra las válvulasde entrada y salida es conocido como tren

de válvulas.

En el motor convencional las válvulas son opera-das por un mecanismo accionado por un árbolde levas movido por el cigüeñal.

El árbol de levas está normalmente colocado a lolargo del bloque del cilindro, operando los elevadoresde las válvulas, las levas al girar mueven los bra-zos arqueados (balancines) que abren las válvu-las.

Las válvulas son cerradas por la acción de los re-sortes. En un arreglo alternativo, las levas en unárbol de levas superior actúan directamente so-bre las válvulas operadas con resortes.

En algunos motores, las válvulas son operadas hi-dráulicamente.

Inyección de combustible

El equipo de inyección de combustible de un mo-tor diesel es construido a precisión para descar-gar, exactamente y en el tiempo correspondientea un ciclo, cantidades estrictamente medidas decombustible conteniendo góticas del tamaño idealpara una combustión eficiente.

El equipo consiste básicamente de una bomba yun inyector para cada cilindro. La descarga decombustible de la bomba a los inyectores es

controlada por un dispositivo de tiempo operadopor el árbol de levas o un sistema de engranajesmovido por el motor.

E

Operación de la válvula

Inyector de combustible

Eje de Balancín

Resorte

Válvula

Cigueñal

Arbol de LevasImpulsor de Levas

Varilla Balancín


EL MOTOR DIESEL DE DOS TIEMPOS

Un motor diesel de dos tiempos pasa por las mis-mas etapas de admisión, compresión, potencia ydescarga de un motor de cuatro tiempos, perotodo este proceso tiene lugar durante un movi-miento hacia arriba y hacia abajo del pistón.

Es conveniente empezar la descripción del ciclode dos tiempos en el punto donde el pistón estácerca del fondo del cilindro. En este momento,las válvulas de descarga en la cabeza del cilin-dro se abren y las lumbreras de entrada en un

lado del cilindro quedan descubiertas. Una cargafresca de aire entra a través de las lumbreras yfuerza a los gases quemados a salir del cilindro(barrido de gases y admisión). A medida queel pistón retorna hacia arriba en el cilindro, lasválvulas de descarga se cierran y las lumbrerasde entrada son cubiertas, atrapando y compri-miendo el aire en el cilindro (compresión). Cer-ca del tope del tiempo de compresión, el com-bustible se inyecta en el cilindro y se quema. Losgases formados se expanden y fuerzan el pistónhacia abajo en el tiempo de potencia (potencia).El ciclo se repite sucesivamente.

Lumbrerasde entrada

Barrido de Gases y AdmisiónEl aire que entra al cilindro

expulsa los gases quemados.

CompresiónAire Comprimido

(y caliente)

PotenciaEl combustible

inyectado y quemadopara empujar el pistón

Inyector

Sobrealimentador

Válvulas de Escape


Más acerca deMOTORES DIESEL DE DOS TIEMPOS

l motor de dos tiempos descrito anteriormente que tiene lumbreras de entrada y válvulas

de descarga, se conoce como motor de despla-zamiento de gases en un solo sentido, ya queel aire y los gases que salen pasan a través delcilindro. En otro tipo de motor de dos tiempos, setienen compuertas de salida en vez de válvulas.Si estas compuertas de salida están situadas la-teralmente en el cilindro, se dice que el motor esde desplazamiento de gases transversal. Si es-tán localizadas en el mismo lado de las compuer-tas de descarga del cilindro, se dice que el motores de desplazamiento de gases circular.

Comparación de los motores de dos y cuatrotiempos

DesempeñoLos motores de dos tiempos son más compactosque los motores de cuatro tiempos con la mismarelación de potencia, dando una mejor relaciónde potencia de salida por peso. La relación de unmotor de cuatro tiempos puede ser incrementada,aumentando su relación de compresión o su ve-locidad pero estas modificaciones tienden a in-crementar los esfuerzos y el desgaste de los com-ponentes del motor.

Consumo de CombustibleLa combustión de un motor de cuatro tiempos esusualmente más eficiente que la de un motor de

E

dos tiempos, contribuyendo a un bajo consumode combustible en el primero.

Consumo de lubricanteUn motor de dos tiempos tenderá a tener mayorconsumo de aceite lubricante que el motor de cua-tro tiempos. Esto es debido a las altas tempera-turas que son generadas durante cada tiempo delciclo de dos tiempos y esto promueve la degra-dación del aceite lubricante.

Gas de Entrada

Barrido de Gases Quemados

TransversalEn un solo sentido Circular


MOTORES TURBOCARGADOS

La potencia que puede ser desarrollada por unmotor de combustión interna está limitada por lacantidad de combustible que puede ser quema-do durante cada ciclo. Es relativamente fácil su-plir más combustible a los cilindros pero este

combustible extra debe estar igualado por un in-cremento en el suministro de aire para que seaquemado completamente y eficientemente.

La sobrecarga es una forma de incrementar lacantidad de aire en los cilindros de un motor, su-ministrándolo a alta presión, haciendo posiblequemar más combustible.

El aire para la sobrecarga es suministrado por unsoplador o compresor el cual puede ser movidopor el mismo motor, por un motor separado ocomo en el método más frecuentemente usado,una turbina movida por los gases de salida delmotor. Este último método de sobrecargar es co-nocido como turbocarga.

En el motor turbocargado, los gases de salida delmotor son dirigidos directamente a una turbinade gas. Esta consiste esencialmente de un con-junto de aspas montadas alrededor de un eje. Lapresión de los gases sobre las aspas fuerzan aleje a rotar. La turbina gira a su vez empujando uncompresor montado en el mismo eje, el cual pro-duce aire comprimido y es alimentado a los cilin-dros del motor, permitiéndole quemar más com-bustible.

El motor turbocargado es altamente eficiente.Cuando se le inyecta mas combustible, la ener-gía de los gases de salida se incrementa. Estoinmediatamente aumenta la salida de aire com-primido. Contrariamente, cuando se suministramenos combustible, la salida de aire comprimidodisminuye. La salida de aire está ajustada a lademanda del motor en un amplio rango de velo-cidades.

Cómo trabaja un Turbocargador


SISTEMAS DE REFRIGERACION DE UNMOTOR DIESEL

Solamente cerca de una cuarta parte de la energíaproducida por la combustión de combustible en unmotor diesel es convertida en potencia. La parterestante es convertida en calor, el cual debe serrápidamente removido del motor para prevenir elrecalentamiento y su fundición. Parte del calor saledel motor en los gases de escape y el calor res-tante en el motor debe ser disipado por el sistemade refrigeración.

La mayoría de motores diesel son enfriados conagua. La cabeza del cilindro y el bloque contie-nen compartimientos a través de los cuales cir-cula agua y a medida que lo hace absorbe el ex-ceso de calor. El agua caliente pasa a través delradiador donde es enfriada antes de serrecirculada.

La refrigeración con aire es mucho más simpleque la refrigeración con agua. Los motores dieselenfriados con aire tienen cilindros que están ro-deados de unas aletas de refrigeración a lo largode las cuales el aire es empujado por un sopla-dor. Los motores enfriados por aire tienden a sermás ruidosos que los refrigerados por agua, peroson más compactos y fáciles de mantener. Estosse calientan más rápidamente lo que significa queson menos susceptibles al desgaste corrosivodebido a que hay menos posibilidad de que pro-ductos ácidos se depositen sobre las paredes delcilindro como producto de la combustión. Tam-bién tienen la ventaja que no hay posibilidad de

congelamiento del refrigerante en climas fríos. Sinembargo, hay un límite en el tamaño del motorindustrial que puede ser enfriado económica y sa-tisfactoriamente por aire ya que grandes moto-res requieren grandes masas de aire para enfriar-los.

Refrigeración con agua

Radiador Termostato Cilindros

Aire

V entilador

Bomba de Agua Chaquetas de Agua


SISTEMAS DE LUBRICACIONDE MOTORES DIESEL

El aceite circulante alrededor del motor diesel ayu-da a remover algo del calor de la combustión, perosu principal función es reducir la fricción entre laspartes móviles. El aceite lubricante es mantenidoen un depósito o cárter, en la parte inferior delmotor. Es bombeado desde el cárter, a través defiltros y conductos hacia:

Los cojinetes principales (los que soportan el ci-güeñal), los balancines en la cabeza del cilindro(que operan las válvulas), las cabezas de biela(donde conectan la biela y el cigüeñal) y el trende válvulas.

En la mayoría de los motores de tamaño pequeñoa mediano, los anillos del pistón y las paredes delcilindro son lubricadas por salpique de aceite, porla rotación del cigüeñal. Muchos motores grandestiene lubricadores separados para cada cilindro,los cuales proporcionan un suministro independien-te de aceite para lubricar el movimientoreciprocante de los pistones en los cilindros. Des-pués de este recorrido todo el aceite se devuelveal cárter de donde es recirculado.

Lubricación del motor diesel

Balancín

Tapón de llenadode Aceite

Via deretornodel aceiteal colector

Pistón

Biela

Cojinetesde cabezade biela

Co jinetesPrincipales

Aceitede Motor

Vía de distribuciónde aceitea la cabezadel cilindro

Filtrode aceiteprincipal

Galería principalde aceite

Bombade aceite

Filtro del colector

Colecto r


MOTORES DIESEL DE BAJA,MEDIA Y ALTA VELOCIDAD

Los motores diesel pueden ser clasificados comode alta, media o baja velocidad

Motores de alta velocidad, tales como los usa-dos para transporte terrestre, operan a velocida-des de 1250 r.p.m. o más. Requieren combusti-bles de alta calidad y usualmente trabajan concombustibles altamente refinados con un conte-nido de azufre bajo.

Estos motores pueden ser de aspiración natural(que no son sobrecargados) o sobrecargados, ypueden ser de dos o cuatro tiempos. Tienen cilin-dros de hasta 250 mm de diámetro y tienen po-tencias de hasta 200 hp por cilindro.

Hay motores multicilindros con salidas de hasta5000 hp disponibles en el mercado.

Los cilindros de motores de alta velocidad sonnormalmente lubricados por baño de aceite en elcigüeñal y por lubricación forzada en los pisto-nes.

Los motores de velocidad media, tales comolos usados en la generación de electricidad, sonaquellos que operan a una velocidad entre 350 y1250 r.p.m. Los motores más pequeños en estacategoría casi siempre operan con combustiblesdestilados de alta calidad. Combustibles un pocomás pesados, con alto contenido de azufre, pue-den ser usados en motores más grandes.

Los motores más nuevos de velocidad media sonsobrecargados y generalmente de cuatro tiempos.

El tamaño de los cilindros y el rango de salida vadesde los 225 mm de diámetro, con potenciasdesde 130 hp por cilindro, hasta

600 mm de diámetro desarrollando 1500 hp porcilindro. Existen grandes motores de velocidadmedia, en V, que producen potencias de salidasuperiores a los 30000 hp y poseen más de 20cilindros.

Los motores de velocidad media más pequeñostienen sus cilindros lubricados por salpique delcigüeñal. Los motores más grandes tienenlubricadores separados por cilindro que suminis-tran aceite adicional a las paredes de los cilin-dros.

Los motores de baja velocidad, tales como losusados para mover barcos, operan a velocida-des por debajo de 350 r.p.m. Generalmente utili-zan combustibles menos refinados que tienencontenidos de azufre de 3% o más.

Casi todos los motores de baja velocidad operanen ciclos de dos tiempos. Sus cilindros tienen diá-metros que oscilan entre 700 mm y 1060 mm ytiene salidas de potencia para las máquinas másgrandes, de 4500 hp por cilindro o de un total de54000 hp para un motor de 12 cilindros.

Estos motores tienen lubricadores separados porcilindro y requieren aceites con alta reservaalcalina para controlar la corrosión de los anillosdel pistón y cilindros que sería causada por losácidos fuertes formados de la combustión de com-bustibles con alto contenido de azufre.



El motor diesel y el motor a gasolina son mo-tores de combustión interna del tipo conocidocomo de pistón reciprocante.

Los motores contienen un número de cilindrosen los cuales el combustible es quemado. Laexpansión de los gases de combustión esusada para empujar los pistones y suministrarasí potencia.

Los motores diesel son ampliamente usadosen la industria y para mover el transporte te-rrestre, férreo y marino. Son más económicosen uso que los motores a gasolina ya que uti-lizan un combustible más económico y que-man más eficientemente.

En el motor diesel el aire entra al cilindro y escomprimido por un pistón y debido a esto secalienta. El combustible es inyectado ensegui-da. El combustible se quema en contacto conel aire comprimido caliente, los gases produ-cidos empujan el pistón hacia abajo en el cilin-dro. El pistón está unido al cigüeñal el cual esgirado.

La mayoría de los motores diesel operan enun ciclo de cuatro tiempos en el cual la poten-cia es producida en uno de cada cuatro movi-mientos del pistón. Las etapas de este cicloson: Admisión (cuando el aire entra al cilin-dro), compresión (cuando el aire es compri-mido y calentado), potencia (cuando el com-bustible es inyectado y quemado para empu-jar el pistón hacia abajo) y escape (cuando

los gases de la combustión son expulsadosdel cilindro).

Los motores diesel de dos tiempos pasan porlas mismas etapas de los motores de cuatrotiempos, pero tiene solamente un tiempo decompresión y potencia. La admisión y el esca-pe tienen lugar al final del tiempo de potenciay son ayudados por el barrido del aire introdu-cido al cilindro con un soplador.

La potencia que desarrolla un motor diesel pue-de ser aumentada mediante la sobrecarga, quees el incremento de la cantidad de aire sumi-nistrado a los cilindros del motor. El métodomás frecuentemente usado es el delturbocargado, en donde los gases de escapedel motor son usados para mover una turbinaque a su vez, opera un compresor que sumi-nistra el aire al motor.

Hasta tres cuartas partes de la energía produ-cida por el motor diesel es convertida en caloren lugar de potencia. En la mayoría de losmotores este calor es disipado por medio deun sistema de refrigeración con agua. Algu-nos motores más pequeños son refrigeradoscon aire.

La mayoría de las partes móviles de un motordiesel son lubricadas con aceite el cual es bom-beado alrededor del motor desde un depósitoo cárter de aceite. En algunos motores, el mo-vimiento de los pistones en los cilindros es lu-bricado mediante el salpicado de aceite des-de el cárter.


SECCION DOSLA LUBRICACION DE LOS MOTORES

DIESEL

Cuando haya estudiado la información clave de estasección usted será capaz de.

Enumerar las funciones más importantes quedebe llevar a cabo un lubricante para moto-res diesel.

Explicar el significado de las siguientes pro-piedades de los lubricantes de motores diesel:Viscosidad.Indice de viscosidad.Propiedades de flujo a bajas temperaturas.Estabilidad a la oxidación.Estabilidad térmica.Resistencia a la corrosión.Propiedades antidesgaste.Detergencia y dispersancia.Resistencia a la formación de espuma.

Resumir cómo las anteriores propiedadespueden ser mejoradas en un lubricante paramotores diesel.

Describir cómo los sistemas API y ACEA (an-teriormente CCMC) clasifican las calidades dedesempeño de los aceites para motores diesely explican su significado.


LAS FUNCIONES DE LOSLUBRICANTES PARA MOTORES

DIESEL

Un lubricante para motores diesel está diseñadopara prolongar la vida del motor y reducir los cos-tos operacionales. Este lleva a cabo varias fun-ciones:

Lubricación: aún el motor más eficientementelubricado gasta casi el 20% de su potencia desalida en sobrellevar la fricción. La función másimportante de un lubricante para motores dieseles por lo tanto reducir la fricción entre las partesmóviles a un mínimo absoluto. El lubricante debeser capaz de proveer una película efectiva entrelos anillos del pistón y las camisas del cilindro,entre las superficies móviles en el tren de válvu-las, en las conexiones de la biela y los cojinetesdel cigüeñal y si es turbocargado también en suscojinetes.

Refrigeración: la mayoría del calor generado porun motor diesel se pierde en los gases de esca-pe y mucho del que queda es transferido al siste-ma de refrigeración. Sin embargo, casi un 5 al10% de la energía generada por la combustiónde combustible es trasladada al lubricante delmotor, el cual, debe ser por lo tanto un refrigeran-te eficiente.

Sellado: presiones de hasta 50 bar, que es 50veces la presión atmosférica, son generadas enlos cilindros durante el tiempo de compresión dealgunos motores diesel. Aún, presiones más

elevadas por encima de 70 bar, pueden ser alcan-zadas durante las etapas iniciales del tiempo depotencia. Con el fin de mantener la potencia, ellubricante debe proveer un sello efectivo entre elpistón y las paredes del cilindro y evitar que hayafuga de gases por este espacio.

Proteger contra la corrosión: los productos dela combustión de combustibles pueden ser co-rrosivos, particularmente a las altas temperatu-ras generadas en el interior del motor diesel. Ellubricante debe ser capaz de prevenir la corro-sión de los metales del motor.

Mantener la limpieza: el hollín y otros materia-les insolubles se pueden acumular en el aceitedel motor como resultado de una combustión in-completa de combustible. Contaminantes sólidosse pueden formar como resultado del desgaste yla corrosión. Estas partículas pueden causar des-gaste, bloqueo de filtros de aceite y conductosde lubricación y llegar a depositarse en las su-perficies de trabajo para impedir su libre movi-miento. Un aceite para motores diesel debe ayu-dar a mantener los contaminantes lejos de las su-perficies lubricadas. Esto se puede hacer mante-niendo los contaminantes sólidos en suspensión,impidiendo que se agrupen y se depositen comolodos.

Los lubricantes de motores diesel modernos sonsustancias complejas. Están basados en aceitesminerales altamente refinados y por razones queaclararemos más adelante contienen hasta un20% en aditivos.


LAS PROPIEDADES REQUERIDASPARA LUBRICANTES DE MOTORES

DIESEL

Las funciones de un lubricante para motores dieselse llevan a cabo en un ambiente extremadamentehostil, frecuentemente por períodos prolongados.En un motor trabajando, el aceite en el cárter pue-de alcanzar temperaturas de hasta 100 ºC y esconstantemente agitado y mezclado con aire aguay otros contaminantes. En los anillos del pistón,se espera que el aceite lubrique eficientemente elmovimiento deslizante a temperaturas cercanas alos 300 ºC. Cualquier aceite que entra en la cáma-ra de combustión está expuesto a temperaturas,aún, más elevadas. El lubricante también debesoportar las cargas pesadas transportadas por loscojinetes de cabeza de biela, y por las levas y se-guidores que regulan la apertura y cierre de lasválvulas de entrada y salida. Si un lubricante paramotores diesel es apto para desempeñar apropia-damente sus funciones, bajo estas condiciones tanseveras, debe poseer las siguientes propiedades.

Viscosidad

La viscosidad de un aceite para motor, que es suresistencia a fluir, es su propiedad más importan-te. El aceite debe ser lo suficientemente viscosopara mantener una adecuada película de lubrica-ción a las velocidades, cargas y temperaturas alas que opera el motor. También debe proveer unsello efectivo entre los anillos del pistón y las ca-misas de los cilindros. De otro lado, el aceite nodebe ser tan viscoso que cause arrastre excesivo,

reduciendo la potencia de salida e incrementandoel consumo de combustible.

Indice de viscosidad

La viscosidad de un aceite disminuye a medidaque la temperatura se incrementa. La medida deeste cambio puede ser expresada en términosdel índice de viscosidad del aceite, como sé des-cribió en el Módulo Uno. Los aceites que tienenun alto índice de viscosidad muestran menor va-riación de la viscosidad con la temperatura queaquellos con bajo índice de viscosidad.

La mayoría de los aceites para motores dieselmultígrados contienen aditivos, conocidos comomejoradores del índice de viscosidad, los cua-les incrementan su índice de viscosidad. Estosaceites son lo suficientemente delgados a bajastemperaturas para minimizar el arrastre viscosocuando se arranca en frío. Al mismo tiempo, sonlos suficientemente viscosos a las temperaturasde operación del motor para proporcionar una pe-lícula de aceite que da una efectiva lubricación ysellado.

Sin embargo, este tipo de aditivo puede deterio-rarse debido al efecto de cizallamiento o tritura-ción, que sufre en las pequeñísimas holguras delos cojinetes del motor y que puede romper lasmoléculas grandes del aditivo, desmenuzándolo.Cuando estos aditivos se deterioran, la viscosi-dad del aceite varía más con la temperatura.


Grueso

Temperatura

Delgado

Alto Indice de Viscosidad(HVI) Aceite (VI < 90)Alto Indice de Viscosidad(HVI) Aceite (VI < 90)

Indice de ViscosidadMedio (MVI) oil (VI = 30-60)Indice de ViscosidadMedio (MVI) oil (VI = 30-60)

Indice de Viscosidad BajoIndice de Viscosidad Bajo

4040 100100

Vis

cosi

dad


GRADOS DE VISCOSIDAD

Las viscosidades de los aceites para motores dieselestán normalmente especificadas por los gradosSAE de acuerdo con el sistema creado por la So-ciedad Americana de Ingenieros Automotrices.Como se explicó en el Módulo Uno algunos de estosgrados están basados en las medidas de viscosi-dad realizadas a 100 ºC mientras los otros, losllamados grados W, están basados en las medi-das de viscosidad efectuadas a temperaturas queoscilan entre -5 y -30 ºC. Los métodos usadospara medir las viscosidades a bajas y altas tempe-raturas son diferentes y sus valores son por lo tan-to reportados en diferentes unidades.

Los aceites minerales puros tienden a satisfacerlos requerimientos de solo un grado, ya sea gra-do de alta o baja temperatura. Estos son conoci-dos como aceites monógrados.

Los aceites que contienen mejoradores del índi-ce de viscosidad, sin embargo pueden ser capa-ces de cumplir con los requerimientos de dos gra-dos simultáneamente, uno a alta temperatura yotro a baja temperatura. Esta categoría de los lla-mados aceites multígrados incluyen muchos acei-tes para motores diesel muy populares.

Cuando el mejorador del índice de viscosidadsufre cizallamiento y se deteriora, su efectividaddisminuye, de modo que un aceite 20W50 no tar-da en verse reducido a 20W40, o incluso 20W30.Shell Research ha encontrado un tipo demejorador de I.V. mucho más fuerte, que se utili-za en los aceites multígrados Shell, los cuales

mantienen su grado SAE original, salvo en casosrealmente excepcionales, porque el aditivo tienemayor resistencia al cizallamiento.

Propiedades de flujo a baja temperatura

Los aceites para motores diesel que son usadosen ambientes fríos deben permanecer lo suficien-temente fluidos a bajas temperaturas para circu-lar alrededor de un sistema de lubricación tanpronto como el motor es arrancado. La viscosi-dad, la bombeabilidad y el punto de fluidez sonfactores importantes.

El punto de fluidez de un aceite es la temperatu-ra más baja a la cual fluye. Los aceites para mo-tores diesel pueden contener depresores del pun-to de fluidez, aditivos que bajan el punto de flui-dez. En la práctica, un aceite no puede ser usadocuando la temperatura ambiente es menor de10ºC por encima de su punto de fluidez. Es im-portante anotar que el punto de fluidez de un acei-te en uso puede volverse mayor que el de un acei-te sin usar debido al desgaste normal y la pre-sencia de residuos de combustible sin quemar.


SAE 0W

SAE 5W

SAE 10WSAE 15W SAE 20W

SAE 25W

SAE 50

SAE 40

SAE 30

SAE 20

Grueso

Delgado

Temo ( o C ) - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 - 5 100

Grados de viscosidadGrados de viscosidadde baja temperaturade baja temperatura

( solamente especificada( solamente especificadamáxima viscosidad )máxima viscosidad )

Grados de viscosidadGrados de viscosidadde alta temperaturade alta temperatura( viscosidad máxima( viscosidad máxima

y mínima especificadas ) y mínima especificadas )

Vis

cosi

dad


Estabilidad a la oxidación

Cuando un aceite mineral es calentado en presen-cia de oxígeno, se oscurece y se espesa. Estoscambios son una consecuencia de la oxidacióndel aceite al formar ácidos orgánicos, lacasadhesivas y lodos. Los cambios son aceleradospor las altas temperaturas y por la presencia dehumedad, metales y productos de la descomposi-ción del combustible y de todo lo que se puedeencontrar en un motor diesel típico. Los efectosde la oxidación son altamente indeseables; losácidos pueden causar corrosión, las lacasincrementan la fricción y pueden causarpegamiento de los anillos del pistón, mientras ellodo reduce las propiedades lubricantes del acei-te y puede bloquear los filtros y los conductos decirculación del aceite.

La habilidad de un aceite para motores diesel deresistir la oxidación, su estabilidad a la oxidación,está determinada en gran magnitud por la cali-dad de los aceites crudos de donde es obtenidoy por los procesos de refinación por los que pasa.

La estabilidad a la oxidación puede ser mejoradacon la incorporación de los antioxidantes, aditi-vos que bloquean las reacciones de oxidación.Claramente, los aceites con un alto grado de es-tabilidad a la oxidación permanecerán mas tiem-po en servicio.

Estabilidad Térmica

Todos los lubricantes se descomponen si son ca-lentados a una temperatura suficientementealta, aún en la ausencia de oxígeno. Los aceitesminerales altamente refinados son relativamenteestables al calor pero su estabilidad térmica nopuede ser mejorada con el uso de aditivos.

Sin embargo, el uso de tipos o cantidadesinapropiadas de aditivos pueden reducir la esta-bilidad térmica de un aceite y dar por resultado laformación de depósitos en los motores que ope-ran a altas temperaturas.


Resistencia a la corrosión

Cuando el combustible diesel es quemado, se pro-ducen grandes cantidades de agua, cada litro decombustible produce más de un litro de agua. Tam-bién se producen ácidos fuertes especialmente, siel combustible tiene un alto contenido de azufre.Los ácidos son igualmente formados si el aceitelubricante está extremadamente oxidado. Estossubproductos pueden ser altamente corrosivos ypueden atacar los componentes del motor.

Los aceites para motores diesel son formuladospara proteger contra la corrosión, particularmen-te la causada por los ácidos. Estos contieneninhibidores de corrosión, frecuentemente me-tales que contienen detergentes alcalinos, que soncapaces de reaccionar y neutralizar los ácidosnocivos a medida que se forman.

La reserva de materiales alcalinos en un aceitepuede ser expresada en términos del NúmeroBase Total (TBN) del aceite. Esta medida da unaindicación de la habilidad del aceite para neutra-lizar los ácidos fuertes y proteger contra la corro-sión causada por ellos.

Propiedades Antidesgaste

Cuando los componentes de un motor diesel es-tán sometidos a altas cargas, las películaslubricantes entre las superficies adyacentes mó-viles pueden romperse y el contacto directo me-tal-metal puede ocurrir. Esta situación, la cualgenera un incremento en la fricción y el desgas-te, es muy probable que ocurra entre los anillosdel pistón y las camisas del cilindro de motoresgrandes de pistón rígido, de alta potencia y enlos trenes de válvulas de motores pequeños dealta velocidad. Esto puede ser evitado usandoaceites que contienen aditivos antidesgaste o deextrema presión. Estos aditivos forman una pe-lícula química sobre las superficies en contactola cual las protege y les ayudan a soportar altascargas.


Detergencia y dispersancia

La mayoría de los aceites para motores diesel con-tienen detergentes y dispersantes para mante-ner la limpieza y por lo tanto su desempeño, res-tringiendo la formación de depósitos sólidos, lacasy barnices.

Los detergentes ayudan a controlar el crecimientode depósitos dañinos durante el proceso de com-bustión. Además, algunos detergentes son alta-mente alcalinos y son capaces de actuar comoinhibidores de corrosión neutralizando los ácidosfuertes formados

durante la combustión de combustibles que con-tienen azufre. Los dispersantes mantienen el ho-llín y otros contaminantes en suspensión en elaceite y evitan que se aglomeren. Esto ayuda aprevenir el crecimiento de depósitos durante lasoperaciones a alta y baja temperatura en áreasdel motor como el cárter, las válvulas y las partesde refrigeración en los pistones.

Resistencia a la espuma

Cuando un aceite para motor diesel es agitado,como sucede en el cárter, tiende a formar espumaespecialmente si contiene ciertos contaminantes.La espuma en exceso puede promover la oxida-ción y puede llevar al rebosamiento y a la pérdidade aceite a través de los orificios de venteo. Algomás serio, puede ocasionar que la bomba de acei-te funcione inapropiadamente y puede causar quelas películas lubricantes se rompan. La espumapuede ser reducida adicionando agentesantiespumantes al aceite. Estos aditivos son par-ticularmente útiles en pequeños motores diesel dealta velocidad donde la agitación puede ser seve-ra.


ESPECIFICACIONES DE LOS ACEITESPARA MOTORES DIESEL

Hay dos sistemas de clasificación de uso generalpara describir las calidades de desempeño de losaceites para motores diesel. Estos sistemas de-ben servir como una guía de selección del lubri-cante apropiado para cumplir con las condicio-nes del motor. Es importante tener en cuenta queestos sistemas solo especifican los requerimien-tos mínimos que un aceite debe satisfacer paraajustarse a una clasificación particular. Dos acei-tes en la misma categoría pueden diferir amplia-mente en calidad.

Clasificaciones API de Servicio paraMotores

El Instituto Americano del Petróleo ha diseña-do un sistema que clasifica los aceites de acuer-do a su desempeño en ciertas pruebaspreestablecidas. Este proporciona un medio deidentificar los requerimientos de servicio con eldesempeño de los aceites.

Clasificación API para motores diesel HD (traba-jo pesado)

CA - para motores diesel de trabajo liviano (ob-soleto). El aceite diseñado para este servicio pro-vee protección contra la corrosión de cojinetes ycontra los depósitos de alta temperatura en mo-tores naturalmente aspirados cuando se utilizancombustibles de alta calidad.

CB - para motores diesel de trabajo moderado

(obsoleto). Los aceites diseñados para este servi-cio suministran la protección necesaria contra lacorrosión de los cojinetes y de los depósitos dealta temperatura en motores diesel naturalmenteaspirados con combustibles de alto contenido deazufre.

CC - para motores diesel de trabajo moderado ymotores a gasolina (es obsoleto pero puede en-contrarse en uso todavía en motores aspiradosnaturalmente). Los aceites diseñados para esteservicio protegen contra los depósitos de alta tem-peratura en motores diesel ligeramente sobrecar-gados y también de la herrumbre, la corrosión ylos depósitos a baja temperatura en motores agasolina.

CD - para motores diesel de trabajo severo.

Los aceites diseñados para este servicio fueronintroducidos para proteger contra la corrosión ylos depósitos de alta temperatura en motoresdiesel sobrecargados cuando utilizan combusti-bles de una gran variedad de calidades.

CD II - servicio severo para motores diesel dedos tiempos. Aceite que cumple los requerimien-tos de Detroit Diesel para motores diesel de dostiempos y de Caterpillar para motores de cuatrotiempos.

CE - para motores diesel turbo y sobrecargadosque operan en condiciones de baja velocidad, altacarga y alta velocidad, baja carga. El consumode aceite, el control de depósitos, el espesamientode aceite y la corrosión de cojinetes son evalua-dos.


CF - especificación diseñada para motores con pre-cámara de combustión, utilizando combustibles dealto contenido de azufre.

CF-4 - especificación diseñada para motores dieselde cuatro tiempos. Servicio severo para motoresdiesel de inyección directa, utilizando combusti-bles de alto contenido de azufre.

CF-2 - especificación de servicio para motoresdiesel de dos tiempos sometidos a trabajo pesa-do que requieren control altamente efectivo fren-te al barrido y la formación de depósitos en cilin-dros y flanco de anillo. Cumple con los máximosrequerimientos de Detroit Diesel para motoresdiesel de dos tiempos con diseño posterior al año1994.

CG-4 - especificación de servicio para motoresdiesel de cuatro tiempos y de altas velocidadesque operan bajo condiciones de trabajo pesadotanto sobre carretera como fuera de carretera yque adicionalmente al diesel tradicional puedenoperar con combustibles que tienen niveles decontenido de azufre menores al 0.05%. Cumplecon los máximos requerimientos de los motoresdiesel de cuatro tiempos con diseño posterior einclusive al año de 1994.

CH-4 - especificación de servicio para motoresdiesel de cuatro tiempos y de altas velocidadesque operan bajo condiciones de trabajo extrapesado tanto sobre carretera como fuera de ca-rretera y que adicional al diesel tradíconal pue-den operar con combustibles que tienen nivelesde contenido de azufre menores al 0.05%

proporcionando un mayor control frente a la forma-ción de depósitos de pistón típicos a altas tempe-raturas, al desgaste, la corrosión, la espuma, laestabilidad a la oxidación, acumulación de hollín yemisiones al medio ambiente. Cumple con los máxi-mos requerimientos de los motores diesel de cua-tro tiempos con diseño posterior e inclusive al añode 1999.

Especificaciones de desempeño ACEA(anteriormente CCMC)

La ACEA es un organismo que administraestándares para los requerimientos de calidad delos aceites usados en motores de fabricantesEuropeos (como se estableció por el anteriorCCMC Comité de Constructores del MercadoComún). Este especifica los estándares mínimosde desempeño que deben ser alcanzados en va-rias pruebas tales como la estabilidad al corte, lacompatibilidad con sellos, limpieza del pistón,desgaste de los anillos y camisas y espesor delaceite. Las más recientes de las especificacio-nes para motores diesel son las clasificacionesD4 y D5 las cuales describen los aceites adecua-dos para motores turboalimentados de altas rela-ciones de turboalimentación.


SJ

SL

Esta categoría de servicio estádiseñada para atender losrequerimientos de los motores agasolina que equipan losvehículos posteriores a 1.996

Esta clasificación también es usada enreemplazo de las clasificaciones anterioresSH,SG para lubricar motores cuatro tiempos agasolina de anteriores años de fabricación.Adicional y respecto a la clasificación SHmejora el control en el sistema de emisiones,volatilidad y economía de combustible, estoúltimo para los grados SAE 0W30, 5W30 y10W30 según especificación ILSAC GF-2.ILSAC GF-2 cumple clasificación API SJ peroAPI SJ no necesariamente cumple ILSAC GF-2.

Categoría de servicio diseñadapara atender los requerimientosde los motores cuatro tiempos agasolina que equipan losvehículosdde fabricación posterioral año 2.000.

Adicional y respecto a la clasificación SJmejora el control respecto a mayores nivelesde desempeño, menores emisiones, menorvolatilidad y mayor economía de combustibleen motores sobre vehículos para los que sehaya recomendado el uso de aceites quetambien cumplan ILSAC GF-3. ILSAC GF-3cumpliría clasificación API SK pero API SK nonecesariamente cumpliría ILSAC GF-3.

SE

SF

Servicio típico para motores agasolina fabricados a partir delaño 1972. (incluye algunos de1971).

Aceite formulado para ofrecer una óptimaprotección contra la formación de depósitos abajas y altas temperaturas, la corrosión, laherrumbre, así como la oxidación del aceite.Puede ser utilizados también donde serecomiendan aceites de servicio API “SD” o“SC”.

Los aceites diseñados para este serviciobrindan protección superior frente a laoxidación del aceite y el desgaste, que losofrecidos por los aceites que cumplen lacategoría de servicio SE. También proveenprotección a la formación de depósitos, laherrumbre y la corrosión. Los aceites quecumplen la categoría de servicio API “SE”“SD” o “SC” sean recomendadas.

Servicio típico para motores agasolina en vehículos depasajeros y algunos camioneslivianos fabricados a partir de1980

SG

SH

Servicio típico para motores agasolina en vehículos depasajeros y algunos camioneslivianos fabricados a partir de1988

Reune los requerimientos degarantía para vehículos modelo1994 y más recientes

Los aceites diseñados para servicio brindanexcelente protección frente a la oxidacióndel aceite, desgaste del motor y formaciónde lodos. También proveen proteccióncontra la herrumbre y la corrosión.

Mejora el control de depósitos, oxidacióndel aceite, desgaste, herrumbre y corrosión.Los aceites que cumplen la categoría deservicio API “SH” pueden usarse donde lacategoría API para motores de gasolina searecomendada.

ClasificaciónAPI * Tipo de servicio Características del aceite

(obsoleta)

CLASIFICACION API* PARA ACEITE DE MOTOR A GASOLINA


PRUEBAS DE MOTORDETERMINAN CALIDAD DE ACEITES

Prueba de MotorPropiedad Función Que determina propiedad

Dispersante • Detergencia diesel 1-H2 ó 1-G2, 1K, 1N T6• Control de barniz y lodos VE, VE1, IIIE T7, T8• Control de depósitos a altas temperaturas L-38 NTC400

TEOST, Filtrabilidad

Detergentes • Detergencia diesel 1K,NTC400, 1NMetálicos • Control de desgaste de cilindro y anillo T6, T7, T8

• Inhibición de herrumbre BRT (Bail Rust Test)Bench Corrosion

Antioxidante • Control de oxidación IIIF

Agentes • Control de desgaste de IIIE, VE, secuencia VIA (KA24E), VGAntidesgaste anillos/cilindros y tren de válvulas

• Control de desgaste y corrosión de cojinetes CRC L-38, secuencia VIII

Modificadores • Economía de combustible Secuencia VI, secuencia VIBde Fricción • Economía de aceite Noack, volatilidadMejoradores • Viscosidad a alta temperatura 6V53T (6V92T)de Viscosidad

• Poder Dispersante VE, VG, IIIF1K,T6, T7, NTC400, T8, 1N

• Estabilidad del aditivo HTH5

Desempeño • Reducción emisiones Noack, punto de chispa, volatilidad,General contenido de fósforo

• Prolongación servicio Espuma, filtrabilidad,Bombeabilidad, IIIF

• Protección del sistema de control OPEST de emisiones


ENSAYOS HABITUALES

GASOLINAOldsmobile BRT Inhibición de herrumbreBuick IIIF Control de oxidación y desgasteFord VG Control de barniz y lodosLabeco L-38 Cojinetes de biela - Control corrosiónBuick VI Economía de combustibleLabeco VIII Cojinetes de biela, tren de válvulas - Control corrosiónFord OPEST Protección al sistema de control de emisionesPeuggot MHT TEOST Control depósitos y desgasteFord VIB Economía de combustibleNissan IVA Desgaste tren de válvulasAAMA BRT Protección contra herrumbre y corrosión

DIESEL MONOCILINDRICO:Caterpillar 1-H2 Detergencia dieselCaterpillar 1-G2 Detergencia dieselCaterpillar 1-K Detergencia diesel/consumo aceiteCaterpillar 1-M - PC Detergencia diesel/consumo aceiteCaterpillar 1-N Detergencia /consumo aceite

DIESEL MULTICILINDRICO:Mack T-6 Control de depósitosMack T-7 Aumento de viscosidadMack T-8 Aumento de viscosidad, filtrabilidad, consumo aceiteCummins NTC 400 Consumo aceiteDetroit Diesel 6V92TA Control de depósitos y pulido de camisaGM Powertrain 6.2L Control de desgaste


Más acerca deLAS PRUEBAS DE MOTOR

SECUENCIA IIIF

• Determina la capacidad del Lubricante para:-Evitar el aumento de viscosidad por oxidación a alta temperatura-Proteger contra el desgaste-Proteger contra la formación de barniz y lodo

• Simula condiciones de alta velocidad/altatemperatura/alta carga(ej: arrastre de trailer a alta velocidad)

• La alta temperatura induce una mayor oxidacióndel aceite

Costos aprox. US $ 22.000

BRT (Ball Rust Test)

• Determina la capacidad del lubricante para proteger el motor contra la formación de herrumbrey corrosión

• Simula viajes cortos en climas fríos

• La baja temperatura de operación induce una mayor condensación de humedad y vapores ácidos

• Jeringa de 20 c.c. que contiene una bola metálica suspendida en 10 c.c. de aceite muestra sometida a agitación y a la adición de ácido acéticoen ratas de 0.19 ml./hr.




SECUENCIA VI

• Mide el ahorro de combustible en un aceite decárter para motor en relación con un aceite dereferencia

• La prueba se correlaciona 1.1 con prueba devehículos con ciclo de manejo EPA 55/45

• El procedimiento fue diseñado para simular elcomportamiento esperado durante el manejourbano/suburbano en clima moderado


SECUENCIA VIII

• Determina la capacidad del lubricante para:- Evitar la corrosión de cojinetes- Evitar el aumento de viscosidad por oxidación a alta temperatura- Evitar la pérdida de viscosidad por cizallamiento del polímero en aceite multígrado (estabilidad al corte)

• Simula condiciones de alta velocidad y altatemperatura

• Se utiliza gasolina sin plomo


SECUENCIA VG

• Reemplaza la secuencia VE en lo relativoformulación de lodos y barnices

• Determina la capacidad del lubricante para:

- Evitar la formación de barnices y lodos que se producen en condiciones de parada y arranque VG

• Simula tráfico combinado de ciudad y autopista VG

• Las temperaturas bajas y medias estimulan la formación de lodos y barnices VG

• La gasolina sin plomo hace más severa la formación de depósitos VG




CATERPILLAR 1-N


- Evitar la formación de depósito en:+ Zona de anillos (entre 3º y 4º)+ 3º ranura

(Causantes de pegamiento y fatiga que resultan en aumento de consumo de aceite)- Evitar la formación de depósito en el pistón- Proteger contra el desgaste

• Simula condiciones de:- Alta velocidad- Motor super-alimentado


CATERPILLAR 1-G2/1-H2

• Determina la capacidad del lubricante para:- Evitar la formación de depósito en la zona de los anillos- Evitar la formación de depósito en el pistón- Proteger contra el desgaste

• Prueba 1-G2 Simula condiciones de:

- Alta velocidad- Sobrealimentación alta- Carga pesada

• Prueba 1-H2 Simula condiciones de:

- Alta velocidad- Sobrealimentación moderada- Carga mediana




MACK T-8

• Evalúa la capacidad del aceite a resistir elaumento de viscosidad y taponamiento de filtros acausa del hollín

• Economía en el consumo de aceite


MACK T-7

• Evalúa la capacidad del aceite para evitar elaumento de viscosidad debido a la aglomeraciónde hollín

• Simula condiciones de parada y arranque, acarga baja y mediana


MACK T-6


- Controlar el consumo de aceite- Controlar los depósitos en el pistón- Proteger contra el desgaste de los anillos- Proteger contra el atascamiento de anillos- Controlar el aumento de la viscosidad

• Simula condiciones de velocidad variable y muyalta carga con temperaturas moderadamentealtas

• La alta carga y alta temperatura hacen mássevera la formación de depósitos




DETROIT DIESEL 6V92TA

• Prueba de motor diesel de dos tiempos paradeterminar la capacidad del lubricante para:

- Controlar la formación de depósitos en el pistón- Evitar el desgaste de anillos y camisas

• Simula ciclos de alta carga, alta velocidad ymarcha en vacío

• Condiciones de operación típica de equiposbélicos terrestres


CUMMINS NTC-400

• Determina la capacidad del lubricante para:- Controlar y mantener bajo consumo de aceite- Controlar los depósitos del pistón

• Simula condiciones muy severas de altavelocidad, alta carga y alta temperatura




Los lubricantes de los motores diesel debenlubricar, refrigerar, sellar, proteger contra lacorrosión y mantener la limpieza. Estas fun-ciones se llevan a cabo en un ambiente ex-tremadamente hostil.

La propiedad más importante requerida de unlubricante para motores diesel es una visco-sidad adecuada. El lubricante debe ser lo su-ficientemente viscoso para proporcionar unalubricación efectiva y una película sellante, yno tan viscoso que disminuya la eficiencia delmotor.

Un lubricante para motores diesel debe tenerun índice de viscosidad apropiado para ase-gurar que la viscosidad permanezca dentrode los límites aceptables a la más baja y lamás alta temperatura a la cual operan losmotores. Muchos de los aceites para moto-res diesel son aceites multígrados con altoíndice de viscosidad.

Los motores diesel que son usados en am-bientes fríos deben ser lubricados con un acei-te con buenas características de viscosidada bajas temperaturas y un bajo punto de flui-dez.

Otras características importantes que un lu-bricante para motores diesel debe tener son:

- Estabilidad térmica y a la oxidación, paraminimizar la degradación con la formaciónde ácidos, lodos y lacas.

- Propiedades anticorrosivas, para protegerel motor de la acción de los ácidos

formados por la combustión decombustibles y la oxidación del lubricante.

- Propiedades antidesgaste, para minimizarel desgaste mecánico.

- Detergencia y dispersancia, para mantenerlimpio el motor.

- Propiedades antiespuma.

La API (en los USA) y la ACEA (anterior CCMCen Europa) administran los sistemas con loscuales se regulan las calidades de desempe-ño de los aceites para motores diesel y gaso-lina de automotores. Estos sistemas solamen-te especifican los requerimientos mínimoscon los cuales un aceite debe cumplir.


SECCION TRESLUBRICACION DE LOS MOTORES

DE DOS TIEMPOS

Características: El motor de gasolina de dos tiem-pos no tiene árbol de levas, taqués, válvulas, etc.,por carecer del mecanismo de distribución.

El cárter hace las veces de cámara bomba, la cualaspira la mezcla de gasolina y aire del carburadory la envía hacia los cilindros donde se produce lacombustión. En el cárter se realiza una primeracompresión de la mezcla.

El cilindro tiene tres lumbreras que son:

Lumbrera de escape, por la que salen los gasesquemados, lumbrera de carga de gases en elcilindro y lumbrera de admisión, por la que lamezcla del carburador llega al motor y entra alcárter. Los gases frescos al entrar al cilindro ayu-dan a salir a los gases quemados en la explosión,esta operación es conocida como barrido y es muyimportante en este tipo de motores.

Funcionamiento

El motor a gasolina de dos tiempos funciona enforma similar al motor diesel de dos tiempos (pág.11), pero en el motor a gasolina se comprime lamezcla aire, gasolina, aceite y la explosión ocurremediante el salto de una chispa.

El diseño de los motores de dos tiempos incorpo-ra cojinetes de bolas y de rodillos en el cigüeñal afin de reducir al mínimo la necesidad de lubrica-ción y lo único que se requiere es una fina películade aceite en todo el motor.


AIRE

COMPRESION

MEZCLA DE AIREY COMBUSTIBLE

LUMBRERA DE ENTRADAAL CILINDRO

CIGUEÑAL

DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE

BUJIA

LUMBRERA DEESCAPE

PISTON

BIELA

CARTER

VENTURI

BOQUILLA DE COMBUSTIBLE

ENTRADA

Y MEZCLA DEAIRE Y COMBUSTIBLE

ENTRADAY MEZCLADE AIRE YCOMBUSTIBLEAL CILINDRO

SALIDA DE

GASES DE

COMBUSTION

Y REMANENTES

CHISPA DE

LA BUJIA

IGNICION

ESCAPE

ESCAPE DE GASES

DE COMBUSTION


Sistema de lubricación

El aceite se mezcla con la gasolina y se introduceen el cárter durante la aspiración. Al detenerse re-pentinamente los gases (al llenarse el cárter), par-tículas de aceite se precipitan en el cárter; una vezque la mezcla de gasolina y aire entra en el motorcaliente, la mayor parte de la gasolina se evapora,dejando en las superficies internas una película ricaen aceite que va a lubricar los cojinetes y demásórganos en movimiento, al cilindro, pasa en lamezcla la parte necesaria para la lubricación desu pared superior.

Se puede añadir el aceite a la gasolina en el tan-que de combustible, de tal forma que entre conti-nuamente en el motor junto con el carburante. Sinembargo alguno motores modernos tienen un tan-que de aceite de donde se le inyecta al motor di-rectamente. De cualquier forma el aceite circulapor todo el motor, pasando por la cámara de com-bustión y saliendo por el escape.

El tanque de aceite con inyección directa, tiene laventaja de que su flujo se puede regular automá-tica y continuamente de acuerdo con las necesi-dades del motor. Es decir, cuando el motor traba-ja mucho, fluye más aceite con relación a la ga-solina.

Gran parte de aceite es quemado en la cámarade combustión y es expulsado con los gases deescape. Los hidrocarburos no expulsados o noquemados adecuadamente pueden causar: Au-mento de emisiones, alto consumo de aceite,depósitos y eventualmente falla del motor.

El aceite y el combustible deben estar bien mez-clados antes de entrar al cilindro. Para aseguraruna mezcla totalmente compatible con el com-bustible se utiliza un diluyente especial.

Las funciones de los lubricantes para moto-res a gasolina de dos tiempos

Los lubricantes para motores a gasolina de dostiempos deben cumplir las siguientes funciones:

Lubricar los cojinetesRefrigerarProteger contra:

- El desgaste- El rayado- El pegamiento de anillos- Herrumbre- Bloqueo de lumbreras- Preignición


PROBLEMAS EN MOTORES DE DOSTIEMPOS

A continuación veremos los principales problemasque se pueden presentar en los motores a gaso-lina de dos tiempos:

El bloqueo de lumbreras, es ocasionado por laacumulación de carbón y cenizas alrededor delas aberturas de éstas. La obstrucción de lum-breras depende bastante del lubricante, de sunivel de dispersancia y de su tendencia a la for-mación de cenizas y carbón.

La formación de depósitos en las bujías, sedebe a la acumulación de carbón y cenizas.

Las acumulaciones de carbón ocurren por bajastemperaturas de combustión y a condiciones ri-cas de combustible-aire-aceite. Las cenizas pro-vienen de combustibles y lubricantes en condi-ciones de alta temperatura de operación.

Preignición, acumulación de cenizas y carbónen la cámara de combustión, el tope del cilindro yla corona del pistón, estos depósitos originadosen la mezcla combustible-aceite se vuelven in-candescentes y producen pérdidas de potencia,pérdidas de calor y temperaturas más altas encilindro y pistón.

Adherencia de los anillos del pistón, lossubproductos parcialmente quemados de la ga-solina y el aceite y las altas temperaturas de ope-ración conducen a la formación de hidrocarburosreactivos, formando barnices y depósitos de

carbón los cuales interfieren con el libre movimien-to y sellado de los anillos, dependiendo de la can-tidad y tipo de los depósitos puede ocurrir adhe-rencia de los anillos tanto en caliente como en frío,la adherencia de los anillos produce pérdida de com-presión, difícil arranque, pérdida de potencia, des-gaste de la pared del cilindro y de los anillos delpistón.

Propiedades de los lubricantes para motoresa gasolina de dos tiempos

Cuando la mezcla de gasolina y aceite entra enun motor de dos tiempos caliente, la gasolina seevapora en su mayor parte, dejando en las su-perficies internas una película rica en aceite. Eneste tipo de motor, todo el aceite pasa por la cá-mara de combustión, por lo tanto es necesarioque el aceite tenga alta resistencia a quemarsey a formar coque (carbonilla).

El coque es producto de la oxidación y tiende aacumularse y obstruir el sistema de escape. De-bido a esto los aceites para motores de dos tiem-pos deben tener buenas propiedadesantioxidantes. El aceite debe ofrecer tambiénbuena protección contra la corrosión, para evi-tar la formación de herrumbre y el rápido desgas-te de los cojinetes de bolas y de rodillos del ci-güeñal.

En el motor de dos tiempos, la combustión ocu-rre con doble frecuencia que en el de cuatro tiem-pos, lo que quiere decir que las temperaturas delos cilindros son más elevadas. Esto, a su vezsignifica que el aditivo antioxidante tiene que sa-


tisfacer más exigencias para evitar que los anillosdel pistón se queden adheridos; pero el aceitebase puede estar compuesto de tal forma quehaya menor riesgo de que las altas temperaturascausen el agarrotamiento de los pistones. Paraproteger los motores enfriados por aire contra elpegamiento de los anillos, a sus altas temperatu-ras de operación, se incluyen aditivosdetergentes. Cuando se queman con el combus-tible estos aditivos producen depósitos de ceni-zas, pequeñas cantidades de éstas pueden sermanejadas por el motor, el cual al vibrar las des-aloja y son expulsadas por los sistemas de esca-pe.

Los motores fuera de borda (enfriados por agua)funcionan durante largos períodos a velocidadconstante. A velocidad baja durante largo tiem-po, tienden a acumular depósitos en las cámarasde combustión. Si luego hay un cambio repenti-no a velocidades más elevadas, estos depósitospueden causar el preencendido (o encendido pre-maturo), así llamado porque el encendido se pro-duce antes de haber saltado la chispa de la bujía,esto puede causar grandes averías del motor.Para evitar esto se aplican aditivos que impidanla acumulación de depósitos en las cámaras decombustión; los depósitos de ceniza de la com-bustión de los aditivos metálicos comúnmenteusados son los que más causan el preencendido.Por eso los aceites para motores fuera de bordase formulan con aditivos no metálicos sin ceni-za.

En resumen, un aceite para motor de dos tiemposdebe reunir las siguientes propiedades:

- Viscosidad apropiada para mantener la lubricación hidrodinámica.

- Resistencia a la formación de depósitos durante su exposición a altas temperaturas.

- Mantener buenas propiedades de flujo.- Mantener limpio el motor.- Propiedades antidesgaste.- Capacidad para prevenir la herrumbre.

Principales diferencias entre aceites enfriados poragua (fuera de borda) y enfriados por aire:

Los motores fuera de borda funcionan duran-te largos períodos a velocidad constante. Enlos motores enfriados por aire la velocidad esvariable.

Los motores fuera de borda emplean aguasalina la cual es de una corrosividad muy ele-vada, por lo cual requieren aceites de muybuen nivel de protección contra la herrumbrey la corrosión.

Los aceites para motores fuera de borda re-quieren aditivos sin cenizas para controlar losdepósitos sin causar preencendido.

Los aceites para motores fuera de borda re-quieren una gran cantidad de aditivos,antioxidantes y dispersantes para controlar laformación de depósitos debido a que no con-tienen aditivos detergentes.


La temperatura promedio del pistón en los mo-tores fuera de borda es moderada mientrasque la del pistón del motor enfriado por airees baja, sin embargo, la temperatura en lacabeza del pistón es alta en los enfriados poraire y moderada en los motores fuera de bor-da.


ADITIVOS COMUNMENTE UTILIZADOSPOR LOS LUBRICANTES

PARA MOTORES DE DOS TIEMPOS

Aceites para motores fuera de borda:

- Dispersantes- Antioxidantes- Inhibidores de herrumbre- Inhibidores de corrosión- Agentes antidesgaste

Aceites para motores enfriados por aire:

- Detergentes- Dispersantes- Agentes antidesgaste- Antioxidantes


CLASIFICACION DE ACEITESPARA MOTORES DE DOS TIEMPOS A GASOLINA

Clasificación de Servicio API para motores de dos tiempos a gasolina

Designación Requerimientos Críticos Ejemplo de Aplicación Pruebas

TA - Rayado del pistón Podadoras Yamaha CE50S- Obstrucción del sistema Generadores pequeños de escape

- Desgaste del pistón Motonetas Vespa 125 TS- Preignición inducida Motocicletas (< 250 c.c.) y depósitos

TB - Pérdida de potencia Relación de debida a depósitos aceite/combustible en la cámara de combustión

- Rayado del pistón Sierras cadenas con Yamaha Y350M-2- Preignición inducida pobre relación de

TC y depósitos aceite /combustible y- Atascamiento de anillos Motocicletas de alto rendimiento Yamaha CE50S

- Rayado de pistón Motores fuera de borda NMMA TC-W- Atascamiento de anillos

TD - Preignición inducida y depósitos


CLASIFICACION JASO

Razones para desarrollar una norma paraaceite de dos tiempos

I. Japón es el líder mundial en fabricación de mo-tores de dos tiempos y no cuenta con una norma-tiva para los lubricantes de dos tiempos.

II. Aunque hay norma "API" al respecto, no expre-sa los requisitos de calidad necesarios.

III. Una necesidad a raíz de los reclamos por falla de motores y nuevas legislaciones en algunospaíses.

El desarrollo de las normas JASO ayudará amejorar la calidad de los aceites para motores dedos tiempos y asegurar que el consumidor estécomprando el aceite adecuado.

Conceptos de la norma JASO 2TClasificación por nivel de rendimiento

Parámetros Ensayo Motor Método

1. Anti-encajamiento Honda Super MOD ASTM de pistón I Lubricidad DIO SK50M D-4863-88

2. Rayado de anillos

3. Pegamiento de anillos

4. Obturación lumbrera Honda Super 1 hora escape II Detergencia DIO SK50M alta velocidad

5. Formación de depósitos

6. Limpieza de pistón

7. Obturación III Obturación de Susuki SX-800 50 horas de silenciador silenciador Generador

8. Humo Susuki SX-800 Sokken LESM-2Generador detector de humo


Clasificación JASO 2T según nivel de calidad

JASO FA FB FC

Lubricidad 90 min. 95 min. 95 min.

Detergencia 80 min. 85 min. 95 min.

Humo 40 min. 45 min. 85 min.

Obturaciónsistema 30 min. 45 min. 90 min.escape

• GD será definido para cumplir los requisitos delos fabricantes europeos.

• Todos los resultados son informados como "Indice de evaluación" al ser comparados con elaceite de referencia JATRE-1 (=100). Indicesmayores a 100 indican mejor desempeñocomparado con JATRE-1.

Clasificación propuesta para el sistema Global de 2T

Esp. Global N/A GB GC GD

Esp. JASO FA FB FC N/A

Lubricidad 90 min. 95 min. 95 min. 105 min.

Detergencia 80 min. 85 min. 95 min. 105 min.

Humo 40 min. 45 min. 85 min. 185 min.

Obturaciónsistema 30 min. 45 min. 90 min. 90 min.escape

• JATRE-1: Aceite de referencia JASO

• Todos los resultados son informados como "índice de evaluación" al ser comparados con elaceite al referencia JATRE-1 (=100). Indicesmayores a 100 indican mejor desempeño comparado con JATRE-1

Especificaciones 2 T de Lubricación

Global GA GB GC

JASO FA FB FC

Lubricidad Pobre Buena Buena Exc.

Detergencia Mediana Buena Buena Exc.

Control de Humo Pobre Pobre Buena Buena ++


CLASIFICACION PARA MOTORES DEDOS TIEMPOS ENFRIADOS POR AGUA

Normas NMMA (National MarineManufacturers Association)

• TC-W 1960 - 1988• TC -WII® 1988 - 1993• TC - W3™ 1992• TC - W3 1996 Recertificada

TC - WII ® - Procedimiento vigente de NMMA

Procedimientos de ensayo:

• Ensayos de Banco:- Herrumbre- Miscibilidad- Fluidez- GEL/Filtrabilidad

• Ensayos de motor:I Desempeño General

40 HP Johnson100:1 Relación combustible:aceite98 Hrs

II Ensayo de ajuste -LubricidadYamaha 50 c.c.

III Ensayo de preigniciónYamaha 50 c.c.

Ensayos para el nivel de calidad TC-W3™ delNMMA

• Lubricidad

- Mide la protección contra rayadobrindado por el aditivo de lubricidadempleado en la formulación.

- Motor Yamaha 50 c.c. a máximaapertura/4.000 r.p.m.

- Lubricidad del aceite evaluado encondiciones de máxima severidad:Relación combustible: aceite 150:1

- Interrumpido el aire de enfriamiento, se mide pérdida de torque mientras que la temperatura de la bujíaasciende a 350ºC

- La pérdida de torque tiene que serigual o menor que los resultadosarrojados por el aceite de referencia.

- La referencia TC-W3 brinda unamayor, de aproximadamente el 10%sobre la referencia para TC-WII®


SECCION CUATROANALISIS DE ACEITES USADOS

Contaminación del aceite lubricante

La combustión completa de un combustible en basede hidrocarburos en un exceso de aire (mezcla deoxígeno y nitrógeno) produce dióxido de carbono,agua y trazas de óxido de nitrógeno. La presenciade azufre en todos los grados de combustiblescomerciales conduce a la formación de óxidos deazufre. Estos óxidos combinados con el agua dela combustión producen ácidos inorgánicos deazufre los cuales son corrosivos.

En la práctica la combustión tiende a ser incom-pleta dando como resultado la producción delmonóxido de carbono y ácidos orgánicos solu-bles en el aceite. Estos ácidos pueden producirlacas livianas. Los componentes insaturados delcombustible pueden reaccionar más porpolimerización formando lacas pesadas y mate-riales resinosos los cuales pueden ser más omenos solubles en el aceite; materiales insolu-bles en el aceite conocidos como carbón u hollínpueden ser producidos. El hollín o carbón no escarbono puro pero está compuesto de sustanciasricas en carbono.

La mayoría de estos productos de combustión sonexpulsados a través del sistema de escape delmotor. Sin embargo, una proporción menor pasacomo blow-by entre los anillos del pistón y lascamisas, éste blow-by entra en contacto con elaceite en el cárter, el cual los absorbe.

En motores turbocargados, el aceite es enviadoa lubricar el compresor. La alta temperatura delos gases de escape, combinada con el oxígenoque pasa a través de los sellos, puede incremen-tar marcadamente el nivel de oxidación en el acei-te, aumentando las cantidades de ácido y mate-riales tipo laca.

Los motores diesel de alta velocidad con peque-ña capacidad en el cárter, generalmente tienencaracterísticas pobres de combustión, por lotanto introducen altos niveles de hollín en el acei-te con cantidades variables de lacas.

Los altos niveles de contaminación con hollín enlos aceites de cárter de estos motores son la pri-mera causa de la formación de lodos.

Todo lo anteriormente descrito son vías norma-les de contaminación que pueden afectar el acei-te en motores diesel razonablemente bien man-tenidos. Puede tomarse por regla general quemotores mal mantenidos tendrán peores carac-terísticas de combustión y mayores niveles decontaminación que motores con buen manteni-miento.

Una relación alta de consumo bajará el nivel decontaminación encontrada en el lubricante a cau-sa de la adición de aceite nuevo. Contrariamen-te una relación baja de consumo de aceiteincrementará el nivel de contaminación en el acei-te de cárter debido a que los contaminantes noson removidos ni diluidos por aceite nuevo.


Fallas de los empaques o agrietamiento del blo-que del cilindro permitirán que ocurran altos ni-veles de contaminación con refrigerante.

El refrigerante puede ser agua o puede seranticongelante de glicol. Tal contaminación cau-sará anormalmente altos niveles de lodos y for-mación de lacas.

El bloqueo de los filtros de aceite y la desviaciónde éste a través del by pass del filtro permitiránque partículas circulen libremente en el motor,pudiendo presentarse desgaste excesivo de co-jinetes. Partículas grandes de hollín también per-manecerán en el aceite y contribuirán a la forma-ción temprana de depósitos en el motor y a ladisminución del flujo de aceite.

Filtros de aire ineficientes permitirán que polvoabrasivo de sílice entre al aceite a través de losgases de blow-by. Esto causará desgaste exce-sivo del motor. El comienzo del desgaste excesi-vo puede ser mostrado por un incremento del ni-vel de metales de desgaste en el aceite tales comohierro.

El tiempo incorrecto de inyección puede conduciral sobrecalentamiento y la formación excesiva delacas en el aceite. Fallas en el mantenimiento odaño del equipo de inyección de combustible pue-den llevar a niveles excesivos de hollín en el aceitetanto como al incremento de los niveles de emi-sión de humo negro.

Las fallas anteriormente listadas están asociadascon mal mantenimiento de los motores.


LOS ANALISIS DE ACEITE USADO

• Muchos factores afectan la vida del aceite- Severidad de operación- Características de los motores- Mantenimiento- Calidad del combustible- Calidad del aceite

• El análisis de aceite usado determina el estado delaceite de motor y lo apto que es el lubricante

• Las propiedades importantes del aceite sonobservadas a medida que se acumula el kilometraje.

• Los intervalos de drenaje pueden alterarse con baseen lo que se descubra con el análisis de aceiteusado.

FACTORES QUE AFECTAN LA COMPOSICIONDEL ACEITE DEL MOTOR

FACTOR IMPACTOSOBRE EL ACEITE

Desgaste de Motores Acumulación demetales de desgasteDisminución deagentesantidesgasteCataliza la oxidacióndel aceite

Producción de ácidos Reducción en elsubproductos de combustión número de base total

(TBN)Aumento en el númerode ácido total (TAN)

Producción de hollín Acumulación de hollínAumento de viscosidad

Contaminante presente en el aire Acumulación de(polvo, partículas abrasivas, etc.) contaminantes

en el aceite

Dilución por combustible Reducción deviscosidad

Oxidación de aceite Aumento de viscosidadAcumulación deinsolubles

Fuga de refrigerante AguaAditivo refrigerantes enel aceite

Cizallamiento permanente del Disminución demodificador de viscosidad viscosidad(sólo para aceites multígardos)


ANALISIS DE METALESDE ACEITES DE MOTOR USADOS

METAL FUENTE

CalcioMagnesioSodioZinc Aditivos del lubricanteFósforoBarioBoro

HierroPlomo Desgaste del motorAluminioNíquel

Sodio Fugas de refrigeranteSilicio Suciedad, arena, aditivos

del lubricanteCobre Desgaste de cojinetes,

aditivos del lubricanteCromo Desgaste de anillos, fugas

de refrigerante

ANALISIS DE METALES DE DESGASTE

El análisis elemental por espectroscopia de emisiónatómica determina la cantidad de metales de desgastede un tamaño hasta de 10 micras.

- Estas partículas representarían desgaste porrozamiento o desgaste corrosivo.

- Lecturas anormales muy altas pueden activar unasolicitud de pruebas de ferrografía.

METALES DE DESGASTE COMUNESPARA ACEITES DE MOTOR

ELEMENTO FUENTE

Hierro Cilindros, camisas, anillosde pistón, piezas de trende válvulas, herrumbre

Cromo Anillos de pistón,refrigerante

Aluminio Pistones

Plomo Cojinetes, gasolinas contetraetilo de plomo

Cobre Cojinetes, bujes, aditivode aceite

Plata Bujes de pasador delpistón (bujes de platautilizados únicamente enmotores diesel ferroviariospor EMD)

Estaño Cojinetes


PRUEBAS TIPICAS DE ACEITES USADOS

• Viscosidad

• Insolubles

• TAN/TBN

• Dilución por combustible

• Punto de inflamación

• Agua

• Glicol

VISCOSIDAD DEL ACEITE USADO

ALTA VISCOSIDAD

• Impide el buen rendimiento del lubricante

• Puede acelerar el desgaste y la corrosión

• Podría dar lugar a filtros tupidos, anillos atascados odepósitos en los pistones.

BAJA VISCOSIDAD

• Reduce el espesor de la película del aceite y su habilidad para impedir el contacto de metal con metal.

• Una reducción grande podría dar lugar a falla de coji-nete y/o agarrotamiento del pistón

CAUSAS POSIBLES DE ALTO AUMENTODE VISCOSIDAD DEL ACEITE

OXIDACION DE ACEITE • Motor sobrecalentado• Intervalo de cambio de aceite excesivo• Puede ser acelerado por metales de desgaste• Calidad de aceite insuficiente (baja calidad API)

CONTAMINACION CON • Fuga en los sistemas de refrigeración

REFRIGERANTE • Puede aumentar la oxidación del aceite

INSOLUBLES • Hollín (mala combustión)• Intervalo excesivo de cambio de aceite

ACEITE INAPROPIADO • Se añadió un aceite de más alta viscosidad


SOLIDOS DEL ACEITE USADO

• Hollín por combustión pobre- Relaciones inadecuadas de aire/combustible- Inyectores defectuosos- Baja compresión

• Contaminantes- Ambientales- Polvo/suciedad en el aire

• Oxidación de aceite- Temperaturas de aceite muy altas- Intervalos largos de drenaje de aceite- Calidad equivocada de aceite

• Lodos

CAUSAS POSIBLES DE PERDIDADE VISCOSIDAD DEL ACEITE

DILUCION DE COMBUSTIBLE • Marcha prolongada sin carga• Inyectores de combustible de fectuosos• Tiempo de inyección no apropiado• Conexiones sueltas, fuga de combustible• Operación a baja temperatura

CIZALLAMIENTO DEL MODIFICADOR • Acción de cizallamiento del motor DE VISCOSIDAD

ACEITE INADECUADO • Se añadió aceite de viscosidad más baja


NUMERO DE BASE TOTAL (TBN)(ASTM D 2896)*

• TBN es una medida de la alcalinidad o de la capacidad del aceite de neutralizar ácidos formados durante la combustión deldiesel y/o oxidación.

• TBN proviene de los dispersantes y los detergentes metálicos contenidos en el aceite.

EL BAJO TBN DEL ACEITE USADO ES CAUSADO POR• Períodos de cambio de aceite demasiado prolongados.

• Calidad inapropiada de aceite- Usando un aceite con TBN insuficiente para el contenido de azufre de combustible diesel.

* Caterpillar recomienda el método D 2896. El método D 664 es obsoleto.

CONTAMINACION POR AGUA

• Producto de la combustión- Evaporada normalmente a las altas temperaturas del

motor.- Puede acumularse en el aceite durante marcha sin

carga prolongada u operación a baja temperatura.

• Fugas de refrigerantes- En los bloques o culatas.- Sellos o juntas malas.- Enfriadores de aceite defectuosos.

• Pruebas de laboratorio- Análisis elemental (sodio, boro o silicio).- Análisis de rayos infrarrojos.- ASTM D 95.

DILUCION POR COMBUSTIBLE

• Operación inapropiada del motor

- Marcha prolongada sin carga.

- Inyectores, bombas o líneas de combustibledefectuosas y tiempo de inyección inapropiado.

• Pruebas de laboratorio- Punto de inflamación.- Dilución por combustible.- Viscosidad del aceite usado.- Cromatografía de gas.


INTERPRETACION DE RESULTADOS

• Niveles absolutos de metales de desgaste en cualquier momento dado pueden conducir a conclusiones equivocadas.

• La preocupación relevante es la tasa de desgaste; es decir, cambio en los niveles demetales con el tiempo y el kilometraje.

• El consumo de aceite y la adición del mismo afectan la concentración de metales encualquier momento dado,- Metales concentrados por pérdidas de evaporación.- Metales transportados por pérdidas viscométricas.- Metales de desgaste diluidos por el aceite de relleno.

• El muestreo y análisis periódicos son críticos para una evaluación significativa de lacalidad del aceite y del motor.


FALLAS EN LOS MOTORES

A continuación damos una guía de problemas enmotores y sus posibles causas:

1. Problemas de compresión:Cuando la compresión no es adecuada hay pérdida de potencia.

POSIBLES CAUSAS

a) Válvulas

Juego de Taqués:Si es excesivo, se disminuye el tiempo de en-trada de los gases y de escape de los quema-dos, lo que hace disminuir la potencia.Si es escasa la holgura, las válvulas no cerra-rán bien sobre sus asientos al funcionar a la tem-peratura normal y la compresión será muy po-bre.

Resortes de las válvulas:Si están rotos o sin fuerza la válvula cierra conpoca fuerza y probablemente con retraso conrespecto a la leva.

Vástagos de las válvulas:Si están sucias o sin aceite las válvulas puedenquedar abiertas.Si se ha desgastado o lo ha hecho la guía, seproducirá entrada de aire adicional que empo-brecerá la mezcla.

Cabeza de válvulas:Muy sucias o hacen mala compresión.

Carbón:En cámara de compresión, puede hacer que unaválvula cierre mal.

b) Causa por fugas

En las bujíasEn las juntas de la culataAnillos gastados

Anillos girados:Si se han girado en las ranuras del pistón y sehan alineado las hendiduras verticalmente, sepierde por ello la compresión.

2. Problemas de presión:El manómetro marca la presión del aceite en elrecorrido, no a la salida de la bomba.

El manómetro no marca presión:Falta de aceiteManómetro dañadoFiltro obstruidoDeterioro en la bomba de aceiteRotura del tuboVálvula de descarga

El manómetro marca poca presión,Aceite diluidoAceite muy calienteFiltro sucioCojinetes gastadosRuptura excesiva del aditivo mejorador de KVI

El manómetro marca exceso de presión,Aceite fríoFiltro sucio, obstruido en el sistema de filtradoparcial por derivaciónConductos obstruidosVálvula de descarga no funciona


EJEMPLOS TIPICOS DE FALLASRELACIONADAS CON EL ACEITE

LUBRICANTE

Cojinetes

Las fallas de cojinetes relacionadas con el aceitelubricante se atribuyen generalmente a dos fa-llas: A la falta de lubricación o a tierra en el acei-te.

La falla de lubricación o agotamiento en el aceitelubricante significa que la película de aceite entreel muñón del cigüeñal y el cojinete es insuficien-te. El funcionamiento prolongado del motor conuna insuficiente película de aceite causará que eldeterioro del cojinete aumente rápidamente yen-do desde un rozamiento a un desgaste excesivopara llegar finalmente al agarrotamiento del coji-nete. En la primera etapa es el "Rozamiento"; sepuede ver el desplazamiento de la capa de plo-mo-estaño, normalmente en el centro del cojine-te. En la segunda etapa, "Desgaste excesivo", sedesplaza el aluminio en el centro del cojinete.

Y la etapa final es el "Agarrotamiento" total.

En las tres etapas, el muñón desplaza parte delmaterial del cojinete desde la corona hacia la su-perficie de contacto de cada mitad de cojinete.La cantidad de material desplazado depende dela severidad de la falta de lubricación.

La última etapa del cojinete deteriorado por falta de lubricación essu agarrotamiento.

El cojinete está excesivamente gastado lo que produce un deteriorosevero resultante de la falta de lubricación.

El cojinete muestra un rozamiento que es la etapa inicial del


Juego de cojinetes deteriorados por falta de lubricación. Estoscojinetes muestran las tres etapas del deterioro.

La contaminación en el aceite produce abrasióny su resultado es la rayadura de la superficie delcojinete al desaparecer la película del aceite. Laspartículas de hierro, acero, aluminio, plástico, ma-dera, tela, etc., también pueden deteriorar las su-perficies del muñón. Al irse gastando las superfi-cies del cojinete y del muñón, aumenta los espa-cios libres y cambia el espesor de la película deel aceite dando como resultado el apoyo desigualde las superficies.

Una de las principales causas del aceite conta-minado es un filtro obstruido. Los filtros obstruídospermiten que el aceite sin filtrar conteniendo par-tículas de desgaste, tierra y residuos, alcancen alos cojinetes, rayándolos y deteriorando sus su-perficies.

Un aceite excesivamente sucio puede producirdeterioro aún después de cambiar el aceite. Par-te de los abrasivos anteriores pueden haber que-dado incrustados en el cojinete y hacer que elcojinete actúe como esmeril en el cigüeñal. Vea

en la siguiente sección los ejemplos de los dete-rioros del cigüeñal.

Superficie del cojinete rayada. Se puede observar las partículas deresiduos incrustadas en la superificie del cojinete.

Rayaduras y desgaste de la superficie del muñón.


Rayaduras profundas y desgaste producidos por aceite sin filtrar.Se ha perdido parte de la capa de plomo-estaño.


Cigüeñales

El aceite que fluye a los cojinetes forma una pelí-cula entre el muñón del cigüeñal y el cojinete.Durante una operación normal la rotación delmuñón del cigüeñal impulsa el aceite que estádebajo del muñón, entre el muñón y las dos mita-des del cojinete, impidiendo el contacto de metalcontra metal.

La carencia de lubricante o "Agarrotamiento" delaceite permite el contacto del metal contra elmetal, produciendo calor debido a la alta friccióny puede ocasionar que los cojinetes de aluminiose agarroten en el eje. En casos extremos, lasuperficie del cojinete ha llegado a quedar adhe-rida de tal forma que la superficie del cigüeñalquedó destruida por completo.

El aceite contaminado puede producir un desgas-te excesivo del cigüeñal causado siempre por lacontaminación de abrasivos incrustados en elcojinete.

Rotación del cigüeñal Moléculas de aceiteimpulsadas por larotación del cigüeñal

Moléculas de aceite forzadasentre el cigüeñal y el cojinetePelícula de aceite

cojinete

Película de aceite entre el muñón del cigüeñal y los cojinetes.Rayaduras profundas resultado del efecto de los abrasivos

incrustados en la superficie del cojinete.

Resultado del "agarrotamiento" del aceite.


Pistones, anillos de pistón y camisas decilindro.

Las fallas del pistón relacionadas con el aceite seproducen comúnmente por la acción abrasiva delaceite contaminado que desgasta la falda del pis-tón. Algunas indicaciones son: El color gris opacode la falda del pistón, las superficies de cromogastadas en todos los anillos, los rieles del anillode aceite desgastados, ranuras muy desgastadasy cierto desgaste en la camisa.

El desgaste abrasivo del pistón, que aparece enbandas en la falda del mismo, especialmente enla zona de la perforación del pasador, y el muypoco o ningún desgaste abrasivo en el primerresalto pueden ser producidos por la lubricacióninadecuada de las camisas del cilindro.

La interrupción de la película de aceite puede pro-ducir marcas de agarrotamiento.

Los anillos del pistón pueden mostrar desgasteen las ranuras del resorte. Es normal cierto des-gaste en la ranura del resorte pero si se descui-dan los cambios de aceite se producirá el "Tra-bado" del anillo cuando el resorte quede atrapa-do en una ranura gastada y no se pueda expan-dir por completo.

El daño de las camisas de cilindro puede ser pro-ducido por la falta de lubricación o los abrasivosque al pulir la perforación, elimina el dibujoreticular y dejan la superficie brillante y lisa.

Falda del pistón dañada por el desgaste abrasivo.

Marcas de agarrotamiento desde la parte superior a la inferior,pueden indicar una falta del sistema de lubricación o de

enfriamiento.


Desgaste producido por la falta de lubricación durante un cortoperíodo de tiempo.

La densa acumulación de incrustaciones en el primero y el segundoresalto indica que el aceite no puede mantener limpio el pistón. Lasevera degradación y deterioración del aceite puede ser debida a

un consumo insuficiente de aceite, un intervalo de cambio de aceitedemasiado prolongado o una baja calidad de aceite.

Zonas brillantes y lisas de la superficie interna.


Turboalimentadores

Los deterioros del turboalimentador relacionadoscon el aceite lubricante se producen por la conta-minación del aceite o por la falta del mismo. Si elaceite tiene abrasivos, el desgaste aparece ge-neralmente en varias partes. La contaminacióndel aceite puede producir erosión en las perfora-ciones de aceite de las arandelas de empuje. Loscojinetes del muñón mostrarán casi siempre eldeterioro producido por las materias abrasivas.El desgaste por falta de lubricación probablementeva acompañado de decoloración debido al calor.El metal parece como frotado o raspado. El calorpuede producir picaduras, asperezas y en casosseveros la rotura del material.

El arranque y la parada inadecuada pueden agra-var las fallas del cojinete del turboalimentador.Para evitarlas se debe permitir que el motor seenfríe impidiendo que el aceite entre en ebulli-ción y forme costras en el cojinete del turboalimen-tador después de una parada "Caliente". Tampo-co se debe acelerar el motor en tiempo frío des-pués del arranque, hasta que el aceite se hayacalentado y pasado por los filtros. Si se acelerademasiado pronto, el aceite sin filtrar pasará alos cojinetes.

La contaminación rayará y desgastará los cojine-tes del turboalimentador siguiendo la misma pro-gresión de deterioro que la producida por la faltade lubricante, permitiendo el movimiento del ejey deterioros secundarios, tales como el contactode la rueda con la caja o que el eje se doble o serompa.

La contaminación puede obstruir los pasadizos in-ternos del aceite y ocasionar fallas por falta de lu-bricante.

El deterioro de los cojinetes del turboalimentadordebido a la contaminación o a la falta de lubrica-ción, permite el movimiento del eje que hace quela rueda del compresor toque su caja. El deterio-ro típico por contacto producido por el mivimientodel eje estará indicado por el rozamiento de lasuperficie con algunos de los álabes en el extre-mo inductor. En la parte posterior de la rueda, a180° en donde aparece la superficie rozada, ha-brá señales de contacto con la caja central.

Rayaduras profundas y deterioro de las perforaciones deaceite del cojinete.

Deterioro debido a partículas grandes en el aceite. Las rayadurasgrandes y anchas alrededor de los cojinetes del eje, indican que las

partículas grandes, como esquirlas de acero, pasaron alturboalimentador con el aceite lubricante.


La falla de lubricante hizo que este cojinete de bancada sedeformara o estirase.

Pasadizos de aceite deteriorados en el diámetro externo yreducidos en tamaño en el diámetro interno del cojinete de muñón.

El rozamiento en la superficie y la parte posterior de la rueda delcompresor ha sido causado por el movimiento del eje.


Se puede ver el problema de la falta de lubrica-ción cuando hay una decoloración producida porel calor junto con el deterioro del casquillo delcojinete del eje en el extremo de la turbina.

La falta del lubricante y el aceite contaminado cau-san el desgaste de los cojinetes de empuje ha-ciendo difícil identificar el motivo de la falla.

Sin embargo, ayuda el observar las condicionesdel cojinete del eje. La decoloración por el calorde los anillos de empuje también señala falta delubricación. En los turboalimentadores AiResearch,es muy común ver la deformación del lado internode los anillos de empuje.

En los moldes Schwitzer, la decoloración sueleestar confinada a una zona de la superficie delanillo. Frecuentemente, también hay marcas derozamiento. El deterioro aparece en ambos ani-llos.

Las rayas finas en ambos cojinetes de eje sonuna evidencia que el aceite lubricante está con-taminado con un material abrasivo.

Decoloración en el eje por el calor.

Eje roto por el debilitamiento de la soldadura debido al contacto conla maza de la turbina.


Decoloración por el calor en el lado interno del anillo de empuje(AiResearch).

Decoloración por el calor y marcas de rozadura confinadas a unazona de la superficie de ambos anillos (Schwitzer).

Casquillo de cojinetes del eje con rayaduras.


AiResearch, ranuras de desgaste en la superficie de las arandelasde empuje.

Schwitzer, ranuras de desgaste en las superficies de contacto delas arandelas de empuje. La arandela central es una arandela de

empuje nueva.

Schwitzer, superficie de cojinete de empuje pulida para abrasivosfinos en el aceite.

El deterioro del cojinete y el movimiento excesivodel eje producido por la falta de lubricación o porabrasivos en el aceite, puede llegar a causar queel eje se doble o se rompa. Generalmente, laspiezas gastadas por los abrasivos estaránerosionadas. Como regla general, las superficiesdel cojinete no mostrarán señales de rozamientoni las piezas tampoco aparecerán con decolora-ción por el calor. En las ilustraciones de esta pá-gina, la primera muestra el desgaste ocasionadopor materiales extraños en el aceite lubricante,en forma de ranuras profundas en las dosarandelas de empuje de acero. La otra fotografíamuestra desgaste abrasivo del turboalimentadorAiResearch con ranuras profundas y desgaste dela arandela de empuje. El deterioro de la tercerailustración es más difícil de identificar. Es cuandohay señales de desgaste abrasivo muy fino quehace que la superficie del cojinete de empujeparezca brillante y lisa; no hay señales de deco-loración.


Válvulas

La mayoría de las fallas de las válvulas relacio-nadas con el aceite son debidas a la formaciónde depósitos o agotamiento del aceite.

La causa más usual de agarrotamiento del vásta-go de la válvula es el depósito acumulado entreel vástago de la válvula y la guía.

El agarrotamiento está causando indirectamentepor la acumulación de depósitos debidos a con-taminación en el aceite. Es decir, por los depósi-tos acumulados debidos a descomposición de losproductos lubricantes en residuos oxidados y losresiduos normales generados por el proceso decombustión. La acumulación progresiva de éstosdepósitos acelera el acampanado de la guía.

El rozamiento y/o agarrotamiento del vástago dela válvula también se puede producir por la faltade lubricación de la válvula y la guía de válvula.

Rayaduras o agarrotamiento del vástago de la válvula.

Ventas EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Tres

ContenidoTécnicas de ventas

La venta

Componentes del Proceso de Venta

Modelo de las Cinco Etapas

Levantamiento de InformaciónRelativa al Cliente/Cuenta

Planificación

Acercamiento

Presentación de la Propuesta

El Manejo de las Objeciones

El Cierre


EL TUTOR DE ACEITES SHELLMODULO TRES TECNICAS DE VENTAS

DIMENSION TECNICA DE VENTAS

LA VENTA

Es el proceso de investigación y análisis de lasnecesidades de un cliente, con él propósito desatisfacerlas a través de los productos y servi-cios que ofrecemos, empleando para ello todo elpotencial de persuasión y convencimiento queposeemos, dentro de un marco ético y de benefi-cio mutuo.


COMPONENTES DEL PROCESO DE VENTA

Los Productos

Los Productos

y Servicios

y Servicios El Mercadeo

El Mercadeo

VendedorVendedor

La CompetenciaLa Competencia

La Organización

La OrganizaciónEl C

liente

El Clie

nte


MODELO DE LAS CINCO ETAPAS

VentaVentaProfesionalProfesional

EscuchaEmpatía

Ser

vici

o al

Clie

nte

NegociaciónManejo de

Objeciones

FeedBackPlanificación

AcercamientoAcercamiento

Análisisde la Vista

Cierre dela Venta

Presentación dela Propuesta


LEVANTAMIENTO DE INFORMACIONRELATIVA AL CLIENTE/CUENTA

Es la base del proceso de planificación al permitir-nos conocer datos relevantes acerca del clientetanto desde el punto de vista personal comoinstitucional y comercial

La información se puede segmentar en tres áreas:

Institucional* Datos relevantes de la Organización

- Tipo de actividad económica.- Dimensiones.- Proyectos.- Volumen de personal.- Trayectoria.- Situación económica/financiera.- Gerencia.

Personal* Datos relevantes del Propietario / Gerente o Persona contacto:

- Profesión.- Edad.- Origen étnico.- Carácter/personalidad.- Estado civil.- Otros.


PLANIFICACION

El cierre efectivo de una venta no es producto de lasuerte.

El éxito depende en gran medida del grado en queel Ejecutivo de Ventas se ha preparado durante laetapa de planificación para producir una propuestay una estrategia de venta, con valor comercial.

La planificación se desarrolla a través de variospasos:

1. Levantamiento de la Información relativa al cliente/cuenta.

2. Preparación y análisis de la matriz Necesidad - Producto - Beneficios.

3. Definición de los objetivos y estrategias.

4. Reflexión sobre propuesta tipo.

5. Establecimiento del contacto.

Comercial* Datos relevantes de su historia de negocios:

- Historial de crédito.- Habito de consumo.- Tipo de clientes que posee.- Mercado al que atiende.- Productos / Productos que comercializa.

Preparación y análisis matrizNecesidades - Producto - Beneficios.Con la información obtenida en el paso anterior, esnecesario construir una relación entre:

a. Las necesidades de su cliente.b. El o los productos de su portafolio, que Us-ted considera pueden satisfacer total o parcial-mente esa necesidad.c. Los beneficios, que él cliente obtendrá al es-coger su producto.

En este proceso, el desarrollo de los beneficiosson un factor clave ya que estos son las más po-derosas razones para que el cliente se motive aconfiar en sus productos. Los Beneficios que ofre-ce un producto o servicio son distintos a las carac-terísticas que estos poseen.

Definición de Objetivos y Estrategias

Al definir sus objetivos:- Piense en las necesidades de su cliente y en sus posibilidades.

- Visualice a lo largo del tiempo.

- Establézcalos en forma creativa y retadora.

Al definir su estrategia- Visualice a su cliente y su entorno.

- Prevea sus posibles reacciones.

- Hágalo para que las fuerzas de su cliente trabajen a su favor.


Características Beneficios

•• Son aspectos que diferencian alSon aspectos que diferencian alproducto o servicio.producto o servicio.

•• Se relacionanSe relacionanfundamentalmente con lo físicofundamentalmente con lo físicoy el funcionamiento.y el funcionamiento.

•• Son cualidades que representanSon cualidades que representanventajas para el cliente.ventajas para el cliente.

•• Resultados o consecuenciasResultados o consecuenciasdeseables que benefician aldeseables que benefician alusuario.usuario.

Elaboración de la Propuesta

La propuesta es la concreción de todo el procesode análisis creativo que el Ejecutivo ha realizado.

Su estructura debe ser coherente y reflejar con cla-ridad las necesidades del cliente y la manera comonuestros productos o servicios las satisfarían.

Su presentación debe ser atractiva. El cliente debesentir que al hacer la transacción de compra-ventaestá recibiendo algo con “Valor” para él y su or-ganización.

Establecimiento del Contacto

Este paso, a pesar de su aparente simplicidad, esdeterminante en el éxito de la visita.

El camino de ingreso a la organización debe serplanificado cuidadosamente.

La cita (fecha y hora) para efectuar la visita de ven-ta debe establecerse con antelación y verificarseantes de asistir para evitar pérdidas de tiempo.

Es conveniente desarrollar vínculos constructivoscon el personal que presta apoyo al cliente (se-cretaria, asistente, etc.), ya que generalmenteson quienes tienen el poder de contacto que us-ted necesita para llegar al cliente.

Una vez adquirido el compromiso de visita, asegú-rese de ser puntual. Una buena excusa para noatenderle y por consiguiente no comprar puedenser “Esos minutos de retraso”. Recuerde Ustedrepresenta la imagen de su organización y sus pro-ductos y servicios.


ACERCAMIENTO

Una vez que se hace efectiva la entrevista con elcliente, la etapa de acercamiento, adquiere impor-tancia estratégica.

Sus objetivos son:- Romper el hielo de la entrevista.- Generar un clima de confianza.- Hacer detección temprana de algunas necesidades no previstas.- Despertar interés y curiosidad en la propuesta.- Retroalimentar y revisar la propuesta.

En esta etapa “Los primeros cinco minutos” soncruciales. En ellos se contrastan las percepcio-nes del vendedor y el cliente, en cuanto a:

- Imagen personal.

- “Química”.

- Profesionalismo.

- Seriedad.

- Confianza.

En términos generales consiste en:a. Un saludo cálido y cordial.

b. Una actitud sonriente y jovial.

c. Un comentario franco y sencillo sobre untema de interés o actualidad para el cliente.

d. Una pregunta general-abierta sobre aspectos del negocio.

Es importante considerar:- Un balance apropiado entre hablar y escuchar.

- Aspecto físico.

- Forma y estilo de abordaje.

- Rapport-carisma simpatía.

- Vocabulario apropiado.

- Intereses del cliente.

- Entusiasmo.

- Empatía.

Es importante evitar:

- Críticas o adulación.

- Contradicciones.

- Presión excesiva.

- Criticar a la competencia.

- El uso de tecnicismos al hablar.


PRESENTACION DE LA PROPUESTA

En esta etapa el Ejecutivo de Ventas presenta alcliente la propuesta sugerida de compra.

Esta presentación debe ser lo suficientementeestructurada para que él cliente evidencie todo eltrabajo de investigación que usted hizo pensan-do en él y la forma en que podría satisfacer susnecesidades.

Durante la presentación debeevidenciarse la

“cadena de argumentación”

NECESIDADESPRODUCTOBENEFICIOS

Sin embargo, el Ejecutivo de Ventas deberá ha-cer uso de su creatividad e imaginación para en-contrar el sentido más apropiado para presentarla “cadena de argumentación”.

Recuerde que es en esta etapa en la que us-ted deberá

- Ofrecer “Razones lógicas ” para que él cliente acepte y compre en propuesta.

- Resaltar continuamente los beneficios que su producto o servicio aporta al cliente.

Esta etapa se caracteriza por su dinamismo, enella recibimos comentarios del cliente que nos daninformación más precisa de sus necesidades yposibles objeciones a la propuesta presentada.

El Ejecutivo de Ventas debe ser lo suficiente-mente flexible y estar preparado técnicamen-te para:Ajustar la propuesta inicial a una nueva propues-ta más conveniente.

Recuerde:

- Su objetivo es cerrar una venta, no es defen-der su propuesta “hasta la muerte”.

- Su cliente evaluará permanentemente su ca-pacidad de comprensión y adaptación para sa-tisfacer sus necesidades.

- Basara su compra en la percepción de queUsted desea ayudarlo y no “venderle”.


1. 1. ObjecionesObjecionesFalsasFalsas

2. 2. ObjecionesObjecionesVerdaderasVerdaderas

Son aquellas que presentanSon aquellas que presentanel cliente con el fin de evadirel cliente con el fin de evadiro retrasar lao retrasar la desición desición de decompra.compra.

Son aquellas que presenta elSon aquellas que presenta elcliente producto de temores,cliente producto de temores,dudas o experiencias previasdudas o experiencias previasnegativas. Pueden sernegativas. Pueden serexpresadas claramente oexpresadas claramente opermanecer ocultas.permanecer ocultas.

IgnorándolasIgnorándolas

TransformándolaTransformándola

Ignore la objeción hablando deIgnore la objeción hablando dealgo diferente y llevando alalgo diferente y llevando alcliente nuevamente al terreno delcliente nuevamente al terreno delargumento que usted la hace.argumento que usted la hace.

Un llamado al sentido del humorUn llamado al sentido del humordel cliente con frecuencia vencedel cliente con frecuencia venceeste tipo de objeciones.este tipo de objeciones.

EL MANEJO DE LAS OBJECIONES

En los pasos de argumentación y cierre, el mane-jo de las objeciones es una de las herramientasbásicas que debe aplicar con gran habilidad el ven-dedor, para lograr la conclusión de una ventaexitosa.

Pueden ser consideradas como un obstáculocuando interrumpe el curso normal de una pre-sentación bien planteada y conducida, causandocon frecuencia la pérdida de la venta.

Sin embargo, las objeciones del cliente a menu-do proporcionan claves para el cierre, al detectarinformación crucial sobre las dudas o preocupa-ciones reales de nuestro posible cliente.

Existen dos Tipos de Objeciones

El Manejo de las Objeciones Falsas

a. Adelántese a las objeciones de su cliente.

b. Conteste a cualquier objeción de inmediato.

c. Descubra las objeciones ocultas.

d. Identifique las verdaderas razones de la ob- jeción.

e.Transforme la objeción en una oportunidadde cierre.

f. Adopte la actitud correcta, considere la objeción como una solicitud de información.

g. No discuta.

h. Halle un punto de encuentro.

i. Demuestre seguridad, paciencia y perseverancia al contestar.

j. Ofrezca sus respuestas en forma clara y breve.

k.Muéstrese de acuerdo con alguna objeción,para luego hacer notar como se compensacon algunas ventajas.

El manejo de las objeciones verdaderas


EL CIERRE

El objetivo de esta última etapa, es mostrar al clien-te los beneficios que trae la compra del producto ymotivarlo para que adopte la decisión de compra.

Consejos ClavesCómo se debe realizar el cierre?

Durante el cierre de ventas, se deben cubrirlos siguientes aspectos:

- Resumir los beneficios del producto.

- Asesorar al cliente en el proceso de decisión.

- Suponer que se ha llegado a un acuerdo con el cliente.

- Proporcionar apoyo y seguridad emocional.

- Presentar con claridad los pasos a seguir, concretando los detalles del negocio (forma de pago, fecha de entrega, etc.)

En esta etapa, más que en cualquier otra, el clien-te requiere de la asesoría eficaz del vendedor; poresto es esencial asumir una actitud de colabora-ción y apoyo, teniendo en cuenta que:

- Esta etapa depende en gran medida de la manera como se hayan llevado a cabo las etapas anteriores.

- En este momento es cuando más influye la habilidad motivadora del vendedor.

- Es necesario abordar el cierre con tranquilidad, firmeza y seguridad.

- Se requiere actuar como si el cliente ya hubiera tomado la decisión de compra, aunque no lo exprese abiertamente.

- Es fundamental asumir cierre exitoso comouna transacción mutuamente beneficiosa.

Por ello, los agradecimientos excesivos resul-tan inadecuados y/o contraproducentes.

- Es importante que cuando no se realice la venta, se identifiquen exactamente las razones de ello.

- Nunca debe olvidarse al cliente que ha comprado, máximo cuando la venta es el inicio de una relación comercial (Servicio Post-Venta).

Lubricantespara engranajes

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Cuatro

ContenidoSección Uno

Principios de la acción de engranajes

Introducción

Tipos de engranajes

Combinaciones de engranajes

Resumen Sección Uno

Sección DosLa lubricación de engranajes

Las funciones de los lubricantes de engra-najes

Las propiedades requeridas para un lubri-cante de engranajes

Grados de viscosidad para engranajes


La selección de lubricantes para engrana-jes cerrados

Métodos de aplicación

Lubricantes para engranajes abiertos

Engranajes automotrices

Test de desempeño para engranajes auto-motrices

Servicios de calidad API para aceites detransmisión y diferenciales

Principales Test

Método para selección de aceites lubricantesen cajas de engranajes industriales cerra-dos

Resumen Sección Dos

Sección TresFallas en engranajes

Clasificación de las fallas en engranajes

Fallas en los dientes de los engranajes

Examinando dientes de engranaje



Sección UnoPRINCIPIOS DE LA ACCION DE ENGRANAJES

Los engranajes juegan un papel vital en la indus-tria siendo encontrados en casi todo tipo de ma-quinaria. Su lubricación apropiada es claramentede gran importancia. Con el objeto de entenderlos principios y las prácticas de la lubricación deengranajes, necesitamos conocer un poco acer-ca de los diferentes tipos de engranajes, cuándoy porqué son usados. Estos temas conforman lamateria de la primera sección de este Módulo.

Cuando usted haya estudiado la información cla-ve en esta sección usted será capaz de:

Explicar qué es un engranaje, qué hace y queventajas tienen los engranajes sobre otro tipode métodos mecánicos de transmisión de po-tencia.

Nombrar y describir los tres tipos principalesde engranajes utilizados para transmitir mo-vimiento entre ejes paralelos, y resumir ven-tajas y desventajas.

Nombrar los dos tipos de engranajes usadospara transmitir movimiento entre ejesintersectos y distinguirlos entre ellos.

Nombrar y describir los tres tipos de engra-najes usados para transmitir movimiento en-tre ejes cruzados y resumir sus ventajas ydesventajas.

Si usted estudia la información suplementaria,usted además será capaz de:

Definir el término relación de engranaje y ex-plicar como está relacionado a número dedientes del engranaje.

Explicar los significados de los términos co-múnmente usados en las descripciones de en-granajes de addendum y dedendum, cara,paso, paso del engranaje y línea de paso.

Explicar porqué la mayoría de los dientes delengranaje están cortados por un perfil curvo.

Describir los movimientos de rotación y desli-zamiento que tienen lugar cuando los engra-najes encajan.

Aplicar comercialmente en su labor de ven-dedores los conocimientos teóricos adquiri-dos.

Explicar porqué las combinaciones de engra-najes son comúnmente usadas y describir lascombinaciones más utilizadas.



INTRODUCCION

Un engranaje es simplemente una rueda con dien-tes.

Dos o más engranajes son utilizados en combi-nación para transmitir movimiento entre dos ejesque rotan, usualmente con un cambio de veloci-dad y torque (o fuerza de giro) y frecuentementecon un cambio de dirección.

La gran ventaja de los engranajes sobre otrosmétodos de transmisión de potencia, tales comocorreas, cadenas o cuerdas, es que los engrana-jes pueden transmitir mayores fuerzas a altasvelocidades. Además los engranajes lo hacen deuna manera suave y sin deslizarse.

Los engranajes proveen una forma convenientey efectiva de transmitir movimiento y potencia queprácticamente se puede encontrar en casi todotipo de maquinaria. Su rango en tamaño puedevariar desde pequeñísimos engranajes en los me-canismos de los relojes y otros mecanismos deli-cados, hasta enormes ruedas dentadas de va-rios metros de diámetro utilizados en algunascajas de engranajes industriales.

Los engranajes son frecuentemente usados paratransmitir potencia entre un motor o cualquier otrotipo de generador de potencia, y una máquina.Ellos permiten que tanto el motor y la máquinafuncionen eficientemente. Por ejemplo, un típicomotor de un carro funciona más eficientementecerca a las 4.000 r.p.m. Las ruedas del vehículotienen que girar mucho más lento que esta

velocidad: aún a 110 kph las ruedas giran a 1.000r.p.m. Los engranajes en la caja de velocidades deun vehículo y la transmisión proveen la reducciónnecesaria en velocidad.

Mecanismo sencillo de engranajes.

Sistema de transmisión de vehículo de 4 ruedas.



Más acerca deRELACION DE ENGRANAJE

l más pequeño de un par de engranajes seconoce como piñón. Si el piñón está sobre

el eje que mueve, el par de engranajes actúa parareducir la velocidad. Si el piñón está sobre el ejeaccionado, el par de engranajes actúa para in-crementar la velocidad.

La relación entre la velocidad de entrada y la ve-locidad de salida es conocida como la relaciónde engranaje. Como la velocidad a la que losengranajes giran es proporcional al número dedientes que poseen, la relación de engranaje esla misma que la relación de número de dientesde los engranajes de mando y accionado. En lailustración se observa un par con una relación 6:1(48 dividido por 8).

Un par de engranajes que reducen la veloci-dad, incrementan el torque; un par de engra-najes que aumentan la velocidad, disminuyenel torque.

Despreciando los efectos de la fricción, la rela-ción de los torques de entrada y salida es la in-versa de la relación de las velocidades de entra-da y salida. Así, un par de engranajes que actúanpara reducir la velocidad en un sexto, tendrá unincremento de 6 veces el torque.

E

Menor velocidadMayor torque

Mayor velocidadMenor torque



TIPOS DE ENGRANAJES

Hay solamente unos pocos tipos de engranajesbásicos, a pesar de las enormes variaciones entamaños y aplicaciones.

Los tipos de engranajes pueden ser convencional-mente clasificados de acuerdo a la dirección enque transmiten el movimiento: ya sea entre ejesparalelos, entre ejes intersectos o entre ejes nointersectos.

Engranajes que transmiten el movimientoentre dos ejes paralelos.

El engranaje más simple de todos es el engrana-je recto. Este tiene ruedas con dientes rectos loscuales son paralelos al eje. Cuando los engrana-jes giran, solamente uno o dos dientes de las rue-das opuestas se encajan en cualquier momento.El contacto entre los dientes tiene lugarabruptamente a lo ancho de todo el diente. Comoresultado, los engranajes rectos tienden a ser muyruidosos y corren toscamente a altas velocidades.Cuando ocurre el desgaste de los dientes las con-diciones de operación son aún peores, por estolos engranajes rectos están limitados a velocida-des relativamente bajas. Los dientes no están so-metidos a esfuerzos axiales de ninguna naturale-za.

Los engranajes rectos interiores se obtienen al sertallados los dientes, en la parte interior de una co-rona, los ejes giran en el mismo sentido. Se em-plea en conjuntos planetarios que permiten extraor-dinarias reducciones y ocupa poco espacio, ejem-plo servotransmisiones.

Para convertir un movimiento de rotación en li-neal se utilizan los engranajes de cremallera ypiñón rectos, la cremallera se mueve en direc-ción normal al eje del piñón.

Los engranajes helicoidales son similares a losengranajes rectos pero tienen los dientes un pocodesviados formando ángulo con el eje.

Engranajes rectos



Engranajes helicoidales

Este diseño hace que el contacto entre los dien-tes de las ruedas opuestas tenga lugar suave ygradualmente, con varios dientes en contacto si-multáneamente. Los engranajes helicoidales, gi-ran más silenciosa y suavemente que los engra-najes rectos. Además, si algún diente se llagaraa desgastar, la carga se le transfiere a los otrosdientes en contacto disminuyendo así la cargasobre el diente desgastado. Debido a estas ven-tajas, los engranajes helicoidales son ampliamen-te utilizados para transmitir potencia a altas ybajas velocidades entre ejes paralelos.

La principal desventaja de los engranajeshelicoidales es que sus dientes al estar en ángu-lo generan empujes laterales cuya magnitud va-ría de 10 al 15 % de la fuerza que ellos transfie-ren de acuerdo al ángulo de la hélice. Cojinetesque puedan absorber estos empujes lateralesdeben ser usados en conjunto con los engrana-jes helicoidales simples.

Los empujes laterales pueden ser eliminados conel uso de engranajes helicoidales dobles, algu-nas veces conocidos como engranajes de espi-na de pescado. Aquí cada rueda tiene dos jue-gos de dientes helicoidales corriendo en direc-ciones opuestas. Los empujes laterales son eli-minados con el empuje de los dientes ubicadosen sentido opuesto. Los engranajes helicoidalesdobles son usados donde son importantes las al-tas cargas, la operación silenciosa y suave, porejemplo en reductores de velocidad de una turbi-na generadora y aplicaciones similares. Transmi-sión de cargas pesadas a altas velocidades.

Los engranajes rectos, helicoidales y helicoidalesdobles, ilustrados arriba, son algunas veces co-nocidos como engranajes externos. Los engra-najes de cremallera y piñón internos mostradosabajo son dos variaciones comunes de estos ti-pos de engranajes los cuales se ven diferentespero tienen características similares. La crema-llera y piñón helicoidales se relacionan con losengranajes helicoidales, así como la cremalleray el piñón recto se relacionan con engranajes rec-tos.



Engranaje helicoidal dable.

Engranaje interno.

Engranajes que transmiten movimiento entreejes intersectos.

Cuando es necesario transmitir potencia y movi-miento entre dos ejes que se interceptan en án-gulo, se utilizan los engranajes cónicos. Losdientes sobre los engranajes cónicos parece quehubiesen sido cortados de un cono en la puntade un eje, en lugar de un cilindro. Hay dos tiposde engranajes cónicos:

Engranajes cónicos rectos, tienen los dientesrectos. En este diseño, al igual que los engrana-jes rectos, solo uno o dos partes de dientes es-tán en contacto a la vez. Por lo tanto estos

Cremallera y piñón.



`

Engranajes cónicos planos y de espiral.

Engranajes helicoidales cruzados.

engranajes están limitados relativamente a bajasvelocidades.

Engranajes cónicos helicoidales, tienen dien-tes en ángulo para proveer un encaje suave. Tie-nen ventajas similares a los engranajes y pue-den rodar mucho más rápido que los engranajescónicos rectos.

Engranajes que transmiten movimiento entredos ejes no intersectos.

El movimiento puede ser transmitido entre ejesque no sean paralelos ni se intercepten, median-te los engranajes helicoidales cruzados o en-granajes oblicuos. Hay un área de contacto muylimitada entre los dientes de estos engranajes,por lo tanto están sujetos esfuerzos considera-bles. Los engranajes pueden ser solamente usa-dos para transferir bajas cargas a bajas velocida-des y no son muy utilizados en la industria.



TERMINOLOGIA DE LOS ENGRANAJES

lgunos de los términos comúnmente usadosen la descripción de los engranajes son cita-

dos a continuación.

Addendum:La distancia entre la punta del diente de un engra-naje y el círculo pitch.

Dedendum:La distancia entre la raíz de un diente y el círculopitch.

A

Cara:La superficie del diente de un engranaje que hacecontacto con las superficies de los dientes en elengranaje que encaja.

Flanco:Un lado de la superficie de un diente.

Pitch:La distancia entre los puntos idénticos en dientesadyacentes en el mismo engranaje.

Círculo Pitch:La curva que conecta los puntos medios de con-tacto de todos los dientes en un engranaje.

Línea Pitch:Una línea en un diente de un engranaje que mar-ca el punto medio de contacto con un diente en-cajado. La línea pitch muy pocas veces se en-cuentra expresada en la mitad entre la raíz y lapunta del diente.

Cresta:La superficie más alta del diente.

Tip:La línea donde la superficie de la cresta del dien-te y su cara se encuentran.

Raíz:Es la base del diente.



ACCION ENTRE LOS DIENTES DE LOSENGRANAJES

os engranajes deben encajarse y girar conun mínimo de fricción.

Sus dientes deben ser por tanto diseñados paraque puedan rodar en lugar de deslizarse uno so-bre otro. Se puede mostrar teóricamente que lamejor forma para los dientes de los engranajeses el que se conoce como el perfil evolvente. Esteperfil tiene forma de curva trazada desde la basede la rueda del mismo arco del diámetro de larueda del engranaje.

En la práctica, cuando un engranaje se encaja tie-nen lugar tanto la rodadura como el deslizamiento.Los diagramas de la página muestran la situaciónpara un par de engranajes de dientes rectos. Elprimer contacto ocurre entre la base del diente queestá siendo empujado y la punta del diente queempuja.

El contacto continúa hasta que la punta del dienteempujado se separe de la base del diente queempuja.

La rodadura ocurre durante todo el contacto dela base a la punta del diente empujado y de labasea la punta del diente que empuja.

El deslizamiento también tiene lugar, con la velo-cidad de deslizamiento máxima al iniciar el con-tacto, disminuyendo a cero en el punto medio eincrementándose otra vez hasta que el dientedesencaje.

L

Sobre el diente empujado, el deslizamiento es siem-pre en dirección saliendo de la línea de paso, mien-tras que en el diente que empuja es siempre en-trando hacia la línea de paso.

La combinación de la rodadura y deslizamientoocurre con todos los tipos de engranajes.

Sin embargo, la proporción de rodadura a desli-zamiento y la dirección de deslizamiento en rela-ción a la línea de contacto entre las superficiesdel diente varía de un tipo de engranaje a otro.Con los engranajes rectos y los cónicos rectos,la dirección del deslizamiento es en ángulo rectoa la línea de contacto. Con los engranajes de tor-nillo sin-fin, algo de deslizamiento casi sobre laslíneas de contacto puede ocurrir, mientras quecon los helicoidales y cónicos helicoidales, la di-rección del deslizamiento es intermedio entreestos dos extremos.



Los engranajes hipoidales, son usados paratransmitir potencia y movimiento entre ejes enángulo recto. Son similares a los engranajes có-nicos espirales excepto que los ejes de mando ymandados son excéntricos.

Los engranajes hipoidales dan especial origen aproblemas de lubricación ya que la combinaciónde movimientos deslizantes, ejerce sobre la pelí-cula de aceite tensiones que tienden a romperlay por lo tanto, son muy raros en la industria. Sinembargo, con apropiada lubricación los engrana-jes hipoidales operan de una forma suave y si-lenciosa a altas velocidades. Su principal utiliza-ción es en los ejes traseros de las transmisionesde vehículos. Debido a que permite tener el ejede propulsión excéntrico, la altura de la caja en elcarro puede ser reducida para darle a los pasaje-ros más espacio.

Los engranajes de tornillo sin-fin, son un de-sarrollo de un engranaje oblicuo en el cual losdos ejes están en ángulo recto uno con el otro. Elengranaje de diámetro pequeño, o sin-fin, tieneuna o más roscas continuas de tal forma que esequivalente a un engranaje con pocos dientes.Este engranaje tipo tornillo empuja la rueda, lacual es similar a un engranaje helicoidal rectoexcepto por sus dientes los cuales están inclina-dos para encajar en los dientes del sin-fin. Losengranajes de sin-fin se pueden encontrar enmuchas aplicaciones industriales. Estos puedenproducir grandes reducciones de velocidad, y porlo tanto se tiene un mayor incremento en el torqueque otros engranajes simples.

Como observaremos adelante, la fricción en losengranajes sin-fin puede ser considerable y por logeneral pueden requerir lubricantes de mayor vis-cosidad, por ejemplo, los usados en engranajesrectos.

Estos engranajes ofrecen serias dificultades parasu lubricación y requieren materiales especialespara su construcción, pues con las grandes velo-cidades de deslizamiento lateral entre los dien-tes del sin-fin y los dientes de la rueda, la pelícu-la lubricante tiende a romperse. Las áreas decontacto son agrandadas ligeramente sin-fin tie-ne dientes helicoidales y pueden aumentarse aúnmás si los dientes de la rueda son curvados paraenvolver el sin-fin parcialmente, en este caso eldiseño se conoce como una garganta sencilla.Otros aumentos en áreas de contacto puedenefectuarse sí él sin-fin en sí mismo estágaranteado, se llama entonces “Doble garganta”.

Una característica de los engranajes de tornillosin-fin es que las velocidades relativas de los doscomponentes no están necesariamente definidospor sus diámetros, por que la separación del sin-fin es el factor decisivo.

Otra característica es que un engranaje sin-fin dealta reducción no puede transmitir impulso desdela rueda mayor a la pequeña (sin-fin), en algunasaplicaciones como las grúas o ascensores ofre-ce ventajas debido a que actúa como freno encaso de que por desperfecto la rueda tienda aimpulsar el tornillo. Sin embargo, es posible latransmisión de doble dirección en los sin-fin esde arranque múltiple de baja relación.



Engranajes de tornillo sin-fin.

Engranajes hipoidales.



MATERIALES DE LOS ENGRANAJES

os dientes de los engranajes transfieren potencia y movimiento a través de pequeñas

áreas de contacto. Estas líneas de contacto es-tán sujetas a esfuerzos muy altos y consecuen-temente, el diente del engranaje debe ser fabri-cado de un material muy fuerte.

Los engranajes usados para aplicaciones indus-triales son usualmente fabricados de acero o debronces endurecidos.

El acero es normalmente usado para engranajesrectos, helicoidales y cónicos. Un número de fac-tores, deben ser tenidos en cuenta cuando seescoge un acero en particular para ser usado enla fabricación de engranajes. Se requiere un ace-ro muy resistente para que el desgaste sea míni-mo, buena facilidad de maquinado, para facilitarla fabricación y una dureza razonable y elastici-dad ayudará a mejorar la resistencia a los cho-ques.

El desgaste sobre el diente del engranaje puedefrecuentemente ser minimizado usando diferen-tes aceros para cada uno de los componentes deun par de engranajes.

En general, el material con el cual se fabrica unpiñón debe ser más duro que el usado para unengranaje grande.

En muchos engranajes helicoidales cruzados yengranajes de tornillo sin-fin donde se tienendeslizamientos considerables, se usan aceros

L

endurecidos para el piñón, mientras que el en-granaje movido es normalmente fabricado debronce fosforado.



COMBINACIONES DE ENGRANAJES

En teoría, un simple par de engranajes es todo loque se necesita para convertir una velocidad deentrada dada, en velocidad de salida requerida.Solo tres engranajes son necesarios si los ejesde entrada y salida deben rotar en la misma di-rección. En la práctica, si se requiere un cambioconsiderable de velocidad o la distancia entre losejes que giran es sustancial, se utilizan combina-ciones de engranajes. Estas combinaciones de-nominadas trenes de engranajes, son capacesde producir la salida requerida evitando así lanecesidad de engranajes excesivamente grandes.

Las combinaciones de engranajes pueden ser di-vididas en engranajes abiertos o engranajes ce-rrados, estos últimos son normalmente conoci-dos como cajas de engranajes.

Los engranajes abiertos son usados donde no espráctico o económico proveer una caja al engra-naje. Normalmente son mecanismos muy gran-des que operan en lugares abiertos tales comominas, canteras o muelles. Generalmente ope-ran a bajas velocidades y raramente necesitanser fabricados con el mismo grado de precisiónde un engranaje cerrado de alta velocidad.

Los engranajes cerrados son usados ampliamen-te. En una fábrica casi todo lo que se mueve:Bandas, secadores, ventiladores, bombas, equi-pos de manejo de materiales, plantas de proce-sos y muchos otros equipos de una planta, seránimpulsados por un motor de combustión o eléc-trico moviendo una caja de engranajes. La caja

de engranajes normalmente es una unidad depropósito general construido por un fabricanteespecializado. Como usted puede esperar, unaenorme variedad de tamaños y tipos de cajas deengranajes son usados en la industria. Aquí sola-mente es posible mencionar unas pocas combi-naciones de engranajes comúnmente usados.

Las cajas de engranajes que utilizan combina-ciones de engranajes helicoidales son ampliamen-te usadas, porque pueden transmitir cargas altassilenciosa y eficientemente. Una versión de estetipo caja de engranajes en donde es posible se-leccionar una de varias combinaciones de engra-najes, tiene aplicación común en transmisionesautomotrices.




Los engranajes son ampliamente usados enla industria para transmitir movimiento, casisiempre con cambios en velocidad, torque ydirección.

Los engranajes operan suavemente paratransmitir mayores fuerzas a mayores veloci-dades que otro método mecánico de trans-misión de potencia tales como cables, cade-nas, correas y ruedas de cadenas.

Hay básicamente unos pocos tipos de engra-najes. Los más importantes son: engranajesrectos, engranajes helicoidales y engranajeshelicoidales dobles (usados para transmitirmovimiento entre ejes paralelos); engranajescónicos (usados para transmitir movimientoentre ejes intersectos); engranajes de torni-llos sin-fin (usados para transmitir movimien-to entre ejes no intersectos).

Los engranajes rectos son ruedas con dien-tes rectos dispuestos paralelamente al eje deempuje. Tienen la tendencia de operar ruido-samente y están expuestos al desgaste. Losengranajes helicoidales simples tienen rue-das con dientes dispuestos en ángulo al eje.Operan más suavemente y pueden por lo tan-to soportar cargas pesadas a altas velocida-des. Sin embargo, estos generan empujeslaterales. Los engranajes helicoidales doblestienen las ventajas de los engranajeshelicoidales simples y no generan empujeslaterales.

Los engranajes de tornillo sin-fin son amplia-mente usados porque son capaces de produ-cir reducciones considerables en velocidad eincrementos sustanciales en el torque.

Los engranajes del mismo o diferentes tiposson frecuentemente usados en conjunto. Es-tas combinaciones son capaces de transmitiruna cantidad requerida de potencia a unavelocidad requerida sin limitaciones prácticasde tamaño y resistencia del material de en-granaje.

Las combinaciones de engranajeshelicoidales, de helicoidales y cónicos espi-rales, de tornillo sin-fin y de tornillos c o -múnmente usadas. Las cajas de engranajesque utilizan estas combinaciones son produ-cidas como modelos estándar por fabrican-tes especializados..



Sección DosLA LUBRICACION DE ENGRANAJES

En esta sección primero revisaremos las propie-dades importantes que los lubricantes de engra-najes deben poseer con el objeto de llevar a cabosus funciones. Luego estudiaremos los factoresque deben ser considerados cuando se seleccio-na un lubricante de engranajes para una aplica-ción en particular.

Cuando usted haya estudiado la información cla-ve de esta sección usted deberá ser capaz de:

Mencionar cuatro de las funciones más im-portantes de un lubricante para engranajes.

Resumir las ventajas y desventajas de losaceites y grasas como lubricante de engra-najes.

Describir el significado de las siguientes pro-piedades de los lubricantes de engranajes:Viscosidad, índice de viscosidad, resistenciaa la oxidación, propiedades anticorrosión, pro-piedades antiespuma y demulsibilidad.

Explicar cómo los siguientes factores afectanla escogencia de los lubricantes adecuadospara engranajes cerrados: Tipo de engrana-jes y velocidad, temperatura ambiente y deoperación, características de carga y méto-dos de aplicación de lubricante.

Resumir los factores que afectan la escogenciade lubricantes adecuados para engranajesabiertos.

Si usted estudia la información suplementariausted también estará en condiciones de:

Explicar cómo se puede determinar el gradode viscosidad óptimo para un lubricante deengranajes.

Listar algunos tipos de fallas de los engrana-jes y explicar brevemente como surgen.



LAS FUNCIONES DE LOSLUBRICANTES PARA ENGRANAJES

La eficiencia con la cual un engranaje opera, de-pende no solo de la forma en la cual ellos sonusados, sino también del lubricante que les seaaplicado. Los lubricantes para engranajes tienenvarias funciones importantes para llevar a cabo:

Lubricación

Cuando los engranajes transmiten potencia, losesfuerzos sobre sus dientes se concentran en unaregión muy pequeña y ocurre en un tiempo muycorto.

Las fuerzas que actúan en esa región son muyelevadas, si los dientes de los engranajes entranen contacto directo, los efectos de la fricción y eldesgaste destruirán rápidamente los engranajes.

La principal función de un lubricante para engra-najes es reducir la fricción entre los dientes delengranaje y de esta forma disminuir cualquierdesgaste resultante.

Idealmente, esto se logra por la formación de unapelícula delgada de fluido la cual mantiene sepa-radas las superficies de trabajo.

Refrigeración

Particularmente en engranajes cerrados, el lubri-cante debe actuar como un refrigerante y extraerel calor generado a medida que el diente rueda yse desliza sobre otro.

Protección

Los engranajes deben ser protegidos contra lacorrosión y la herrumbre.

Mantener la limpieza

Los lubricantes para engranajes deben sacar to-dos los desechos que se forman durante el enca-je de un diente con otro.

Tipos de lubricantes para engranajes

Aceites minerales puros

Se aplican en engranajes que trabajan bajo con-diciones moderadas de operación.

Aceites inhibidos contra la herrumbre y lacorrosión (R & O)

Se utilizan cuando las temperaturas son altas yexiste el riesgo de contaminación con agua, queconduce a la formación de herrumbre en los me-tales ferrosos.

Poseen aditivos antiherrumbre, antiespuma,antidesgaste y antioxidantes. Estos aceites no tie-nen muy buena adhesividad, pero trabajan bienen sistemas de circulación donde se aplica enforma continua.

Aceites minerales de extrema presión (E.P.)

Se utilizan cuando los engranajes tienen que so-portar altas cargas o cargas de choque, bajasvelocidades y altas cargas. Son aceites inhibidos,



a los que se les incorporan aditivos de extremapresión, los cuales son normalmente de azufre yfósforo; es necesario tener mucho cuidado conestos aceites, cuando se aplica en reductores quetrabajan en ambientes de alta humedad (ejem.:torres de enfriamiento), ya que el vapor de aguapresente puede reaccionar con el azufre y el fós-foro formando ácido sulfúrico y ácido fosfórico,que atacan las superficies metálicas.

Aceites compuestosTienen como característica principal su elevadaadhesividad. Son una mezcla de aceite mineral ysebo animal en proporciones variables. Se utili-zan en reductores con engranajes de tornillo sin-fin corona en donde la acción de deslizamientoes muy elevada. Estos aceites se pueden filtrar yenfriar sin que se separe el sebo animal del acei-te base. La adhesividad también se logra adicio-nando pequeño porcentaje de un aditivo para talfin al lubricante, evitando el goteo. Estas son sus-tancias sintéticas.

Aceites sintéticosSe utilizan generalmente en engranajes que pre-sentan alto grado de deslizamiento, o que traba-jan a altas temperaturas por períodos prolonga-dos. Los lubricantes sintéticos requieren una ade-cuada combinación de aditivos y bases sintéti-cas fluidas para incrementar los beneficios sobrelos aceites minerales. Los más usados sonPolialfaoleinas.

GrasasSu aplicación en engranajes no es muy amplia

debido a que tienen muy poca capacidad refrige-rante y por que las partículas contaminantes tien-den a ser atrapadas y son difíciles de eliminar.Se utilizan algunas veces en la lubricación deengranajes que operan a bajas velocidades ybajas cargas, son más comúnmente utilizadas enengranajes abiertos y cajas de engranajes quetienden a dejar escapar aceite; también se utili-zan en engranajes que operan intermitentemen-te, por que las grasas tienen la ventaja de mante-ner una película de lubricante en los dientes delengranaje, aunque estos no estén girando, lo quepermite proveer lubricación inmediatamente soniniciados. Las grasas semifluidas sintéticas sonparticularmente adecuadas para lubricar unida-des de engranajes “de por vida”.

Las grasas para engranajes son blandas, paraminimizar a fricción fluida y para limitar la ten-dencia de los engranajes a cortar un canal en lagrasa y dejar el diente del engranaje seco.

Lubricantes sólidosSon usados cuando las temperaturas de opera-ción son muy altas o muy bajas, cuando las fu-gas no pueden ser toleradas y cuando se debeoperar en un vacío. Estos lubricantes son pelícu-las secas untuosas, que se aplican a los dientesde los engranajes; los más utilizados son elbisulfuro de molibdeno, bisulfuro de tungsteno,grafito, talco y politetrafluoroetileno; son costo-sos, tienen vida limitada contra el desgaste, peroson ideales para aplicaciones especiales comola aviación espacial.



LAS PROPIEDADES REQUERIDAS PARAUN LUBRICANTE DE ENGRANAJES

Para que un lubricante lleve a cabo sus funcio-nes apropiadamente, debe tener ciertas caracte-rísticas, las principales son:

Viscosidad

Es la propiedad más importante de un lubricantepara engranajes, éste debe tener una viscosidadsuficientemente alta para mantener un adecuadoespesor de película de aceite entre los dientesdel engranaje, bajo cualquier condición de ope-ración. Entre más alta sea su viscosidad, másfácilmente se puede lograr esto. Por lo tanto pa-recería a primera vista que los aceites con altaviscosidad son los mejores lubricantes para en-granajes. Sin embargo, hay otros factores a sertenidos en cuenta.

Un lubricante para engranajes no solo lubrica losdientes de éstos, sino también los cojinetes quesoportan los ejes de las ruedas de los engrana-jes. Un incremento en la viscosidad causa unapérdida de potencia a medida que los engrana-jes y los cojinetes que los soportan están sujetosa un incremento en el arrastre. Esto aumenta latemperatura del sistema de engranajes y del acei-te, el cual puede oxidarse rápidamente y espe-sarse.

La situación es empeorada por el hecho de quelos aceites de alta viscosidad no son particular-mente efectivos en disipar el calor.

Si la viscosidad es muy alta, los cojinetes sesobrecalentarán y en el peor de los casos puedefallar. Los aceites de alta viscosidad también tie-nen la desventaja de formar espuma, tienen po-bres propiedades de separación de agua, son di-fíciles de filtrar y son menos hábiles para despo-jarse de los contaminantes sólidos.

Los requerimientos críticos para la viscosidad deun lubricante de engranajes se reúnen mejorcuando se tiene un aceite delgado pero que seaconsistente con la lubricación apropiada del dientedel engranaje, permitiendo un margen de seguri-dad razonable. En la práctica, esto significa quelas viscosidades de la mayoría de los aceites paraengranajes están dentro del rango de viscosidadISO de 46 a 680 (centistokes a 40º C).



Formación de una cuña de aceite entreLOS DIENTES DE UN ENGRANAJE

Lubricación hidrodinámicaEngranajes cargados muy levemente operandoa velocidades relativamente altas, son lubricadoseficazmente bajo las condiciones de lubricaciónhidrodinámica.

Cuando el engranaje rota, el lubricante se adhie-re a las superficies de los dientes, y es arrastra-do a la zona entre los dientes para formar unacuña de lubricante, cuando el lubricante es forza-do, en la parte más estrecha de la cuña, la pre-sión se incrementa lo suficiente para mantener lasuperficie del diente separada. La eficiencia dela lubricación hidrodinámica depende de:

Viscosidad del lubricanteEl espesor de la película aumenta cuando la vis-cosidad aumenta.

TemperaturaLa viscosidad y por tanto el espesor de la pelícu-la decrece cuando la temperatura aumenta.

CargaEl espesor de la película lubricante disminuyecuando la carga se incrementa.

VelocidadEl espesor de la película lubricante aumenta cuan-do la velocidad aumenta.

Lubricación de película límiteEn engranajes altamente cargados, especialmen-te aquellos que operan a baja velocidad, la pelí-cula lubricante es muy delgada y hay un signifi-cativo contacto metal-metal entre los dientes delengranaje, dándose la condición de lubricaciónde película límite. La eficiencia de la lubricacióndepende de la naturaleza química del lubricantey de su interacción con la superficie.

Lubricación elastohidrodinámicaSe ha establecido que las condiciones del lubri-cante que existen en la mayoría de los engrana-jes no son las que aplican para la lubricación hi-drodinámica ni para la lubricación límite.

Los dientes de los engranajes están sometidos aenormes presiones de contacto sobre áreas rela-tivamente pequeñas (área de 30.000 bar) y aúnson lubricados exitosamente con películas muydelgadas de aceite, esto es posible por dos razo-nes:

a. Las altas presiones causan la deformaciónplástica de las superficies y reparten la carga sobre un área más amplia.

b. La viscosidad del lubricante se incrementaconsiderablemente con la presión, aumentando así la capacidad de carga.



GRADOS DE VISCOSIDAD PARAENGRANAJES

Engranajes industriales

Pueden ser clasificados por grado de viscosidadde acuerdo al sistema especificado por la ISO.Ver módulo 1 página 18.

Engranajes automotrices

Pueden ser clasificados por el sistema SAE.Vermódulo 1 página19.

Comparación de clasificaciones de aceite por viscosidad.

850775700625550500450400365315280240205175140115

8560402010

140460

320

220

150

100

6846

32221510

90

85W

80W

75w

SAEGear

ISOGear

cSt

40

° C



INDICE DE VISCOSIDAD

La viscosidad de un aceite disminuye a medidaque la temperatura se incrementa. El efecto de latemperatura sobre la viscosidad se describe comoél índice de viscosidad. Los aceites que tienenun alto índice de viscosidad muestran menor va-riación de la viscosidad con la temperatura, quelos aceites que tienen bajó índice de viscosidad.

Donde los engranajes tienen que operar en unrango amplio de temperaturas, el índice de vis-cosidad del lubricante para engranajes debe serlo suficientemente alto para mantener la viscosi-dad dentro de los límites requeridos. El aceite nose debe tornar tan delgado a altas temperaturasque sea incapaz de formar una película lubrican-te adecuada. Ni tampoco se debe espesar de-masiado a bajas temperaturas que le sea imposi-ble al motor mover los engranajes, o que el acei-te no fluya a través del sistema de lubricación.

Propiedades antidesgaste

En ciertas aplicaciones, particularmente cuandolos engranajes están operando bajo cargas dechoque, no es posible para un aceite mineral sim-ple proveer una película que sea lo suficientemen-te gruesa para evitar el contacto metal con metal.Para estas condiciones se deben incorporar allubricante los aditivos de extrema presión (oEP). A temperaturas relativamente altas, (que sedesarrollan cuando se encajan los dientes deengranajes con altas cargas), estos aditivos re-accionan con las superficies de metal para for-mar una película química. La película se

Variación de la viscosidad con la temperatura para varios aceitesde engranajes.

adelgaza y se rompe más fácilmente que dos su-perficies metálicas en contacto, y por lo tanto escapaz de reducir la fricción y el desgaste y amorti-guar el efecto de la carga.

68150

460

-20 0 20 40 60 80 100 120

Omala 460Omala 460

Tivela 150

Omala 68Omala 68

Var

iaci

ón

d

e l

a V

isco

sid

ad c

St

Temperatura °C



Resistencia a la oxidaciónTodos los aceites minerales pueden oxidarse paraformar óxidos orgánicos, lacas adherentes y lodos.Esta ruptura química depende del grado de expo-sición al aire y es acelerada por el calor, la presen-cia de humedad de ciertos contaminantes espe-cialmente de partículas de metales no ferrosos. Loslubricantes para engranajes están usualmente so-metidos a condiciones severas que promueven laoxidación. Estos son calentados por fricción, agi-tados y revueltos por la acción de los engranajes,y atomizadas por los engranajes, ejes y cojinetes.

Los aditivos antioxidantes pueden ser adiciona-dos a los lubricantes para engranajes para minimi-zar la oxidación, y sus problemas asociados de co-rrosión, y de formación de lodos, para prolongarsu vida de servicio.

Propiedades anticorrosivas

Los lubricantes para engranajes no solamente de-ben ser no corrosivos, sino que también deben pro-teger las superficies que lubrican de la herrumbrey otras formas de corrosión. Una causa común decorrosión es el agua la cual puede entrar en la cajade engranajes, como por ejemplo, por una falla enel sistema de refrigeración o a través de la con-densación de humedad de la atmósfera. Esta últi-ma forma de contaminación es un problema parti-cular en cajas de engranajes que trabajan intermi-tentemente y paran por períodos de tiempo.

Si un aceite va a prevenir la corrosión éste se debedistribuir equitativamente sobre las superficies me-tálicas. Los aceites minerales son agenteshumectantes pobres, pero las propiedades de

humectación al metal tienden a mejorarse con eluso a medida que las impurezas son formadas.

Donde se requiera un alto grado de resistencia ala herrumbre y a la corrosión, se utilizan los acei-tes que contienen inhibidores de corrosión.

Propiedades antiespuma

La espuma se puede presentar cuando loslubricantes están sometidos a la acción de la agi-tación de los engranajes de alta velocidad en pre-sencia de agua y aire. La situación puede empeo-rar por la acción de las bombas de aceite y otroscomponentes de un sistema de circulación. La es-puma puede reducir severamente la eficiencia delubricación y conducir a la pérdida de lubricante através del respirador de la caja de engranajes.

Los aceites de baja viscosidad altamente refina-dos generalmente tienen buenas propiedadesantiespuma pero, en algunas situaciones, se debehacer necesario el uso de un lubricante que tengaaditivos antiespumantes. Esto es particularmentenecesario en calidades API GL-3 hacia arriba.

Demulsibilidad

Para uso industrial los lubricantes para engrana-jes que están expuestos a ser contaminados conagua deben tener buenas propiedades dedemulsibilidad para que el agua y el lubricante seseparen rápidamente. Si se dejan formaremulsiones, agua en aceite, estas reducirán la efi-ciencia de la lubricación de ambos engranajes ysus rodamientos y promueven el deterioro másrápido del aceite, y la oxidación/corrosión de loselementos del sistema de engranaje.



LA SELECCION DE LUBRICANTESPARA ENGRANAJES CERRADOS

Varios factores afectan la selección de un lubri-cante para un conjunto particular de engranajescerrados, los principales son: Características delos engranajes, velocidad de los engranajes,efectos de la temperatura y características decarga.

Características de los engranajes

Para propósitos de lubricación, los engranajes tipoindustrial pueden ser considerados dentro de dosgrupos:

1. Engranajes rectos, engranajes helicoidalesdobles, engranajes cónicos y cónicos espirales.

Cuando estos engranajes giran, la principal acciónde un diente sobre otro es el movimiento derodadura. En presencia de un lubricante, estaacción causa una cuña hidrodinámica de lubri-cante entre los dientes. A velocidades suficiente-mente altas, la cuña será lo suficientemente es-pesa para separar los dientes que encajan y so-portan la carga. A medida que la velocidad dismi-nuye, o la carga aumenta, la película que separalas superficies disminuye su espesor. Eventual-mente puede ocurrir algún contacto metal-metal.

La selección del aceite depende principalmentede la velocidad del engranaje y la carga. A menu-do aceites minerales, tales como un aceite de-pende principalmente de la velocidad del engra-naje y la carga. A menudo aceites minerales,

Caja de cambios de un automóvil, (engranaje cerrado).

tales como un aceite Shell Vitrea y el ShellVitrea M, cumplirán satisfactoriamente. El aceitedebe ser lo más suficientemente viscoso para for-mar una película efectiva de lubricante a la tempe-ratura de operación, pero no tan gruesa que setenga pérdida excesiva de potencia a través de lafricción fluida. En general, entre mayor sea la velo-cidad en la cual el engranaje opera, menor será laviscosidad requerida del lubricante.

Los aceites de menor viscosidad también tienen laventaja, que son mejores refrigerantes, dan mejorseparación de agua y otros contaminantes y tie-nen menos tendencia a la formación de espuma.

Donde las velocidades son bajas y las cargas sonaltas, se vuelve imposible de mantener la lubri-cación hidrodinámica en estos engranajes. En-tonces, los aceites que contiene aditivos de ex-trema presión deben ser usados para reducir lafricción y minimizar el desgaste.



Más acerca deLA SELECCION DEL GRADO DE

VISCOSIDAD

os fabricantes de cajas de engranajes suministran guías para la selección de un lubri-

cante para una caja en particular operando bajocondiciones específicas.

Para engranajes rectos, helicoidales operandobajo cargas livianas, la selección del grado deviscosidad adecuado depende principalmente dela velocidad de la línea de paso del engranaje.

La viscosidad es inversamente proporcional a lalínea de paso.

Para cargas pesadas, grados de viscosidad másaltos son requeridos. Estos pueden ser escogi-dos de una evaluación combinada de carga/ve-locidad, factor que toma en cuenta la carga so-bre un diente del engranaje y la velocidad de lalínea de paso.

Guías similares pueden ser usadas para indicarlos grados de viscosidad más probables a serutilizadas para otros tipos de engranajes.

Relación entre la viscosidad y la velocidad de la línea de paso enengranajes helicoidales y rectos.

Relación entre la viscosidad y el factor carga/velocidad enengranajes helicoidales y rectos.

L

cSt

2500

1000

500

250

100

50

25

cSt

2500

1000

500

250

100

50

25



Velocidad del engranaje

Hemos visto que la selección de un lubricante paraengranajes debe tener en cuenta las velocidadesa las cuales operan los engranajes de alta veloci-dad, los aceites de baja viscosidad pueden serusados; a bajas velocidades, aceites de mayorviscosidad son requeridos.

No es siempre posible seguir esta guía tan sim-ple. Muchas cajas de engranajes contienen va-rios juegos de engranajes, operando a diferentesvelocidades, pero todos lubricados con el mismoaceite. En esos casos, la velocidad del engrana-je de baja velocidad es usualmente el factor críti-co con el cual se determina la viscosidad del lu-bricante.

En algunas cajas de engranajes, en donde haygrandes diferencias entre las velocidades de losengranajes de alta y baja velocidad, puede sernecesario usar un sistema de viscosidad doble.Un aceite de baja viscosidad lubrica los engrana-jes de alta velocidad y un aceite de alta viscosi-dad lubrica los engranajes de baja velocidad. Al-gunas veces puede ser posible realizar estoautomáticamente, primero usando aceite frío paralubricar los engranajes de baja velocidad. Luego,después que el aceite ha sido calentado y su vis-cosidad disminuida, es circulado a los engrana-jes de alta velocidad.

2. Engranajes de tornillo sin-fin

En estos engranajes hay una gran cantidad decontacto deslizante. Este movimiento tiende asacar cualquier lubricante entre los dientes de losengranajes y es virtualmente imposible manteneruna cuña hidrodinámica de aceite. Aleaciones es-peciales son usadas para reducir a fricción entrelos dientes de los engranajes, pero considerable-mente cantidades de calor son generadas y losproblemas de lubricación permanecen.

El mejor aceite para engranajes de tornillo sin-fines un aceite sintético como el aceite Shell TivelaSA. Este aceite tiene excelentes propiedades delubricación y es capaz de reducir la fricción, y porlo tanto el consumo de energía, en engranajesde tornillo sin-fin. Tiene un alto índice de viscosi-dad y es más estable que los aceites mineralesal ataque químico.

Los aceites minerales de alta viscosidad puedenser usados pero tienden a tener una vida de usomás corta que los lubricantes sintéticos, especial-mente si las temperaturas de operación son al-tas.



Características de carga

Cuando los engranajes arrancan o paran derepente, o altas cargas son aplicadas, segeneran altas presiones sobre los dientesde los engranajes. Estas cargas de choquepueden tender a romper la película deaceite entre los dientes del engranaje ycausar el contacto metal-metal. Aceites conviscosidad mayores a las normales puedenayudar a contrarrestar los efectos delchoque, pero, donde las condiciones sonaparentemente más severas, los aditivos deEP son esencialmente para preservar lalubricación efectiva y minimizar el desgaste.

Efectos de la temperatura

La temperatura ambiente a la cual operan losengranajes, afectará la selección de un lubrican-te. Donde se espera que las cajas de engranajestrabajen en ambientes fríos, el aceite debe sercapaz de proveer lubricación efectiva a la tempe-ratura de arranque más baja esperada. Al mismotiempo, el índice de viscosidad del aceite debeser lo suficientemente alto para asegurar que lalubricación es efectiva a la temperatura de ope-ración más alta anticipada.

La temperatura de operación es importante, tam-bién, no solo debido a su efecto sobre la viscosi-dad, sino también porque una temperatura deoperación alta tenderá a promover la oxidacióndel aceite. Los engranajes que operan a altas tem-peraturas deben ser lubricados con aceites quetengan buenas propiedades antioxidantes.

Temperatura límite para el uso de aceites minerales.

600

500

400

300

200

100

0

Tem

per

atu

ra °

C

Duración (horas)1 10 100 10.000

Límite más bajo de temperatura

Lubricantes sin antioxidantes

Lubricantes con antioxidantes

Límite de estabilidad térmica



METODOS DE APLICACION

Los engranajes cerrados son usualmente lubrica-dos por uno de estos tres métodos.

El método más simple es el de lubricación porsalpique en el cual los dientes del engranaje in-ferior están sumergidos en un baño de aceite. Elaceite es transferido a las superficies que se en-cajan y llevado alrededor de la caja de engrana-jes y sobre los rodamientos. El método es satis-factorio donde las velocidades no son tan altas,que el aceite sea agitado excesivamente y dondeocurren pérdidas de potencia indeseables y au-mento de la temperatura. Los engranajes lubri-cados por salpique usualmente se calientan bas-tante y requieren de aceites de mayor viscosidadque los engranajes lubricados de otra forma.

aceite al diente de arranque, al menos que el en-granaje esté operando a bajas velocidades. Estoprovee una refrigeración más eficiente y reduce elriesgo de que se cree exceso de aceite en la raízde los dientes. Los refrigeradores de aceite y elequipo de filtración pueden ser incorporados al sis-tema de lubricación por aspersión, los cuales soncomúnmente usados en conjuntos de engranajesde potencia operando a altas velocidades.

Caja de engranajes lubricada por salpique.

En sistemas de lubricación por aspersión elaceite es alimentado sobre los dientes del engra-naje cerca del punto donde se encajan. El aceitese drena hacia el fondo de la carcaza de dondees recirculado. Originalmente la práctica era su-ministrar el lubricante sobre el diente de encaje,pero ahora es considerado aplicar mejor el

Engranajes lubricados por aspersión.

En la lubricación con neblina de aceite el lubri-cante es atomizado y disperso en la caja de en-granajes en una corriente de aire comprimidoseco. Las gotas de aceite depositadas sobre losdientes de engranaje proveen una lubricaciónefectiva sin arrastre de aceite. Mientras que elsuministro de aire comprimido seco tiene efectorefrigerante. Los aceites usados en éste métodode lubricación deben ser resistentes a la oxida-ción ya que la formación de una neblina aumentaenormemente el área de superficie en contactocon el aire. Es importante asegurarse que la cajade engranajes está adecuadamente ventilada detal forma que no se crea fricción en la caja de



LUBRICANTES PARA ENGRANAJESABIERTOS

Los engranajes abiertos tienden a ser usados alaire libre en condiciones desfavorables expues-tos a todo tipo de climas, como en minas, cante-ras y muelles. Normalmente operan a velocida-des lentas y raramente son fabricados con la mis-ma precisión que los engranajes cerrados. La lu-bricación tiende a ser intermitente. A continuaciónse incluyen importantes características de loslubricantes para engranajes abiertos:

Adherencia

Un lubricante para engranajes abiertos debe te-ner buenas propiedades de adherencia para noser desplazado por el diente del engranaje, re-movido por el viento, limpiando por la lluvia o lanieve o lazando por las fuerzas centrífugas mien-tras que el engranaje opera. Por lo tanto, se re-quieren lubricantes más viscosos que los emplea-dos en las cajas de engranajes y usualmente con-tienen aditivos adherentes.

Grasas y grasas semifluidas son usadas algunasveces en engranajes abiertos. Aunque estas tie-nen la ventaja de ser retenidas de manera másefectiva en los dientes de los engranajes que losaceites, es frecuentemente difícil de obtener uncubrimiento satisfactorio de las superficies traba-jadas.

Propiedades de transporte de cargas

Los engranajes abiertos son con frecuencia pe-sadamente cargados y pueden ser sometidos a

choques de cargas. Por lo tanto los lubricantesde engranajes abiertos pueden necesitar propie-dades antidesgaste mejoradas y contener aditi-vos de extrema presión.

Protección contra el medio ambiente

Un lubricante para engranajes abiertos debe con-servar sus propiedades en las condicionesclimáticas más severas posibles. Su viscosidadpuede disminuir en clima caliente o aumentar enclima frío.

Métodos de aplicación

Los engranajes abiertos sobre ejes horizontalesson algunas veces lubricados al salpique peroéste método es conveniente sólo para aceites debaja viscosidad.

El lubricante debe ser suficientemente adhesivopara mantener una película continua sobre el dien-te del engranaje, pero no tan viscoso que se ca-nalice en el reservorio o que cause grandes pér-didas de potencia.

Donde se usan lubricantes más viscosos el mé-todo tradicional de aplicación es manual.

El lubricante puede ser aplicado al diente del en-granaje con una brocha.

Un método más satisfactorio utiliza lubricantes dealta viscosidad los cuales son diluidos con un di-solvente apropiado, por ejemplo, los ShellMalleus Fluids.



El disolvente se evapora después de la aplica-ción para dejar una capa delgada de lubricante.El lubricante es fácil de aplicar por este método ypuede ser pulverizado sobre el diente del engra-naje automáticamente, dando paso a; empleo desistemas de lubricación centralizada, provistos deboquillas aspersoras que se hallan estratégica-mente situadas para brindar una adecuada co-bertura del lubricante sobre los dientes. El lubri-cante preferiblemente de procedencia tipo fluidotixotrópico y el normal tipo fluido Newtoniano.

Un engranaje abierto.

FLUIDO TIPO TIXOTROPICO

Shell Malleus GL 205Lubricante para Cables, Guayas, EngranajesAbiertos y Cerrados

Shell Malleus GL es un lubricante EP libre de Plo-mo y de calidad premium que ha sido desarrolla-do para la lubricación y protección de cables,guayas, engranajes abiertos y cerrados

expuestos a temperaturas ambiente y condicionesde operación extremas.

Shell Malleus GL es la mezcla única de aceitesminerales tipo Parafínico de alto índice de visco-sidad con aceites base sintética, a los cuales seles há adicionado una cuidadosa selección deaditivos que le imparten un óptimo desempeño.Su balanceada formulación permite al lubricantepermanecer suave y facilmente bombeable so-bre largos períodos evitando con su óptimo des-empeño la recostrucción de las raices de losdientes de los engranajes.

Bajo condiciones no dinámicas se comporta comouna grasa grado NLGI 1&2

Y bajo condiciones dinámicas en que es forzadoa fluir por ductos de lubricación o es sometido aesfuerzos cortantes se comporta como un lubri-cante ISO 320/460/680 y/ó SAE 90/140/250,caracterísitica típica de los fluidos Tixotrópicos.

Aplicaciones* Dientes de engranajes abiertos a la atmosfera

trabajando a bajas velocidades

* Guayas y cables de lento movimiento y que in-clusive se encuentran expuestos a inmersiónen aguas salinas.

∗ Guayas de winches y molinetes.

* Sistemas de engranajes cerrados que operanbajo cargas y temperaturas extremas y bajasvelocidades.



* Sistemas de engrase de cojinetes planos pormedio de sistemas de lubricación centralizadgracias a sus caracterísitcas de fluido tipotixotrópico.

* Ideal como lubricante único en aquellos siste-mas donde se requiera racionalizar referenciasde lubricantes tipo SAE 90, 140-250, grasasNLGI 1,2,3 y compuestos asfalticos,reemplazandolos por Shell Malleus GL 205.

Características de Desempeño

* Excepcional estabilidad física y mecánciaShell Malleus GL mantiene sus propiedadesprotectoras naturales durante toda su larga vidade trabajo.

* Excelente desempeño antidesgaste.A temperaturas de trabajo, velocidades y pre-siones Shell Malleus GL 205 forma un colchónprotector de lubricación sobre el área de con-tacto entre la corona de engrane y los dientesdel piñón motriz.

* Superior capacidad de carga.Gracias al aditivo de Bisulfuro de Molybdenoand grafito que se combinan para reducir, lastemperaturas de la zona de contacto entre dien-tes, el picado sobre las superficies de contac-to de los dientes del engranaje y aliviar las con-diciones de “Stick-Slip” (pegado e hincado) quesufren las superficies sometidas a un régimentrabajo con altas cargas y bajas velocidades.

* Resistencia al AguaEfectivamente resistente al lavado de agua porinmersión y spray.

* Proteccion ante la CorrosiónProtege las superficies metálicas de la corro-sión en ambientes hostiles tales como condi-ciones de de agua salina.

Repele la mugre y el polvo.

* Sostenibilidad ambientalShell Malleus GL libre de aditivos tipo plomo yde solventes

DispensadoresShell Malleus GL puede ser aplicado manualmen-te ó mediante sistemas automáticos de lubrica-ción centralizada.

DisponibilidadShell Malleus GL 205 está disponible en un ran-go amplio de viscosidades, según datos técni-cos que en su totalidad se listan en la tabla deespecificaciones situada al final.

Seguridad y Salud

Shell Malleus GL 205 no representa un significa-tivo nivel de riesgo ó seguridad cuando es usadoapropiadamente en las aplicaciones recomenda-das y cuando son mantenidos buenos estandaresde higiene personal e industrial

Debe lavarse inmediatamente con agua y jabóncada vez que se tenga contacto con la piel.



Para mayor información sobre aspectos de seguri-dad e higiene, remitirse a la correspondiente hojade datos de seguridad del producto “Shell ProductSafety Data Sheet”.

Protección al medio ambienteTransportar los residuos de aciete usado a pun-tos de recolección autorizada. No descargar resi-duos aceitosos dentro de drenajes ó lechos deagua.

*No disponibles en Colombia solo bajo pedido.

Shell Malleus GL 25* 65* 95* 205 300*

Kinematic ViscosityDel Aceite Base@ 100°C cSt(IP 71/ASTM-D445) 13.0 18.0 35.0 61.0

Viscosidad Aparente@ -18°C P

-40°C P(ASTM-D1092)

240013750

660039000

9400-

20500-

30000-

Densidad @ 15.6°C kg/l(IP 365)

1.003 1.070 1.076 1.080 1.090

Prueba de Extrema Presión de lasCuatro BolasCarga de Soldadura kgIndice de Desgaste por Carga kg(ASTM-D2596)

50075

62085

800110

800120

800

Prueba de extrema presión deCuatro BolasDiámetro descostrado mm

(ASTM-D2266)

0.54 0.57 0.67 0.67

Prueba Falex de Carga ContinuaFalla kg(ASTM-D3233)

+2045 +2045 +2045 + 2045 +2045

CARACTERISTICAS FISICAS TIPICAS



ENGRANAJES AUTOMOTRICES

Caja de cambios

Mecanismo mediante el cual la rotación del ci-güeñal se transmite a las llantas propulsoras;consiste en un sistema de engranajes cuya ca-racterística es engranar a grandes y distintas ve-locidades entre sí. Dependiendo del tipo de trac-ción (trasera o delantera) encontramos engrana-jes de dientes rectos, helicoidales, cónico,helicoidales e hipoidales, la potencia de un motorde explosión aumenta con el número de revolu-ciones por minuto hasta que se logra la velocidadde régimen. Al sobrepasar esta velocidad la po-tencia del motor vuelve a decrecer. Cuando unvehículo va sin fuerza, subiendo una pendiente,se recurre a la caja de cambios para hacer que,el motor vuelva a girar más rápido, dando todasu potencia, y el vehículo pueda subir con facili-dad.

Puente trasero

El giro del motor, pasa por la caja de cambios yllega al puente trasero en el que tiene que comu-nicarse a las ruedas colocadas en un eje trans-versal. Este cambio en ángulo recto se consiguepor el engranaje del piñón de ataque P (en el ex-tremo el árbol de transmisión) y de la corona Rmontada en el eje de las ruedas y que comunicaa éstas el movimiento del motor, siempredemultiplicado (reducido) por ser el piñón de ata-que más pequeño de la corona. La relacióndemultiplicación de la pareja piñón corona es lamisma que la relación de los números de dientes.

Diferencial

Si la corona, a la que hace girar el piñón de ata-que, está unida a un eje, cuyos extremos se en-cuentran las ruedas, el mismo número de vueltasdará la rueda de la derecha que la rueda de laizquierda. Pero en una curva la rueda interior re-corre un trayecto menor que la rueda exterior;estos recorridos desiguales son efectuados almismo tiempo y puesto que suponemos las dosruedas montadas rígidamente sobre el mismo eje,darán igual número de vueltas, por lo que, sien-do de igual tamaño, forzosamente una será arras-trada por la otra, patinando sobre el piso. Paraevitarlo se recurre al diferencial, mecanismo quehace dar mayor número de vueltas a la rueda queen la curva le corresponde recorrer la parte exte-rior y disminuye las de la parte interior, ajustán-dolas automáticamente.

Puente trasero.



Diferenciales controlados

El inconveniente del diferencial (menos sensibleen los automóviles que en los camiones o tracto-res), es que cuando una rueda propulsora pierdeadherencia y patina, gira a gran velocidad y laotra no gira a falta de fuerza. Para resolver esteproblema se utiliza el diferencial controlado queconsiste en un dispositivo que hace que las dosruedas giren a la misma velocidad y aunque al-guna no agarre, la otra puede sacar al vehículode la situación difícil en la que se encuentra. Estetipo de diferenciales requiere lubricante con pro-piedades antideslizante (limited slip).

Diferencial.



TEST DE DESEMPEÑO PARA ENGRANAJES AUTOMOTRICES

Clasificaciones y especificaciones de los aceites para engranajes

Existen diferentes sistemas para describir las características para engranajes, los cuales sirven de guíapara la selección del lubricante correcto bajo condiciones específicas de operación. Algunos de los másimportantes son:

Test deTest dedesempeñodesempeñorequeridorequerido

Condiciones deCondiciones deoperaciónoperación

encontroladasencontroladas

ProblemasProblemaspotencialespotencialesAplicaciónAplicación

Todos los vehículosTodos los vehículos

Vehículos pesados,Vehículos pesados,equipos deequipos decostrucción etccostrucción etc..

Vehículos deVehículos depasajeros, taxis,pasajeros, taxis,camiones livianoscamiones livianos




Contaminación con aguaContaminación con agua

AltoAlto torque torque

Alta velocidadAlta velocidad

Alta temperaturaAlta temperatura

Bombeo, salpique, agitaciónBombeo, salpique, agitacióndel lubricantedel lubricante

Lubricante en contacto conLubricante en contacto conlavadores a presión,lavadores a presión,enfriadores de aceites,enfriadores de aceites, etc etc..

HerrumbreHerrumbreIntoducciónIntoducción de partículas de de partículas deherrumbre dentro del equipo herrumbre dentro del equipo

Fallas en engranajes como:Fallas en engranajes como:picado, desgaste, astillado,picado, desgaste, astillado, etc etc..

EscoriaciónEscoriación por choque de por choque decargas a alta velocidadcargas a alta velocidad

DepósitosDepósitos

Espesamiento del aceiteEspesamiento del aceite

Espuma en el aceiteEspuma en el aceite

Corrosión Corrosióndel cobre del cobre

ASTM L / 33ASTM L / 33

ASTM L - 37ASTM L - 37

ASTM L - 42ASTM L - 42

ASTM L / 33ASTM L / 33

ASTM D - 892ASTM D - 892

ASTM D - 130ASTM D - 130

Para aceites automotricesPara aceites automotricesPara aceites industrialesPara aceites industriales

AGMA Standard 250.04AGMA Standard 250.04

ISO 6743 - 6ISO 6743 - 6

DavidDavid Bromn Bromn

DiivDiiv 51537 51537

APIAPI

MIL - L - 2105 DMIL - L - 2105 D



(*) Aceites compuestos con ácidos grasos entre el 3 y el 10% ó aceites sintéticos con componentes grasos.

AGMA STANDARD 250.04

Lubricante paraLubricante paraengranaje E.P.engranaje E.P.

Rango de viscosidadRango de viscosidadcStcSt (mm2 / s) a 40º C (mm2 / s) a 40º C

Grado ISOGrado ISOequivalenteequivalente

Aceites R & OAceites R & Opara engranajespara engranajes

11

22

33

44

55

66

77 Compounded Compounded

88 Compounded Compounded

8 A8 A Compounded Compounded

41.4 a 50.641.4 a 50.6

61.2 a 74.861.2 a 74.8

90 a 11090 a 110

135 a 165135 a 165

198 a 242198 a 242

288 a 352288 a 352

414 a 506414 a 506

612 a 748612 a 748

900 a 1100900 a 1100

4646

6868

100100

150150

222222

320320

460460

680680

10001000

2 EP2 EP

3 EP3 EP

4 EP4 EP

5 EP5 EP

6 EP6 EP

7 EP7 EP

8 EP8 EP

8 AEP8 AEP

****

**



APLICACIONES DE ENGRANAJES AUTOMOTRICES E INDUSTRIALES

Nivel de calidadNivel de calidadEspecificaciónEspecificación

US 220US 220US 221US 221US 224US 224US 226US 226US 236US 236US 227US 227AGMA 250.03AGMA 250.03AGMA 251.02AGMA 251.02AIP G L - 4AIP G L - 4AIP G L - 5AIP G L - 5AIP G L - 6AIP G L - 6MIL - L 2105MIL - L 2105MIL - L 2105 BMIL - L 2105 BMIL - L 2105 CMIL - L 2105 CMackMack GO - F GO - FMackMack GO - G (b) GO - G (b)LubLub.. SIideway SIideway (c) (c)Rock DriIIRock DriII

Aceite Extrema PresiónAceite Extrema PresiónAceite paraAceite para Egranajes HipoidaIes Egranajes HipoidaIesAceite paraAceite para Egranaje Egranaje de Extra Rendimiento de Extra RendimientoLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes abiertosLubricante para engranajes de Máquinas para movimiento de tierraLubricante para engranajes de Máquinas para movimiento de tierraTransmisiones para EngranajesTransmisiones para Engranajes IndustriaIes IndustriaIes Cerrados CerradosEngranajesEngranajes IndustriaIes IndustriaIes Abiertos AbiertosCondiciones severas deCondiciones severas de veIocidad depIazante veIocidad depIazante y carga y cargaPresión, choque y desplazamientos muy severosPresión, choque y desplazamientos muy severosPresión muy severa, choque yPresión muy severa, choque y aIto aIto desplazamiento desplazamientoLubricante para engranajesLubricante para engranajes muItiuso muItiusoLubricante para engranajeLubricante para engranaje muItiuso muItiusoLubricante para engranajesLubricante para engranajes muItiuso muItiusoMIL - 2105C conMIL - 2105C con aprobacion aprobacion prueba ‘‘ prueba ‘‘snapsnap ” de ” de Mack MackMackMack GOF más 100.000 millas sin GOF más 100.000 millas sin astilladuras astilladurasCincinnattiCincinnatti - - Milacron MilacronGardnerGardner - - Denver Denver



SERVICIO DE CALIDAD API PARAACEITES DE TRANSMISIONES Y

DIFERENCIALES

El Instituto Americano de Petróleo (API) ha desa-rrollado un grupo de SEIS DESIGNACIONES DESERVICIO para ubicar la calidad de aceites paraengranajes. Cada número satisface un serviciomás severo que su inmediato inferior.

API GL-1Para servicio automotriz moderado en engranajeshelicoidales cónicos y sin-fin, y ciertas transmi-siones manuales. Los aceites minerales puros tra-bajan satisfactoriamente. Para mejorar su serviciopuede añadirse inhibidores de corrosión y oxida-ción, antiespumantes y depresores del punto decongelación. No son necesarios los agentes deextrema presión y modificadores de fricción.

API GL-2Para servicio automotriz en engranajes sin-fin queoperan con cargas, temperaturas y velocidadesde deslizamiento tales, que los lubricantes APIGL-1 no las satisfacen.

API GL-3Para servicio en engranajes helicoidales có-nicos y transmisiones manuales bajo cargasy velocidades moderadamente severas, don-de los lubricantes API GL-2 no son adecua-dos.

API GL-4Este servicio es característico de engranajes au-tomotrices, particularmente HIPOIDALES opera-dos bajo condiciones de alta velocidad, altotorque.

API GL-5Este servicio es característico de engranajes au-tomotrices, particularmente HIPOIDALES opera-dos bajo condiciones de alta velocidad, altotorque.

API GL-6Este servicio es característico de engranajes au-tomotrices, específicamente HIPOIDALES deALTA COMPENSACION operados bajo condicio-nes de alta velocidad y rendimiento.

Clasificación API Aceites Shell

GL-1: Dentax,Vitrea,Valvata,Voluta,Vitrea MGL-2: Hydrafluid, Tellus, S-8085-E

GL-3: Omala, Malleus

GL-4: Spirax HDGL-5: Spirax, Spirax S, Tivela SA



PRINCIPALES TESTS

FZGIndica las características de protección al desgas-te de un lubricante para engranajes. Específicopara demostrar la capacidad antidesgaste (des-gaste adhesivo) en aceites para engranajes dereducción, engranajes hipoidales, engranajes detransmisión etc.

El equipo consisteen un conjunto deengranajes, accio-nados por un motoreléctrico. Los engra-najes se pesan has-ta décimos demiligramo, se colo-can sobre ejes de

prueba, en la caja de eje se pone el aceite enprueba, se aplica la carga y se corre la pruebapor 15 minutos a altas temperaturas mínimo 90°C.Al final de este tiempo se pesan nuevamente losengranajes; este procedimiento se continúa du-rante 12 etapas o hasta que se registren 10miligramos de pérdida de peso entre dos etapasde carga sucesivas. En cada etapa se vaincrementando gradualmente la carga. Los resul-tados son reportados en términos de las etapaspasadas y de la carga.

TEST DE LAS CUATRO BOLASSe desarrolló para evaluar las propiedades deextrema presión, antidesgaste y antisoldadura, delos lubricantes, bajo condiciones de altas

presiones unitarias ymoderadas velocida-des de deslizamiento,tales como las en-contradas en los en-granajes hipoidales.

Cuatro bolas de me-dia pulgada son dis-tribuidas con una deellas encima de las

otras tres. Estas tres bolas agarradas entre sí for-man un soporte sobre el cual la cuarta bola rota enun eje vertical, el aceite en prueba cubre toda eárea de contacto de las cuatro bolas, en este testla temperatura no se controla, la carga es aumen-tada a intervalos específicos, hasta que la bola querota se suelde a las otras tres. Se reporta el índicede desgaste de carga que es la capacidad de unlubricante para prevenir el desgaste bajo cargasaplicadas. Y el punto de soldadura que es la cargaaplicada en kgs a la que la esfera de rodamientose suelda a las otras tres esferas.

TEST TIMKENEsta prueba mide la resis-tencia a la abrasión y lacapacidad de carga de unlubricante o una grasa.Simula condiciones deextrema presión; la prue-ba consiste en hacer gi-rar un elemento rotatorio,contra uno estacionario,entre los cuales seCarga



interpone el aceite en prueba, se fijan pesos quefuerzan a entrar en contacto al elemento rotantecon el estacionario.

El lubricante se evalúa con relación a su habilidadpara prevenir el escoriado de las superficies metá-licas, los resultados son expresados como timkenOK en libras y representa la máxima carga quepuede ser aplicada sin producir escoriación en elmetal.



METODO PARA SELECCIONDE ACEITES LUBRICANTES EN CAJAS

DE ENGRANAJES INDUSTRIALESCERRADOS

El método que a continuación se presenta, sedenomina el Método Gráfico y a través de su apli-cación podemos determinar y ó verificar la visco-sidad requerida por parte de un aceite lubricantede engranajes industriales cerrados que son lu-bricados por salpique.

También permite seleccionar la viscosidad dellubricante requerida por los sistemas de engra-najes industriales cerrados, que cuentan con sis-tema de lubricación por circulación, realizando,posterior a la determinación de la viscosidad y suconsecuente grado ISO, la corrección del mismo,seleccionando el grado ISO inferior subsiguienteal obtenido aplicando el método, que como seenuncia en el párrafo inicial, es el método directopara la selección de la viscosidad de los aceitesde sistemas de engranajes industriales cerradosque son lubricados por salpique.

Y se incrementa el grado ISO al superior subsi-guiente cuando y después de efectuar la correc-ción anterior, se trate de lubricar sistemas quecuentan con engranajes del tipo tornillo sinfín -corona y del tipo engranajes hipoidales.

Es también efectuada la corrección del resulta-do de viscosidad y grado ISO obtenido,incrementando al grado ISO superior subsiguien-te, cuando aún y a pesar de no contar dentro del

A continuación se citan dos ejemplos para loscuales se requirió conjugar las correcciones cita-das y que adicionalmente ilustran para el ejem-plo 2. el criterio a seguir cuando se trate de aproxi-mar una viscosidad que es no coincidente, biensea por exceso ó por defecto, con alguna de lascurvas paramétricas que sobre el Nomogramade la figura 2 representan a los diferentes gra-dos ISO.

Ejemplo:

Resultados de Lubricación por Lubricación porMétodo Salpique Circulación

1.Vis. Exacta 100 100 682.Vis. Interm. 120 100 100

Resultados de Lubricación por Lubricación porMétodo Salpique con Circulación con

Engranajes tipo Engranajes tipoHipoidales y/ó de Hipoidales y/o deTornillo Sinfin Tornillo SinfínCorona Corona

1.Vis. Exacta 100 150 1002.Vis. Interm. 120 150 150

a. PROCEDIMIENTOLos pasos para aplicar este método son:

- Paso Primero: recopilación de los datos siguientes:Potencia (HP)*Velocidad de salida (r.p.m.)

sistema con los tipos de engranajes particular-mente mencionados, este se encuentre trabajan-do bajo condiciones de severa de vibración y ópresencia de cargas cíclicas de choque..



Relación total de reducción = rpm ent rada/rpm salida.Tipo de Accionamiento bien sea por motor decombustión interna ó motor eléctrico ó Turbina.Tipo de Engranajes.

- Paso Segundo: Uso del gráfico de la figura 1:

En la escala inferior de la figura, localiz la po-tencia transmitida (HP)*, afectada por la eficien-cia de transmisión (si se conoce), y en la esca-la inmediatamente superior se localiza, la velo-cidad de salida (rpm); luego por estos dos pun-tos se traza una línea recta que corte a la líneade pivote.

En la escala superior se localiza la relación totalde reducción crítica (ó sea la del par de engrana-jes que más reducción ofrezcan dentro del ge-neral de trenes de engranaje con que la caja cuen-ta) y a partir de ella se proyecta una recta hastael punto antes marcado sobre la línea pivote; estarecta corta la escala de viscosidad media delaceite en cSt a 55ºC (Temperatura típica de di-seño a la cual funciona normalmente un sistemade engranajes industriales cerrados) línea detemperatura sobre la cual se ubica el corte y selee el valor correspondiente de viscosidad.

*Casi siempre oscila entre 0.97 a 0.99, pero para el caso máscritico si no se conoce se empleará el factor de 1.00.

Figura 1

Relación total de reducción. 1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55ºC 190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Línea de pivote

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000

Velocidad de salida, r.p.m. 2 4 10 30 50 200 400 1.000

Potencia transmitida, H.P. 1 3 5 20 40 100 300 500 2.000

2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000



- Paso Tercero: Con el valor de la viscosidad leí-do en la figura 1 y con la temperatura media de55ºC, se halla el grado ISO del aceite a emplearmediante el Nomograma que representa la cur-vas de viscosidad paramétricas de los diferen-tes grados ISO mostrados en la Figura.

- Paso Cuarto: Se corrige el grado ISO:- Incrementándolo al mayor siguiente superior sí el re-ductor está compuesto de engranajes cónicos helicoidalesó tornillo sinfín-corona.

- Reduciéndolo al menor siguiente, sí el reductor estásiendo lubricado por circulación.

GRAFICO ASTM DEVISCOSIDAD-TEMPERATURAESTANDAR PARA LOSLUBRICANTES INDUSTRIALESDERIVADOS DEL PETROLEO

VISCOSIDADCINEMATICACENTISTOKESLUBRICANTES CONKVI < 100

ISO1.5001.000

800680460320220150100

6846322215

60.00030.00015.00010.000

5.0003.0001.6001.000

500300200150100

8548302015

1098765

4

2

0



C.CONSIDERACIONES PARA SELECCIONAR UNLUBRICANTE SINTETICOSistemas de engranajes industriales cerrados contemperaturas de operación mayores a 70°C, serecomienda utilizar aceites sintéticos tipo PAOpreferiblemente y para casos extremos los tipoPEG (Polietylen Glicol,) y ó tipo diésteres .

Ejemplo: Para un sistema de engranajes indus-triales cerrados, del cual desconocemos informa-ción del lubricante a utilizar, hallar el grado ISOdel aceite a determinar y considerando que el sis-tema cuenta con lubricación por circulación:

Datos: -Motor eléctrico-Engranajes cilindricos de dientes rectos.-Potencia Transmitida (HP)-Velocidad de entrada y salida-Relación de transmisión-Temperatura de operación 55°C

B. CONSIDERACIONES PARA ESCOGER ELGRADO DE ADITIVACION REQUERIDOLa selección del grado de aditivación depende delmayor ó menor grado de exposición al desgasteen que se vean envueltas por condiciones de di-seño de los engranajes, las superficies de losdientes de engrane, determinando así y en ordende menor protección a mayor protección, partien-do en primer lugar con el nivel de lubricidad natu-ral ó mejorada que provea el lubricante y siguién-dole con mayor protección el aditivo antidesgaste,el de extrema presión de carácter no activo y elde extrema presión de carácter activo respecti-vamente. El tipo de engranajes que demandan elmás severo nivel de protección al desgaste sonlos del tipo hipoidal y el menos severo el los cilín-dricos de dientes rectos.

TIPOS DE ENGRANAJES GRADO DE CALIDAD ACEITE RECOMENDADOADITIVACION

1. Engranajes rectos API GL 1 ó 2 Mineral puro ó turbina óhidráulico.

2. Helicoidales API GL 2 ó 3 Hidráulico ó motor óautomotriz ó engranajesindustriales.

Corona tornillo sinfín API GL 3 ó 4 Engranajes Industrialescon moderado EP

Hipoidales API GL 5 Engranajes Automotricescon automotriz máximo EP

NOTA: Salvo en casos en que los sistemas deengranajes se encuentran expuestos a contami-nación regular con humedad, se recomienda laselección de aceites con características tipocompound.



Solución:

- Paso Primero

- Potencia = 45CV x 0.98 = 44.1 CV (de 1 a 2) Pt (HP) = 44.1 CV x 0.9863 HP/CV – 43.5 HP

- Potencia transmitida de 3 a 4 43.5 HP x 0.98 Pt = 42.63 HP

- Velocidad de entrada n1 = 1.000 rpm (en motores eléctricos, asumir 1.700 rpm, cuando no se conozca)- Velocidad de salida n2 = 200 rpm.- Relación total de reducción = n1 / n2 = 1.000 / 200 = 5 = i

- Paso Segundo

En la escala inferior de la Figura 1, se ubica elvalor de Pt (43.5 HP), y en la de velocidad desalida el de 200 rpm. Se traza una recta que seprolonga hasta que corte la línea de pivote.

Sobre la escala superior se marca el valor de rela-ción total de reducción y se proyecta una línearecta hasta el punto antes marcado sobre la líneade pivote, en el punto de corte con la escala deviscosidad media se lee el valor de 72 cSt a 55°C.

Relación total de reducción.

1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55ºC *190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Línea de pivote

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000



2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

Relación total de reducción.

1.000 400 200 50 30 10 0

500 300 100 40 20 5

Viscosidad media del aceite en cSt a +55ºC *

190 170 150 130 110 90 70 50 30

180 160 140 120 100 80 60 40

Línea de pivote

1 3 5 20 40 100 300 500 2.000



2 4 10 30 50 200 400 1.000 3.000

A B

* : Si no se especifica temperatura del aceite, de lo contrario corregir la viscosidad a la temperatura real que por cuerpo radiante a la carcaza ylos ejes del reductor por efecto del calor emitido desde el proceso, transmiten al aceite bien sea aumentandola o disminuyendola en ºC



- Paso Tercero

Con el valor de 72 cSt y una temperatura mediade 55°C (131°F) se ubica el gráfico de la figura 1

el punto de corte de estos dos valores; dicho punto seencuentra cerca a la línea ISO 150

GRAFICO ASTM DE VISCOSIDAD-TEMPERATURA ESTANDAR PARALUBRICANTES INDUSTRIALES SHELL CASSIDAS HF, GL, CR, CHAIN,OMALAS RL 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 800

10.0005.0003.0001.6001.000

5003002001501008548302015

1098765

4

2

0

ISO800

680

460320

220

150100

68

46

VISCOSIDADCINEMATICACENTISTOKESLUBRICANTES CONKVI = 140 a 150



- Paso Cuarto

Por tratarse de un sistema de lubricación por cir-culación debe disminuirse el grado ISO enuno,por el cual: Grado ISO final = 100; y el grado de

aditivación correspondiente a un aceite API GL1ó 2, dadas las caracterísitcas demandadas porla lubricación de los sencillos engranajes con queestá construida esta caja reductora, los cualesson cilíndricos de dientes rectos.

VISCOSIDADCINEMATICACENTISTOKESLUBRICANTES CONKVI = 215 a 250

10.0005.0003.0001.6001.000

500300200150100

8548302015

10987654

2

0

ISO800680460320

220150100

684632GRAFICO ASTM DE VISCOSIDAD-TEMPERATURA ESTANDAR PARA

LUBRICANTES INDUSTRIALES SHELLTIVELA S 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 800




Los lubricantes para engranajes deben lubri-car, refrigerar, proteger y mantener la limpie-za.

Los aceites minerales y sintéticos son gene-ralmente preferidos para utilizarlos comolubricantes para engranajes. Las grasassemifluídas también pueden ser usadas encajas de engranajes pequeñas que operenintermitentemente y a baja velocidad.

La propiedad más importante requerida paraun lubricante de engranajes es una viscosi-dad adecuada. En general, la viscosidad ideales la mínima consistente con la lubricaciónapropiada de los dientes del engranaje.

Otras propiedades relevantes requeridasde lubricantes para engranajes son:

Un índice de viscosidad apropiado para quela viscosidad del lubricante permanezca den-tro de los límites aceptables a todas las tem-peraturas de operación del engranaje.

Propiedades antidesgaste adecuadas paraminimizar la fricción y el desgaste cuando seopera bajo cargas extremas.

Resistencia a la oxidación, anticorrosión y pro-piedades antiespumantes y buenadesmulsibilidad.

La selección de un lubricante adecuado estádeterminada por el tipo de engranaje y la ve-locidad. Los engranajes de baja velocidad re-quieren aceites de mayor viscosidad que losengranajes de alta velocidad. Los engrana-jes con alta carga necesitan aceites que con-tengan aditivos de extrema presión.

Las temperaturas ambiente y de operaciónde una caja de engranajes, sus característi-cas de carga y su método de aplicación dellubricante también necesita ser tenido encuenta cuando se selecciona el lubricanteadecuado.

Los lubricantes para engranajes abiertos fre-cuentemente necesitan funcionar en situacio-nes expuestas y se le debe colocar particularatención a su adhesividad, las propiedadesde transporte de carga y la habilidad paramantener las propiedades de lubricación encondiciones ambientales adversas.



Sección TresFALLAS EN ENGRANAJES

1- Falla en los materiales2- Condiciones de operación3- Desalineamiento4- Corrosión5- Lubricación deficiente – contaminación

Cómo Establecer la Causa de una Falla ?

1- Recomendaciones del fabricante del equipo?carga, velocidad, temperatura?

2- Lubricación?Tipo y viscosidad correcta?Está el lubricante limpio,seco y libre de contaminación?Es el suministro de lubricante adecuado - nivelbajo o alto?Está la eficiencia de la lubricación siendo afectada por aireación, espuma, ...?

3- Historia de operación del equipo?Qué factores han cambiado?

Factores que Infuencian la formación de es-puma

• Contaminación.• Diseño del equipo.• Propiedades químicas del fluido.• Inhibidores de espuma.



CLASIFICACION DE LAS FALLAS EN ENGRANAJES

Fallas de los Engranajes

Daños Superficiales Fracturas de Dientes

Picado Barrido Cedencia Plast. Desgaste

Fractura x Impacto Fractura x Fatiga Otras

Desg. Abrasivo Sobracarga Desgaste Corrosivo



FALLAS EN LOS DIENTES DELOS ENGRANAJES

• Fatiga Superficial• Picadura Inicial o Pitting• Picadura destructiva• Descostrado

• Desgaste y Rayadura

• Deformación plástica o por sobrecarga

• Ruptura de dientes

• Otros procesos de falla

Pitting - Picadura

1 El Pitting es una forma compleja de falla causada por la acción de rodadura y deslizamiento durante el engrane de los dientes.

2 El Pitting ocurre por la deformación y tensión

repetida en la superficie de los dientes, lo cualcausa grietas de fatiga.

3 El lubricante puede entrar en las grietas y sercomprimido por los movimientos subsiguientes, propagando la grieta.

4 Las tensiones o esfuerzos que causan el Pittingtienden a estar localizadas alrededor de puntos calientes o inclusiones en las superficiesde los dientes.

5 Los engranajes modernos tienen mínimas imperfecciones superficiales, por lo tanto un escaso Pitting ocurre especialmente cerca de lalínea pitch.

6 Las sobrecargas pueden causar serios dañossuperficiales en forma de Pitting destructivo,conduciendo a vibración excesiva y ruido.

7 El Pitting extensivo conocido como flaking ospalling (astillado) es más común en engranajes endurecidos.

Métodos para prevenir el Pitting

1 Reducir las cargas sobre los engranajes o modificando su diseño, por ejemplo alterando eldiámetro, el ancho de los dientes o el númerode dientes.

2 Usar componentes de acero con tratamientostérmicos de endurecimiento superficial para reducir las inclusiones.

3 Mejorar el acabado superficial de los dientes



(material pulverizado o pulido) para limitar eldesarrollo de grietas.

4 Incrementar la viscosidad del lubricante y asegurar su enfriamiento y limpieza. La contaminación con agua y partículas abrasivas promueve el Pitting.

5 Lubricación adecuada.

Extensive Pitting - Flaking or Spalling

Scuffing - (Scoring)

1 El Scuffing o desgaste adhesivo ocurre cuando las cargas son tan altas que la película lubricante se rompe y hay contacto metal - metal.

2 El metal es transferido de una superficie yarrastrado a través de los dientes.

3 El pie y la raíz de los dientes son las partesmás afectadas,mientras que la línea pitch esescasamente tocada.

4 El Scuffing debe distinguirse del scratching debido a la abrasión, que tiene una aparienciasimilar pero origen diferente.



Prevención del Scuffing

1 Operar con menor carga.

2 Uso de lubricantes EP.

3 Mejorar el acabado superficial.

4 Incrementar la velocidad de operción.

5 Enfriamiento.

Desgaste abrasivo

1 Resulta del transporte de partículas abrasivasen la película lubricante, que pueden quedaratrapadas entre los dientes de los engranajes.

2 Las partículas abrasivas provienen del medioambiente o de otros tipos de falla como elPitting.

3 El desgaste abrasivo depende de la naturaleza y tamaño de las partículas contaminantes.

Prevención del desgaste abrasivo

1 Engranajes endurecidos en su superficie.

2 Mantener sellos de aceite herméticos.

3 Venteos o respiraderos con filtros.

4 Lubricantes de alta viscosidad.

5 Cambiar el aceite periódicamente y filtrarlo ensistemas de circulación.

6 Hábitos de limpieza durante el mantenimiento.



Desgaste por sobrecarga

1 El desgaste destructivo ocurre a bajas velocidades y altas cargas.

2 Bajo estas condiciones, la carga rompe la película lubricante pero la temperatura no es suficiente para provocar la soldadura de los metales en contacto y causar el siffing.

3 Este desgaste afecta a casi toda la superficiede los dientes, excepto en la línea pitch.

4 Poco común en engranajes endurecidos.

Desgaste corrosivo

1 El desgaste corrosivo es relativamente pococomún.

2 Se caracteriza por la presencia de un gran número de muy pequeños huecos distribuidos sobre toda la superficie de trabajo del diente.

3 Causado por los productos ácidos generadosen la oxidación del aceite o por su contaminación con agua (humedad).

4 Partículas metálicas en el aceite catalizan laoxidación.

Plastic yielding/ Deformación porsobrecarga



Fractura por impacto

1 La fractura estática se presenta cuando losdientes se rompen después de solo unos pocos ciclos de muy altas cargas.

2 El diente que sufre fractura por impacto se caracteriza a menudo por la presencia de unaondulación en el área donde fué comprimido.Esto se debe a una deformación plástica severa.

3 La superficie de fractura tiene una aparienciafibrosa, uniforme y gruesa, y no hay signos dedaño progresivo.

Fractura por fatiga

1 Esta falla es causada por sobrecarga repetidasobre un diente.

2 El diente es similar a una viga voladiza que essoportada por uno de sus extremos. La cargaactúa hacia la punta del diente y el máximoesfuerzo ocurre en la raíz.

La probabilidad de falla por fatiga puede ser mi-nimizada:

1 Reduciendo la carga sobre el engranaje.

2 Incrementando el tamaño del diente o el ancho de la cara.

3 Incrementando el diámetro del engranaje.

4 Incrementando el radio de la raíz.

5 Tecnología de fabricación.

3 Sobrecargas repetidas inician las grietas en laraíz que se extienden en uno o más dientes.

4 Algunas veces se reconoce por marcas elípticas sobre la superficie fracturada, que salendesde el punto en la raíz donde se originó lafalla.



Otras causas de fractura

Fractura por desalineamiento

La falla se origina en el extremo final de losdientes y tiende a seguir una línea diagonal.

El desalineamiento se presenta a menudo porproblemas con los cojinetes del eje.

Esta falla es más común en engranajeshelicoidales y cónicos.



Registro de Pitting (picado) obtenido con una cinta adhesivatransparente y un agente de marcación

EXAMINANDO DIENTES DE ENGRANAJE

Registro de Scuffing (gripado) o desgaste por fricción adhesivaobtenido con una cinta adhesiva transparente y un agente de

marcación

Registro de Scuffing (gripado) en la parte de dedendum localizado,e insipiente iniciación de desgaste abrasivo en la zona de adendum,

obtenido mediante el método de impresión por vaciado de resina.

Lubricantespara Sistemas Hidráulicos

EL TUTOR DE ACEITES SHELLMódulo Cinco

Contenido

Principios de hidráulica

Hidrostática Elemental

Circuito hidráulico simple

Fluidos hidráulicos

Bombas

Clasificación y tipos de bombas

Actuadores hidráulicos

Motores hidráulicos

Válvulas

Depósitos

Ventajas de los sitemas hidráulicos

Resumen

Resumen esquemático de fallas en sistemashidráulicos

Transmisión automática

Fluido para transmisiones automáticas

Resumen

Sección Uno

Sección Dos

Sección Tres

Fluidos hidráulicos

Funciones de los fluidos hidráulicos

Propiedades requeridas por los fluidos hidráulicos

Selección de un fluido hidráulico

Clasificación de aceites hidráulicos minerales

Fluidos hidráulicos ininflamables

Clasificación de aceites fluidos resistentes al fuego

Mantenimiento del fluido

Especificaciones de los fluidos hidráulicos

Pruebas para los fluidos hidráulicos

Averías en los mandos hidráulicos

Limpieza de sistemas hidráulicos y fluidos delubricación

Estandares de limpieza

Método de extensión de la vida

Selección nivel de limpieza

Niveles de contaminación

Construcción de los filtros tipo V-Pack

Como conseguir un nivel de limpieza determinado

Grados de filtración y de filtros

Limites de correlación entre "Beta" y sistemas delimpieza y "Capacidad de suciedad" y vida de servicio

Cambios estructurales del filtro por el flujo o la presión

Montaje de los filtros según nivel de limpieza requerido

Montajes y ubicación de los componentes para controlde contaminación

Mantenimiento de los sistemas de limpieza

Indicadores de condición de fliltro

Como seleccionar el filtro de la medidacorrecta

Lavado de sistemas nuevos ó reconstruídos

Vida de servicio del elemento

Monitoreo niveles de limpieza

Mantenimiento proáctivo



Explicar la aplicación de la ley dePascal en la operación de sistemashidráulicos.

Describir los principales tipos debombas usados en sistemashidráulicos.

El término hidráulica se usó originalmente parareferirse a cualquier aplicación en ingeniería, delas propiedades de los líquidos y especialmentedel agua. Hoy en día la palabra generalmente serefiere al uso de líquidos para la transmisión deenergía.

La operación básica de un sistema hidráulico estáilustrada en el diagrama a continuación que mues-tra un gato simple. En este aparato, el pistón deuna bomba pequeña es usado para hacer presiónsobre un líquido, la presión es transmitida a travésdel líquido que llena el sistema a un cilindro en elcual un pistón más grande tiene una carga. A me-dida que la fuerza en el pistón pequeño aumenta,la presión se incrementa hasta ser mayor que lade la carga.

Sección UnoLos sistemas hidráulicos son muy usados en laindustria para la transmisión y el control de poten-cia. Estos se comparan con sistemas eléctricosy mecánicos pero tienen la ventaja de ser com-pactos, confiables y buenos para multiplicar la fuer-za. La primera sección de este Módulo pretendedarle a Usted un conocimiento de los principiosbásicos de hidráulica y describe los componentesmás importantes de un sistema.

Cuando usted halla estudiado la información clavede esta sección, usted podrá:

Explicar el significado del términohidráulico.

Describir un gato hidráulico simple yexplicar cómo trabaja.

Especificar los principalescomponentes requeridos en un sistemahidráulico, describir sus funciones yexplicar como trabajan.

Enumerar las ventajas que lossistemas hidráulicos tienen sobre losmétodos de transmisión de potenciaeléctricos y mecánicos.

Demostrar la versatilidad de sistemashidráulicos por medio de ejemplos.

Diferenciar entre los términos hidráulica, hi-drostática, hidrodinámica e hidrocinética. Bomba Cilindro

Carga



Un aspecto crucial del anterior sistema es que con-vierte una fuerza pequeña en una mucho mayor.La fuerza aplicada al pistón pequeño es amplifica-da por el pistón más grande según su relación detamaños.

Por ejemplo, una fuerza de 10 Newtons aplicada aun pistón con un área de 1 cm2, producirá una fuer-za total de 1000 Newtons sobre un pistón de 100cm2.

controlar el movimiento hacia arriba de la carga, yuna válvula de seguridad de presión para descar-gar la presión y controlar el movimiento hacia aba-jo.

En este sistema, entre más rápido se trabaje labomba, más rápido se levantará la carga una vezse haya acumulado suficiente presión en el siste-ma.

La velocidad de movimiento de la carga dependedel volumen de fluido alimentado al cilindro.

El aparato hidráulico simple mostrado, debe sermodificado para producir un sistema en el cual seaposible controlar la dirección del movimiento, suvelocidad y la fuerza transmitida.

Un sistema operativo puede lograrse introducien-do un depósito de fluido para el sistema, dos válvu-las sin retorno para dirigir el flujo del fluido y

Sistema hidraúlico práctico

Bomba Válvula dePresión

Depósito

VálvulaAntiretorno

Carga



Hidrostática elemental

La hidráulica es una rama del área de la mecánicade fluidos que estudia el comportamiento de flui-dos estáticos y móviles. La mecánica de fluidosestáticos se llama HIDROSTATICA. Cuando elsistema es accionado por una fuerza aplicada aun líquido contenido en un recipiente cerrado se ledenomina SISTEMA HIDROSTATICO. Siendo lapresión la fuerza aplicada por unidad de superficie.Mientras que el estudio de los fluidos en movimientose llama HIDRODINAMICA, un sistema hidráulicoque utiliza el impacto o energía cinética del líquidopara transmitir energía se llama: SISTEMAHIDRODINAMICO o HIDROCINETICO.

En los sistemas hidráulicos que vamos a estudiar,la energía se transfiere por la transmisión de pre-sión a través de un fluido. La velocidad a la cual semueve el fluído es pequeña por lo cual los siste-mas se pueden considerar hidrostáticos. (en sis-temas hidrodinámicos verdaderos, la energía estransmitida por el movimiento de un fluido. Un ejem-plo simple es la rueda hidráulica, Sistemashidrodinámicos también pueden describirse comohidrocinéticos).

Bomba

Carga

Máquinas hidráulicas tales como el gato simpledescrito anteriormente, funcionan porque los líqui-dos poseen dos propiedades básicas, son más oprincipio se llama la Ley de Pascal.

Cuando una fuerza F se aplica a un fluido encerra-do, por medio de una superficie con área A se creauna presión P en el fluido.

La fuerza, el área y la presión se relacionan con laexpresión: P=F/ A



Ya que, según la Ley de Pascal, la presión actúaigual y simultáneamente en todas las direcciones,el tamaño y la forma del

contenedor no importan.

Eso significa que una pequeña carga sobre un áreapequeña puede soportar una carga mayor sobreun área mayor. Por ejemplo, una fuerza (F1) de 10Newtons aplicada a un área (A1) de 1 cm2 creauna presión P de:

P=F1 / A1= 10N / 1cm2=10N / cm2= 10 bar

Esta presión aplicada a un área (A2) de

100 cm2, produce una fuerza (F2) de:

F2= PXA2 o 10 bar x 100 cm2 o 1000 Newtons.

La multiplicación de fuerza no es una cuestión deobtener algo por nada. El pistón grande se muevesolamente por la acción del líquido desplazado porel pistón pequeño, lo que hace que la distanciaque recorre cada pistón sea inversamente propor-cional a su superficie. Lo que se gana en fuerza sepierde en distancia o velocidad.

Fuerza, F1

Area, A

PresiónPresión

Fuerza, F2

Area, A Area, A 22

10kg 1000kg

Area, A

p = FA

- - - -

2. 10 pulgadas cúbicas de líquidomoverán sólamente 1 pulgadaal pistón grande(10 pulg. cuadradas x 1 pulg. = 10 pul. cúbicas)10 pulg.2

10 #

10 pulg.

3. La energía transferida aquí es igual a 10 libras x 10 pulgadas o 100 pulg. libras

4. La energía transferida aquí también es 100 pulg. libras (1 pulg x 100 libras = 100 pulg.100 pulg. libras)

- - - - - - - -

100 #

10 pulg.2

1. Moviendo un pequeño pistón de 10 pulgadas desplazará10 pulgadas cúbicas de líquido(1 pulg. cuadrada x 10 pulg = 10 pulgadas cúbicas)

10 pulg.



UN CIRCUITO HIDRAULICO SIMPLE

Actuador Hidráulico

Válvula de Control

Bomba

Válvula de Seguridad

Depósito

Carga

Los sistemas hidráulicos no son unafuente de potencia. La fuente de po-tencia es un motor eléctrico u otro tipode motor que acciona la bomba.

En la práctica, la mayoría de los sis-temas hidráulicos tienen más refina-mientos.

Estel diagrama es un sistema típico

Una bomba operada continuamente,generalmente por un motor eléctrico,succiona fluido del depósito.

El fluido es alimentado a un actuadoro motor hidráulico a través de una lí-nea de presión, el fluido opera el equi-po para el cual está diseñado el siste-ma hidráulico. En el diagrama elactuador es simplemente un cilindroque contiene un pistón móvil. Una vál-vula de control dirige el fluido a un ladodel pistón hasta que, al final de su ca-rrera, la válvula cambia de posición ydirige el fluido al otro lado del pistón.

La velocidad del movimiento del pistónse puede controlar incluyendo un re-gulador en el circuito para regular lavelocidad de flujo al cilindro.

El fluido desplazado por el actuador, a



medida que el pistón se mueve, es devuelto al de-pósito.

Un sistema de escape esta incluido en el circuitopara proteger el sistema. Este opera una válvulaque se abre para descargar cualquier presión ex-cesiva que pueda acumularse en el sistema. Estopermite que la bomba se mantenga funcionandocuando el actuador hidráulico no está siendo usa-do, en vez de apagar y prender el sistema conti-nuamente.

Un filtro adecuado es siempre incluido en el circui-to hidráulico para remover impurezas sólidas en elfluido.



FLUIDOS HIDRAULICOS

El componente más importante de cualquier siste-ma hidráulico es el fluido que contiene.

Los primeros equipos hidráulicos utilizaban agua,la cual es aún usada como medio en algunos sis-temas muy grandes como esclusas, donde el lí-quido puede ser desechado una vez usado. Flui-dos a base de agua son también usados para ope-rar equipos hidráulicos en lugares como fundicio-nes y minas de carbón donde existe riesgo de in-cendio.

Sin embargo, la mayoría de los fluidos hidráulicosusados hoy en día están basados en aceites mi-nerales. Los aceites minerales satisfacen el re-quisito primario de un fluido hidráulico; La habili-dad de transmitir presión bajo un rango amplio detemperatura. Además, tienen la gran ventaja quepueden lubricar las partes móviles del circuito hi-dráulico y protegerlas contra la corrosión. Sin em-bargo, los aceites minerales puros no pueden lle-var a cabo adecuadamente todas las funcionesrequeridas en un fluido hidráulico. Por lo tanto, lamayoría de éstos contienen aditivos apropiadospara reforzar sus propiedades.

Las propiedades requeridas en fluidos hidráulicosy la naturaleza de los aditivos que contienen, sediscuten con más detalle en la segunda secciónde éste módulo.



BOMBAS

Todo sistema hidráulico incluye una bomba. Su fun-ción consiste en transformar la energía mecánicaen energía hidráulica, impulsando el fluido hidráuli-co en el sistema.

Características de las bombas

Las bombas se clasifican normalmente por su pre-sión máxima de funcionamiento y por su caudalde salida en litros/minuto ó galones/minuto a unavelocidad de rotación determinada.

Valores nominales de la presión

El fabricante determina la presión nominal y estábasada en una duración razonable en condicionesde funcionamiento determinadas. Es importanteanotar que no hay un factor de seguridad normali-zado correspondiente a esta estimación. Trabajan-do a presiones mayores se puede reducir la dura-ción de la bomba, causar daños serios y ocasio-nar fallas.

Desplazamiento

Es el volumen de líquido transferido en una revolu-ción, es igual al volumen de una cámara multipli-cada por el número de cámaras que pasan por elorificio de salida durante una revolución de la bom-ba.

El desplazamiento se expresa en centímetros cú-bicos por revolución. La mayoría de las bombastienen un desplazamiento fijo que sólo puedemodificarse sustituyendo ciertos componentes.

En algunas bombas es posible variar las dimen-siones de la cámara de bombeo por medio de con-troles externos, variando así su desplazamiento.En ciertas bombas de paletas no equilibradas hi-dráulicamente y en muchas bombas de pistonespuede variarse el desplazamiento desde cero has-ta un valor máximo teniendo algunas la posibili-dad de invertir la dirección del caudal cuando elcontrol pasa por la posición central o neutra.

Caudal

Una bomba viene caracterizada por su caudal no-minal en galones por minuto; en realidad puedebombear más galones por minuto en ausencia decarga y menos a su presión de funcionamientonominal.

Tres tipos de bombas son los más comúnmenteusados; de engranajes, de aspas o paletas y depistón. Los principios de operación de estos tiposde bombas se explican a continuación. Mas deta-lles acerca de tipos particulares de bombas se danen la información suplementaria.



CLASIFICACION DE LAS BOMBAS

Bomba

Hidróstaticas odesplazamientopositivo

Cinéticas

Reciprocantes

Rotativas

Centrífugas

De hélice

Especiales

De pistón

De diafragma

De chorro(eyector reforzador)

Transportadoras de gas

Ariete hidráulico

Electromagnéticas

De engranes

De alabes

De tornillo



Bombas cinéticas o hidrodinámicas

Estas bombas, también llamadas de desplazamien-to no positivo, se usan principalmente para trans-ferir fluidos donde la única resistencia que se en-cuentra es la creada por el peso del mismo fluido yel rozamiento.

La mayoría de este tipo de bombas funciona me-diante la fuerza centrífuga, según la cual el fluido,al entrar por el centro del cuerpo de la bomba, esexpulsado hacía el exterior por medio de un impul-sor que gira rápidamente. No existe ninguna sepa-ración entre el orificio de entrada y de salida, y sucapacidad de presión depende de la velocidad derotación.

Se utilizan muy poco en los sistemas hidráulicosactuales. Aunque estas bombas suministran uncaudal uniforme y continuo, su desplazamientodisminuye cuando aumenta la resistencia, es po-sible bloquear el orificio de salida estando la bom-ba en funcionamiento.

Bombas hidrostáticas o dedesplazamiento positivo

Estas bombas suministran una cantidad determi-nada de fluido en cada carrera, revolución o ciclo.Su desplazamiento, exceptuando las pérdidas porfugas, es independiente de la presión de salida,

lo que las hace muy adecuadas para la transmi-sión de potencia.

Bombas de engranajes

Suministran caudal transportando el fluido entre losdientes de dos engranajes bien acoplados. Soncompactas, mecánicamente sencillas, y relativa-mente baratas.

Son adecuadas para sistemas a baja presión queoperan a bajas tasas de flujo y son usadas co-múnmente en aplicaciones móviles pequeñas comoexcavadoras.

Bomba de Engranajes

El impulsor dafuerza centrífugapara ocasionar laacción bombeadora

Salida

Entrada

Propulsor

Entrada

El flujo axial es creado por elpropulsor rotatorio Tipo eje(propulsor)

Tipo centrífuga (impulsor)

Difusor

Impulsor

eje

Salida

Hojas delimpulsor

Succión

Descarga 2. El fluido esatrapado en losespacios de los

dientes y lacubierta y estransportado

dentro de la bomba

3. El fluido esforzado hacia afuera de la bombaa medida que losdientes engranande nuevo

1. El fluido es succionado del depósito



La bomba de engranajes externa está com-puesta de un par de engranajes que rotan dentrode una cubierta. Un eje externo mueve un engra-naje y este a su vez mueve el otro en direcciónopuesta, creando un vacío parcial en la cámara deentrada de la bomba. A medida que estos rotan, elfluido es succionado de un lado, entrando en lacubierta y finalmente descargando en el otro.

La bomba de engranajes interna es más com-pacta que la bomba de engranaje externa. En esta,un eje externo opera un engranaje interno el cualrota dentro de un engranaje externo a él y que lohace girar en la misma dirección. El fluido que essuccionado desde el depósito a medida que losengranajes se desengranan, se lleva a los espa-cios entre los dientes y es forzado hacia afueracerca del punto donde los dientes se engranan denuevo.

Bomba de tornillo

Es un modelo mejorado de la bomba de engranajeque puede producir presiones y tasas de flujo másaltas. Este tipo de bomba transporta fluidos pormedio del movimiento de tres tornillos engranados.

1. Un tornillo interno hacejuego con otros dosextrem os a él haciéndolosgirar en la dirección opuesta2. El fluido es transportado através de los espacios entrelos dientes externos y elinterno

3. El fluído es forzadohacia afuera de la bombaa medida que los dientesengranan de nuevo

1. El fluído essuccionado deldepósito

2. El fluído esatrapado enlos espaciosde losdientes y lacubierta y estransportadodentro de labomba



Bomba de paletas

Las bombas de aspas o paletas son populares porser compactas y pueden descargar más altos vo-lúmenes de fluido que las bombas de engranaje.

El principio de funcionamiento de la bomba es unrotor ranurado que está acoplado al eje deaccionamiento y gira dentro de un anillo ovalado,dentro de las ranuras del rotor están colocadas laspaletas, que siguen la superficie interna del anillocuando el rotor gira. La fuerza centrífuga y la pre-sión aplicada en la parte inferior de las paletas lasmantiene apoyadas contra el anillo. Las cámarasde bombeo se forman entre las paletas, rotor, ani-llo y las dos placas laterales.

Un vacío parcial se crea a la entrada de la bomba amedida que va aumentando el espacio comprendi-do entre el rotor y el anillo. El aceite que entra eneste espacio queda encerrado en las cámaras debombeo y es impulsado hacia la salida cuando ésteespacio disminuye. El desplazamiento de la bom-ba depende de la anchura del anillo, del rotor y dela separación entre los mismos. Existen dos tiposde bombas de paletas: De diseño no equilibrado yde diseño equilibrado.

Bomba de paletas de diseño noequilibrado

En este tipo de bomba no equilibrado hidráulica-mente el eje está sometido a cargas laterales, pro-cedentes de la presión que actúa sobre el rotor.Este tipo de diseño se aplica principalmente a lasbombas de caudal variable. El desplazamiento deesta bomba puede variar mediante un control ex-terno, tal como un volante o un compensador hi-dráulico. El control desplaza el anillo haciendo va-riar la excentricidad entre éste y el rotor, reducien-do o aumentando así las dimensiones de la cáma-ra de bombeo.

Bomba de paletas de diseño equilibrado

3. Y es descargadocuando el espacio

disminuyePaletas

2. Es llevado alrededor del anillo en lacámara bombeadora

Cámarabombeadora

Eje

Salida

1. El aceite entra cuandoel espacio entre el anilloy el rotor aumenta

Armadura

Rotor

Superficie del anillo de levasUna carga lateral esejercida en el balero acausa de la presión

Excentricidad

Entrada



Bomba de paletas de diseño equilibrado

En este diseño el anillo es elíptico en vez de sercircular, lo que le permite utilizar dos conjuntos deorificios internos. Los dos orificios de salida estánseparados entre sí por 180°, de tal forma que lasfuerzas de presión sobre el rotor sé cancelan, evi-tándose así las cargas laterales sobre el eje y loscojinetes. El desplazamiento de la bomba equili-brada hidráulicamente no puede ajustarse aunquese dispone de anillos intercambiables, con elipsesdistintas, haciendo así posible modificar una bom-ba para aumentar o disminuir su caudal.

Bomba de pistón en línea

Las bombas de pistón pueden generar presionesmucho más altas y producir tasas de flujo máselevadas que las bombas de engranaje y de pale-tas. Se usan comúnmente en aplicaciones móvi-les grandes y estáticas.

La bomba de pistón en línea es el diseño más sim-ple. En esta bomba un pistón es desplazado haciaarriba y hacia abajo dentro de un cilindro graciasal movimiento de una barra impulsada a su vez porun cigüeñal rotatorio. Durante la carrera hacia aba-jo del pistón, el fluido es atraído dentro del cilindroa través de una válvula en el punto de entrada. Elfluido es expulsado por una válvula de salida cuandoel pistón hace su carrera hacia arriba.

EntradaAnillo excéntrico

Salida

Eje impulsor

EntradaRotor

Los orificios de presiónopuestos cancelan las

cargas laterales en el eje

SalidaRotación

Rotación

Paleta



Bomba de pistón radial

Los pistones se mueven dentro de cilindros dis-puestos en estrella alrededor del eje rotatorio. Eleje esta instalado hacia un lado dentro de un anillofijo para que al rotar, los pistones se muevan ha-cia adentro y hacia afuera de sus cilindros. El flui-do es atraído hacia adentro y bombeado hacia afue-ra de los cilindros a través de canales que atravie-san el centro del eje.

Bomba de pistón axial

Tiene varios pistones dispuestos alrededor del ejede un bloque de cilindros.

Los pistones etán unidos al plato colocado en án-gulo con el bloque para que mientras se mueve elplato, los pistones se muevan hacia adentro y ha-cia afuera de sus cilindros, succinando y expul-sando el fluido.

2. A medida queel pistón semueve haciaabajo en elcilindro, el fluidoes succionado

Pistón

1. Mientras eleje rota hacia

un lado en elanillo lospistones sonforzados haciaadentro de suscilindros

3. Cuando elpistón se

mueve haciaarriba en elcilindro en elfluido es

forzado haciaafuera de la

bomba

Entradadel fluido

Salidadel fluido

1. El giro del eje causala rotación de lospistones

2. El pistón al bajarsucciona el fluido

3. Cuando el pistónsube es forzado hacia elpuerto de salida



ACTUADORES HIDRAULICOS

El actuador hidráulico es el componente del siste-ma donde se produce el trabajo mecánico por laacción del fluido hidráulico.

Los actuadores se clasifican según el tipo de tra-bajo que realizan en: Actuadores lineales, tam-bién llamados cilindros hidráulicos, que producenel movimiento en línea recta y actuadoresrotatorios o motores hidráulicos, que realizanel trabajo en forma rotatoria.

La velocidad de desplazamiento del actuador de-pende de su tamaño y del caudal que se le envía.

Los Cilindros hidráulicos se clasifican como:

a. De simple o de doble efecto.b. Diferenciales y no diferenciales.

Las variaciones incluyen pistón liso y pistón convástago, siendo este sólido o telescopico.

A continuación examinaremos los tipos deactuadores más comunes.

Cilindro tipo buzo

Es tal vez el actuador más sencillo. Tiene una solacámara donde el flujo ejerce fuerza en una soladirección.

La mayoría de estos cilindros se montan vertical-mente y el retorno se efectúa por acción de grave-dad. Son adecuados para trabajos donde se

Cilindro tipo buzo

requieren carreras largas como elevadores y gatospara automóviles.

Cilindro con resorte de retorno

El pistón es movido contra el resorte. Cuando lapresión es liberada el resorte regresa el pistón asu posición original.

Carga

de labomba

Avance

CargaSímbolo

altanque

Regreso

Cilindro con resorte de retorno



Carga Carga

De labomba

Salida altanque

De labomba

Avance del cilindro Regreso del cilindro

Salidaaltanque

Cilindro telescópico

Permite una carrera más larga en el cilindro. Seemplea cuando la longitud comprimida tenga queser menor que la obtenida con un cilindro estándar.Pueden utilizarce hasta cuatro o cinco camisas.La mayoría de estos cilindros son de simple efec-to pero también los hay de doble efecto, es decirque pueden hacer trabajo en las dos direcciones,dependiendo donde está aplicada la fuerza hidráu-lica.

Cilindro estándar de doble efecto

Llamado así debido a que es accionado por el flui-do hidráulico en ambas direcciones, lo que signifi-ca que puede ejercer fuerza en cualquiera de losdos sentidos del movimiento. Se clasifica tambiéncomo cilindro diferencial, por tener áreas des-iguales, sometidas a presión durante los movimien-tos de avance y retorno. Esta diferencia de áreases debida al área del vástago. En estos cilindros elmovimiento de avance es más lento que el de re-troceso, pero este puede ejercer una fuerza ma-yor.

Carga

Avance

Carga

Regreso

de la bomba Retorno al tanqueCilindro tipo telescópio

Cilindro estándar de doble efecto



Cilindro sincronizado

También llamado de doble vástago, son cilindrosde doble efecto pero no diferenciales ya que tienenáreas iguales a ambos lados del pistón, estos ci-lindros suministran velocidades y fuerzas igualesen ambas direcciones. Se utilizan donde es venta-joso acoplar una carga a cada uno de los extre-mos del vástago o cuando se requiere que la velo-cidad en los dos sentidos del movimiento sea igual.

Cilindro sincronizado



Es el nombre que se da ge-neralmente a los actuadoreshidráulicos rotatorios.

Su construcción es muy pa-recida a la de las bombas. Envez de impulsar el fluido comohacen aquellas, son impulsa-dos por éste y desarrollan unpar (fuerza de giro) y un

movimiento continuo de rota-ción. Existen diferentes tiposde ejemplo motores hidráuli-cos: de engranajes, de pale-tas, de pistón en línea, de pis-tón en ángulo etc.

MOTORES HIDRAULICOS

3. La unión universal mantiene laalineación para que el eje y lasección del cilindro siempregiren juntos

4. El aceite es llevado en eldiámetro del pistón a la salida y esforzado hacia afuera cuando elpistón es regresado hacia adentropor la brida de la flecha

A la entrada

A la salida

1. El aceite a la presiónrequerida en la entrada causaun empuje en los pistones

2. El empuje del pistón contra labrida de la flecha motriz da comoresultado un torque en el eje

Block de cilindros

5. Por lo tanto el desplazamientodel pistón y la capacidad detorsión dependen del ángulo



VALVULAS

Válvulas de control

Las válvulas son usadas en circuitos

hidráulicos para controlar la presión de operación(la que determina la carga que puede ser movida),el volumen de flujo

(el que determina la velocidad de

desplazamiento de la carga) y la dirección del flujo(que determina la dirección del movimiento).

Válvulas direccionales

Las válvulas direccionales, como su nombre lo in-dica, se usan para controlar la dirección del cau-dal. Aunque todas realizan esta función, las válvu-las direccionales varían considerablemente enconstrucción y

funcionamiento. Se clasifican, según sus caracte-rísticas principales en:

Tipo de elemento interno. Obturador (pistón o esfera), corredera rotativa odeslizante.

Métodos de actuación. Levas,émbolos, palancas manuales,mecánicos, selenoides eléctricos,

presión hidráulica y otros incluyendocombinaciones de éstos.

Número de vías. Dos vías, tres vías.Cuatro vías, etc.

Tamaño nominal de las tuberíasconectadas a la válvula o a su placabase, o caudal nominal.

Conexiones. Roscas cónicas, roscascilíndricas, bridas y placas bases.

Válvulas de posición definida

La mayoría de las válvulas direccionales industria-les son de posición definida.

Es decir que controlan el paso del caudal abriendoo cerrando pasajes en posiciones definidas de laválvula



Válvulas antirretorno

Estas válvulas pueden funcionar como control di-reccional o como control de presión. En su formamas simple esta válvula no es más que una válvu-la direccional de una sola vía. Permite el pasolibre del aceite en una dirección y lo bloquea en elotro.

Válvulas antirretorno en línea

Llamadas así porque el aceite fluye a través de lasmismas en línea recta. El cuerpo de esta válvulasé rosca directamente a la tubería y está mecani-zado para formar un asiento para un pistón cónicoo una bola. Un muelle ligero mantiene el pistón ensu asiento permitiendo el montaje de la válvula encualquier posición. En la posición de paso libre elmuelle cede y la válvula se abre a una presión de-terminada.

Aunque admiten presiones de hasta 210 kg/cm2.estas válvulas no son recomendables para aplica-ciones en que puedan verse sometidas a caudalesde retorno de gran velocidad.

Válvulas antirretorno

Válvulas antirretorno en línea

Asiento Balín (o pistón)

Entrada

Es permitido flujo librecuando se desasienta el balín

Flujo obstruido cuando seasienta la válvula

Pistón o cabeza móvil Resorte

Flujo libre

SalidaEntrada

Cuerpo No Flujo



Válvulas antirretorno en ángulo recto

Debe su nombre a que el aceite fluye a través deella formando un ángulo recto.

Su capacidad de caudal está comprendido entre12 y 1200 lts./min. con una amplia gama de pre-siones de abertura.



Válvulas de 2 y 4 vías

Su función básica es dirigir el caudal deentrada a cualquiera de los dos orificiosde salida. Según la figura el caudal delorificio P (bomba) puede ser dirigido acualquiera de los dos orificios de salidaA y B.

En la válvula de 4 vías el orificio alternoestá comunicado a tanque permitiendoel retorno del caudal al depósito. Mien-tras que en la de 2 vías este orificio estábloqueado y el orificio a tanque sirve so-lamente como drenaje de las fugas inter-nas de la válvula. La mayoría de estasválvulas son del tipo de corredera desli-zante, aunque existen válvulas rotativasque se usan principalmente para pilotajes.Se fabrican en modelos de dos o tresposiciones.

La de tres posiciones tiene una posicióncentral o neutra. Los métodos deaccionamiento incluyen palancas manua-les, levas, selenoides, conexiones me-cánicas, muelles, presión piloto y otrossistemas.

Direcciones del fluído en válvulas de 2 y 4 vías

Bombaorificio ‘‘P”

Cilindro orificio

Símbolosgráficos

A

P

Válvulas de cuatro vías

Dos rutasde flujo

Válvulas de dos vías

Cuatrorutas de

flujo

A

P

P T

A B

A B

T

A

B

P

P

Tanqueorificio

“P”

P

B

B

Cilindro orificio

‘‘A”

‘‘B”



Servoválvulas

Una servoválvula es una válvula direccional de infi-nitas posiciones, que ofrece la

característica adicional de controlar tanto la canti-dad como la dirección del caudal. Cuando se ins-tala con los dispositivos de realimentación adecua-dos, consigue controles muy precisos de la posi-ción, velocidad y aceleración de un actuador.

La servoválvula mecánica o válvula

seguidora ha sido utilizada durante varias déca-das. La servoválvula electrohidráulica es más re-ciente en la industria.

Servomecánico

Un servo mecánico es esencialmente un amplifi-cador de fuerza. Utilizado para controlar una posi-ción. La figura muestra esquemáticamente el dis-positivo.

La palanca de control u otro acoplamiento mecáni-co se conecta a la corredera de la válvula. El cuer-po de la válvula está unido a la carga y se muevenconjuntamente. Cuando se actúa la corredera, elfluido se dirige al cilindro o pistón para mover lacarga en la misma dirección en que la correderaes actuada. El cuerpo de la válvula “sigue“ así a lacorredera. El fluido continúa pasando hasta que elcuerpo se centra con la corredera. El resultado esque la carga siempre se mueve a una distanciaproporcional al movimiento de la corredera.

Cualquier tendencia a desplazarse más allá inver-tiría el caudal de aceite para situar la carga en suposición normal.

Frecuentemente esta unidad servomecánica se de-nomina multiplicador; el impulso hidráulico sumi-nistra fuerzas mucho mayores que la actuaciónmecánica a la entrada, y con control preciso, deldesplazamiento.

Tal vez la aplicación más frecuente del servo me-cánico es la dirección hidráulica; de la cual haymuchas variaciones en su diseño pero todos fun-cionan con el mismo principio.

Servo mecánico

De la bomba

Al tanque

Cuerpo

Control

1. Cuando el carrete escambiado a la izquierda

3. El cuerpo de laválvula se mueve

con la carga y“alcanza” al

carrete. El flujo alcilindro entonces

se detiene

Carrete

Carga

2. El flujo es dirigido alvástago del cilindro para

regresarlo



Servoválvulas electrohidráulicas

Funcionan esencialmente, enviando una señal eléc-trica a un motor par o a un dispositivo similar, quedirecta o indirectamente posiciona la corredera dela válvula.

Esta señal, una vez aplicada a la servoválvula através de un amplificador, ordena a la carga a quese desplace hasta una posición determinada oque adquiera una velocidad determinada.

Fuentede laseñal

decontrol

Intensificadorde señales

delamplificador

Motorde

torsiónactúa a

laválvula

Laválvulaservo

mandafluido alactuador

Elactuadorse mueve

avelocidadcontrolada

a laposición

controlada

Eléctrica

Eléctrica

Mecánica ohidráulica

HidráulicoCarga

El aparatorealimentador le

indica a laválvula servo si

ya alcanzó lavelocidad o

posicióndeseadas

MecánicaEléctrica

El motor de torsión y la válvula servoestán en una sola unidad



Válvulas de control de presión

Estas válvulas realizan funciones tales como limi-tar la presión máxima de un sistema o regular lapresión reducida en ciertas partes de un circuito yotras actividades que implican cambios en la pre-sión de trabajo.

Su funcionamiento se basa en un equilibrio entrela presión y la fuerza de un muelle. La mayoríason de infinitas posiciones, es decir, que las válvu-las pueden ocupar diferentes posiciones entre com-pletamente abierta y completamente cerrada, se-gún el caudal y la diferencia de presiones.

Los controles de presión se denominan general-mente según su función primaria, ejemplo: Válvulade seguridad, válvula de frenado, etc.

Válvula de seguridad

Se encuentra prácticamente en todos los siste-mas hidráulicos. Es una válvula normalmente co-nectada entre la línea de presión (salida de la bom-ba) y el depósito. Su función es limitar la presióndel sistema hasta un valor máximo, predetermina-do, mediante la derivación de parte o de todo elcaudal de la bomba a tanque, cuando se alcanzael ajuste de presión de la válvula.

Válvulas de control de caudal

Se utilizan para regular la velocidad. La velocidadde un actuador depende de la cantidad de aceiteque se le envía por unidad de tiempo. Es posible

regular el caudal con una bomba de desplazamien-to variable, pero en muchos circuitos es más prác-tico utilizar una bomba de desplazamiento fijo yregular el caudal con una válvula controladora decaudal.

Existen tres métodos básicos para aplicar las vál-vulas reguladoras de caudal para controlar la velo-cidad de los actuadores. Regulación a la entrada,regulación a la salida y regulación por substrac-ción.

1. Circuito de regulación a la entrada:En este circuito, la válvula reguladora de caudal secoloca entre la bomba y el actuador; de esta formacontrola la cantidad de fluido que entra en elactuador. El exceso de caudal suministrado por labomba es desviado al tanque por la válvula de se-guridad.

Este método es muy preciso y se utiliza en aque-llas aplicaciones donde la carga siempre se oponeal movimiento del actuador, como la elevación deun cilindro vertical con carga, o empujando unacarga a una velocidad controlada.

Válvula decontrol de flujo

De laválvuladireccional

Flujocontrolado

Retorno



2. Circuito de regulación a la salida:Este sistema de control se utiliza cuando la cargatiende a huir del actuador, desplazándose en lamisma dirección de éste. El regulador de caudalse instala de forma que restrinja el caudal dé sali-da del actuador.

Para regular la velocidad en ambas direccionespuede instalarse la válvula en la línea de tanque dela válvula direccional. Frecuentemente hay necesi-dad de controlar el caudal únicamente en una soladirección y la válvula se sitúa entre el actuador y laválvula direccional en la línea que corresponde altanque. Aquí también hace falta una válvulaantirretorno que permita el paso libre del caudal ensentido contrario.

3. Circuito de regulación por substracción:En esta aplicación, la válvula se coloca en la líneade presión, en la forma indicada en la figura, y a lavelocidad del actuador se determina, desviandoparte del caudal de la bomba al tanque, la ventajaconsiste en que la bomba trabaja a la presión quepide la carga, puesto que el exceso de caudal re-torna al tanque a través de la válvula reguladora yno a través de la válvula de seguridad.

La desventaja está en la pérdida de precisión, de-bido a que el caudal regulado va al tanque y no alactuador, y éste último queda sometido a las va-riaciones de desplazamiento de la bomba al variarla carga del actuador.

Este circuito no debe aplicarse cuando hay posibi-lidad de que la carga tienda a huir en la mismadirección que el movimiento del actuador.


De laválvuladireccional

Flujo controlado

Retorno

Depósito


De la válvuladireccional

Flujocontrolado Retorno



DEPOSITOS

El depósito es otro componente importante del sis-tema hidráulico. Un depósito diseñado apropiada-mente debe ser sellado para prevenir la contami-nación del fluido, pero al mismo tiempo debe teneruna ventilación con un filtro incorporado para per-mitir la entrada y salida de aire a medida que elnivel de fluido va cambiando.

Una superficie con pendiente facilita el drenaje delagua y sedimentos separados. La espuma se mi-nimiza teniendo un tubo de retorno, con su salidadebajo del nivel del fluido dentro del depósito, amedida que placas deflectoras y filtros finos pre-vienen la entrada de burbujas de aire.

Placa deflectora:Se usa para separar la línea de entrada de la bom-ba de la línea de retorno, de forma que el mismofluido no pueda recircular continuamente, sino querealice un circuito determinado por él tanque.

Tamaño del depósito:La dilatación del fluido debida al calor, las variacio-nes de nivel debidas al funcionamiento del siste-ma, la superficie interna del tanque expuesta a lacondensación del vapor de agua, y la cantidad decalor generada en el sistema, son factores que hayque tener en consideración. En los equipos indus-triales se acostumbra a emplear un depósito cuyacapacidad sea por lo menos dos o tres veces lacapacidad de la bomba en litros por minuto.

Un gran volumen de fluido también permite que cual-quier volumen de aire en éste sea evacuado a tiem-po, y que agua y/o contaminantes sólidos se sedi-menten antes que el fluido vuelva a circular.

Filtros y coladores:Los fluidos hidráulicos se mantienen limpios en elsistema debido, principalmente, a elementos ta-les como filtros y coladores. En algunos casos seutilizan también filtros magnéticos para capturarlas partículas de hierro o acero que lleva el fluido.Estudios recientes han mostrado que incluso par-tículas tan pequeñas como 1.5 micras tienen efec-tos degradantes, originando fallos en losservosistemas y acelerando el desgaste del acei-te en muchos casos.

Tubería de llenado

Baffle Venteo

Tamiz

A la bomba

Filtro

Válvula de drenaje

Tubería de retorno



Tamaño de las mallas y filtración nominal:Una malla filtrante o un colador tienen un valor no-minal que caracteriza su finura, definida por un nú-mero de mallas o su equivalente más próximoASTM. Cuanto más elevado es el número de mallao ASTM, más fina es la malla.

Los filtros, que pueden fabricarse con muchosmateriales diferentes de la malla metálica, se ca-racterizan por su valor en micras. Una micra esuna millonésima de metro. Como comparación, ungrano de sal tiene un tamaño de aproximadamen-te 70 micras. La partícula más pequeña que puededistinguir la vista humana es de unas 40 micras.

Filtración nominal y absoluta:Cuando se especifica un filtro de cierto número demicras se refiere generalmente al valor nominal delfiltro. Un filtro cuyo valor nominal es de 10 micras,por ejemplo, capturará la mayoría de las partículasque tengan 10 micras o más. Sin embargo, su fil-tración absoluta será algo mayor, probablementede unas 25 micras.

La filtración absoluta es el tamaño de la mayorabertura o poro del filtro. El valor absoluto es unfactor importante solamente cuando es necesarioque ninguna partícula mayor a un tamaño determi-nado circule por el sistema.

Filtros de presión:Existen filtros diseñados para ser instalados en lalínea de presión que pueden captar partículas mu-cho más pequeñas que los filtros de aspiración.Un filtro de este tipo puede ser instalado en lossistemas cuyos elementos tales como válvulas,sean menos tolerantes a la suciedad que las bom-bas. De esta forma el filtro extrae la contamina-ción fina del fluido a medida que sale de la bomba.

Naturalmente, estos filtros deben poder resistir lapresión de trabajo del sistema.

Tamaño de relativo de las partículas en micrones

Amplificado 500 veces

44Micrones325 Malla

74 Micrones

194 Micrones - 100 Malla

200 Malla

8 Micrones

25 Micrones5 Micrones

2 Micrones

Límite inferior de visibilidad (con la vista)__________________ 40 Micrones

Glóbulos de sangre blancos _____________________________ 25 Micrones

Glóbulos rojos de sangre _______________________________ 8 Micrones

Bacterias (COCCI) ______________________________________ 2 Micrones

Tamaño Relativo

Equivalentes lineales

1 Pulgada1 Milímetro1 Micrón1 Micrón

25.4 Milímetros.0394 Pulgadas25.400 de una pulgada3.94 x 10 -5

25.400 Micrones1.000 Micrones.001 Milímetros.000039 Pulgadas

Mallas porpulgada lineal

52.3672.45101.01142.86200.00270.26323.00

U.S.Malla No.

5070

100140200270325

Abertura enPulgadas

.0117

.0083

.0059

.0041

.0029

.0021

.0017.00039

.000019

Abertura enMicrones

29721014910574534410.5

Tamaño de la malla



Para profundizar en el tema puede ver las seccio-nes "Niveles de limpieza de fluidos hidráulicos ysistemas de lubricación" y "Generalidades de laingeniería de filtración".



VENTAJAS DE LOS SISTEMASHIDRAULICOS

La hidráulica es una de las formas más importan-tes de transmitir y controlar la potencia, muy com-parables con sistemas mecánicos y eléctricos. Tie-ne además las siguientes ventajas:

Flexibilidad

Los sistemas hidráulicos pueden generar grandesfuerzas con equipos relativamente compactos. Pue-den ser usados para

generar movimiento rotatorio y lineal, y la veloci-dad de movimiento puede ser regulada. En parti-cular, los mecanismos hidráulicos se pueden usarpara controlar movimientos lentos y precisos conuna exactitud difícil de lograr con otros métodosmecánicos.

Economía

La fabricación de sistemas hidráulicos son muchasveces más barata que la de los sistemas eléctri-cos, electrónicos o neumáticos que logran el mis-mo resultado.

Confiabilidad

La mayoría de los equipos hidráulicos están dise-ñados de manera muy sencilla y robusta. Ademásson seguros en la operación ya que solo se nece-sitan válvulas reguladoras de presión simples para

proteger el sistema de sobrecarga.

Las ventajas de los sistemas hidráulicos significaque tienen una gran variedad de aplicaciones. Poruna parte, pueden mover cargas masivas tales comoesclusas,

represas y puentes giratorios y controlar maquina-ria industrial pesada, incluyendo presas, grúas yequipos de minas y exploración de petróleos. Porotra parte, los sistemas son suficientemente com-pactos como para ser utilizados en vehículos decarretera, aviones y hasta satélites y se puedencontrolar con tal precisión que se pueden acomo-dar a la operación de robots en la manufactura y aplantas de control de procesos sofisticados.



RESUMEN DE LA SECCION UNO Motores hidráulicos o impulsores, conviertenla energía de presión entrabajo mecánico.Impulsores lineales producen un movimiento enlínea recta en una o dos direcciones.

El movimiento rotatorio se puede producir conmotores parecidos a bombas pero que tienenla acción opuesta.

Los circuitos hidráulicos contienen válvulas pararegular la presión de operación, el volumen deflujo y la dirección de flujo. Esto permite elcontrol de la cantidad de carga, su velocidad yla dirección del movimiento.

El depósito es un componente importante deun sistema hidráulico ya que no solamente al-macena el fluido hidráulico sino que también,si es diseñado correctamente, ayuda a mante-ner el sistema libre de contaminación.

Ya que los sistemas hidráulicos son flexibles,económicos y confiables, son ampliamenteusados para la transmisión y control de fuer-zas de potencia.

Válvulas de control de caudal La hidráulicaes el uso de líquidos para la transmisión deenergía.

Básicamente, en un sistema hidráulico seaplica una presión a un fluido, la cual es trans-mitida a través del fluido para hacer trabajosmecánicos.

El sistema es capaz de amplificar unapequeña fuerza a una mayor.

Sistemas hidráulicos prácticos incorporan apa-ratos para controlar la velocidad y la direc-ción de movimiento y la fuerza transmitida.

Los componentes más importantes de un sis-tema hidráulico típico son el fluido,la bomba,el motor, válvulas, filtros y el depósito.

Los fluidos usados en sistemas hidráulicosdeben ser capaces de transmitir presión enun amplio espectro de temperaturas.

Aceites minerales suelen ser utilizados coneste propósito ya que también pueden lu-bricar el equipo hidráulico y protegerlo contrala corrosión.

Bombas de engranaje, de aspas o de pisto-nes pueden ser usadas para presurizar el flui-do en un sistema hidráulico.



Sección dos

FLUIDOS HIDRAULICOS

El principal requisito que un fluido hidráulico debecumplir, es que pueda transmitir la fuerzaeficientemente, también tiene que llevar a cabo unnúmero de diferentes funciones. En esta secciónrevisaremos estas funciones y de acuerdo conellas, veremos que propiedades se requieren enun fluido hidráulico.

Una vez estudiada la información de estasección, Usted podrá:

Enumerar seis funciones que un fluido hidráuli-co debe cumplir.

Explicar porqué un fluido hidráulico debe tenerbaja compresibilidad.

Describir como afectan a los sistemashidráulicos el aire atrapado y laformación de espuma.

Exponer la importancia de las siguientes pro-piedades de los fluidos hidráulicos: Viscosidad,índice de viscosidad, propiedades antidesgaste,características de fricción, demulsibilidad, es-tabilidad térmica, resistencia a la oxidación, pro-piedades anticorrosivas, filtrabilidad y pureza,propiedades anti stick-slip.

Especificar los factores más importantes queafectan la selección de un fluido hidráulico.

Si estudia la información adicional, Usted po-drá:

Definir el módulo de compresibilidad y descri-bir como este factor depende de la presión yla temperatura.

Explicar el problema de la cavitación y los pro-blemas que puede causar en un sistema hi-dráulico.

Describir como varía la viscosidad de acuerdoa la presión e indicar el efecto de esta varia-ción en los fluidos hidráulicos.

Reconocer los esquemas de clasificación deaceites hidráulicos y fluidos hidráulicos resis-tentes al fuego.



FUNCIONES DE LOS FLUIDOSHIDRAULICOS

Un fluido hidráulico debe llevar a cabo las siguien-tes funciones:

Transmisión de potencia

Esta es la función principal de un fluido hidráulico.La transmisión de fuerza hidráulica requiere de unfluido que resista la compresión y que fluya fácil-mente en el circuito hidráulico.

Lubricación

La maquinaria usada en los sistemas hidráulicosgeneralmente es de alta presión. Todas sus partesmóviles deben estar perfectamente lubricadas paraminimizar la fricción y el desgaste.

Entonces, el fluido hidráulico utilizado debe cum-plir con esta función, además de la transmisión dela potencia.

Enfriamiento

El fluido utilizado debe poder disipar el calor gene-rado en el sistema hidráulico.

Protección

El sistema debe protegerse contra la corrosión.

Sellamiento

El fluido debe ser suficientemente viscoso para per-mitir un buen sellamiento entre las partes móvilesen las bombas, las válvulas y los motores. De estamanera, se reducen a un mínimo las fugas, man-teniendo cada parte, operando eficientemente. Ade-más, el fluido debe ser compatible con los mate-riales de sellamiento usados para el sistema.

Filtrabilidad

El fluido debe presentar estabilidad bajo condicio-nes de calor y oxidación, al mismo tiempo quedebe resistir a la degradación sin formación dedepósitos y precipitados. La filtrabilidad del fluidodebe poder hacerse fácilmente para remover cual-quier impureza sólida.

Los aceites minerales cumplen con todos estosrequisitos. Su estabilidad, sus propiedades de lu-bricación y su habilidad para proteger los materia-les de la corrosión, hacen de ellos la mejor alter-nativa como fluidos hidráulicos.



PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOSFLUIDOS HIDRAULICOS

Para cumplir sus funciones apropiadamente, un flui-do hidráulico debe tener las siguientes caracterís-ticas:

Compresibilidad

La compresibilidad de un fluido es la medida dereducción de su volumen cuando se aplica presiónsobre éste. Un fluido hidráulico debe tener una com-presibilidad baja de tal manera que haga presión,y por tanto la fuerza, sea transmitida instantáneay eficientemente. En un sistema compresible oelástico, son mayores la cantidad de tiempo y ener-gía utilizados en aumentar la presión. Además, sehace también más lenta la subsecuente conver-sión presión en energía mecánica. Esto a su vezafecta la precisión en el movimiento y el grado decontrol del sistema hidráulico.

Los aceites minerales puros son prácticamenteincompresibles a las presiones generadas en sis-temas hidráulicos típicos. (el agua es aún menoscomprimible que los aceites minerales pero, porotras razones, no es un fluido hidráulico ideal).

Para describir la compresibilidad de un fluido, losingenieros usan un factor conocido como el módu-lo de compresibilidad. Este factor es la relaciónentre la presión aplicada a un fluido y el cambio envolumen producido.

En general, es aproximadamente constante para

pequeños cambios de presión pero tiende a au-mentar con grandes cambios de presión y tempe-ratura. Esto refleja el hecho que un fluido sea másdifícil de comprimir a medida que la presión y latemperatura aumentan.

temperatura. Esto refleja el hecho que un fluidosea mas difícil de comprimir a medida que la pre-sión y la temperatura aumentan.

Un buen fluido hidráulico presenta un altomódulo de compresibilidad.

Dis

min

ució

n R

elat

iva

del V

olum

enD

ism

inuc

ión

Rel

ativ

a de

l Vol

umen

Dis

min

ució

n R

elat

iva

del V

olum

enPresiónPresiónPresión

100° C100° C

0° C0° C



Propiedades antiespuma y deliberación de aire

Un aceite mineral puede comprimirse más a medi-da que burbujas de aire quedan atrapadas en él,debido a posibles fugas en el sistema hidráulico.El aire atrapado afecta el volumen del fluido, cau-sando movimiento lento e irregular. Esto a su vezpuede causar }sobrecalentamiento por la compre-sión de las burbujas de aire, debido a que estassufren un calentamiento exponencial ocasionadopor el proceso de compresión adiabatica parcialque sufren.

Adicionalmente, cuando un fluido hidráulico conaire atrapado es devuelto al depósito, las burbujasde aire que suben a la superficie y tienden a produ-cir espuma. Esta formación puede empeorar conla contaminación del fluido. Aunque la formaciónde espuma afecta la superficie del fluido y no sumasa, todavía puede tener graves consecuencias.Si la espuma entra al circuito hidráulico. La efi-ciencia del sistema se verá seriamente afectadapues la espuma es ineficiente como fluido hidráuli-co.

No solo se verán afectados los componentes delsistema dada la baja capacidad de lubricación dela espuma, sino que la

formación excesiva de espuma puede causar es-capes de fluido hidráulico a través de los ventilado-res del depósito.

Para solucionar estos problemas, un fluido hidráu-lico debe tener buenas propiedades antiespuma y

de liberación de aire. Los aceites minerales alta-mente refinados de baja viscosidad, generalmentetienen estas propiedades. Cuando es necesario,se pueden usar aditivos antiespuma para prevenireste problema. Sin embargo, dado que estos aditi-vos pueden también retardar el escape de aire, esnecesario escoger el tipo y cantidad de aditivo apro-piados para poder establecer un equilibrio entreestos dos requisitos.

El aire atrapado es también una posible causa dela cavitación, un fenómeno que ocurre cuando seforman pequeños espacios de aire o vapor en elfluido hidráulico.

La cavitación puede causar la destrucción de ca-pas lubricantes y por consiguiente, desgaste ex-cesivo. Es posible que este fenómeno se presenteen los sitios de succión de las bombas, donde lasbajas presiones pueden permitir la formación deaire o vapor en el fluido. Por tanto, el fluido es inca-paz de llenar este espacio.

Desgaste excesivo del aspa de una bomba de paletas , comoconsecuencia de la cavitación



Viscosidad

La propiedad más importante de un fluido hidráuli-co, en cuanto a la lubricación del sistema, es suviscosidad. El aceite debe ser suficientemente vis-coso para lubricar las partes del sistemaeficientemente. En particular la bomba. Tambiéndebe ser suficientemente espeso para mantenerun sello efectivo y disminuir escapes en las bom-bas, las válvulas y los motores.

Al mismo tiempo, la viscosidad no puede ser tanalta al punto que la fricción del fluido impida que elaceite circule libremente al rededor del circuito. Ade-más, los aceites espesos no son disipadores decalor tan efectivos como los aceites más ligeros.En la práctica, los aceites con la menor viscosi-dad que lubrican la bomba son los escogidos comolos fluidos hidráulicos. En general, la menor visco-sidad tolerada por bombas hidráulicas es de aproxi-madamente 10 cSt. a su temperatura de opera-ción. La viscosidad óptima generalmente acepta-da está entre los 16 y 36 cSt, a la temperatura deoperación.

Los requisitos de viscosidad de un fluido hidráulicose complican ya que la viscosidad cambia con lapresión y la temperatura. Un incremento en la pre-sión causa un aumento en la viscosidad. Sin em-bargo, a las bajas presiones utilizadas en la ma-yoría de los sistemas hidráulicos industriales, elefecto de la presión sobre la viscosidad no tienemucha importancia. En algunos equipos especia-lizados, como los usados en compactación y ex-trusión, se pueden generar presiones tan altas queaceites minerales no pueden ser usados.

Vis

cosi

dad

Din

ámic

a cP

Presión Pascal x 105

240240

220220

200200

180180

160160

140140

120120

100100

8080

6060

4040

00

2020

10010000 200200 300300 400400 500500 600600 700700 800800 900900 10001000

40°C

60°C

100°C




El índice de viscosidad (VI) de un aceite es unamedida del cambio de viscosidad con la tempera-tura. Un aceite con alto índice de viscosidad mues-tra menos variación en la viscosidad con la tempe-ratura que un aceite con un bajo índice de viscosi-dad.

El índice de viscosidad de un aceite hidráulico debeser suficientemente alto como para asegurar queeste funcione efectivamente en todo el rango detemperaturas de operación del sistema. El aceitedebe permanecer suficientemente viscoso para queactúe como un buen lubricante a las temperaturasde operación más altas, pero no debe volverse tanespeso a bajas temperaturas que dificulte el flujo yel arranque del sistema.

La mayoría de los fluidos hidráulicos tienen un ín-dice de viscosidad cercano a 100 pero, donde seencuentran temperaturas de operación de un ran-go muy amplio, por ejemplo en el sistema hidráuli-co de aviación se debe utilizar un aceite con uníndice de viscosidad de 150 o más.


La mayor parte de los aceites hidráulicos contie-nen en su formulación aditivos antidesgaste paramejorar su capacidad de carga. Esto tiene su ma-yor utilidad en la reducción del desgaste en bom-bas de aspas donde las puntas de las aspas sedeslizan contra la cubierta a altas velocidades ybajo cargas pesadas, creando altas temperaturas.

Los aditivos antidesgaste también reducen el des-gaste y aumentan la vida útil de bombas de engra-naje y de pistón.

Los aditivos antidesgaste funcionan gracias a que,a las altas temperaturas generadas por la fricción,estos reaccionan con el metal para formar una capaquímica. Esta capa puede romperse fácilmente locual disminuye la fricción y el desgaste.

Características anti stick-slip

En algunos equipos hidráulicos puede existir latendencia a un movimiento de vibración. Este mo-vimiento de atascamiento puede ocurrir con mayorfrecuencia con impulsores lineales operando a bajavelocidad y con mucha carga. Los pistones delimpulsor tienden a pegarse a medida que la fric-ción estática se incrementa a un máximo y luegose desliza cuando está se supera.

El atascamiento puede causar problemas cuandolos movimientos suaves son muy importantes, por



ejemplo en simuladores de vuelo y en algunas he-rramientas eléctricas. Los aditivos que modificanla fricción pueden añadirse a los aceites hidráuli-cos para mejorar sus características de fricción ypara ayudar a prevenir que ocurra el atascamiento.Tales aditivos también pueden ayudar a la lubrica-ción de sellos eficientes.

Demulsibilidad

Los aceites hidráulicos están frecuentemente con-taminados con agua que tiende a entrar al sistemaa través del depósito en forma de condensación.El agua puede promover la corrosión de las bom-bas, las válvulas y los puntos de apoyo, y puedeafectar significativamente las propiedades de lubri-cación del aceite.

A las temperaturas de operación de muchos siste-mas, alrededor de 60°C o menos, el agua no seevapora del aceite, Entonces, un aceite hidráulicodebe tener la capacidad de desprenderse del aguarápidamente, es decir, que debe tener una buenademulsibilidad.

Aceites minerales con un desempeño “premium”tienden a separarse del agua rápidamente pero estabuena demulsibilidad es afectada negativamentepor la presencia de oxido, polvo y productos de ladegradación del aceite.

Ciertos aditivos como los dispersantes y losdetergentes también pueden reducir la demulsibilidady por tanto estos no deben ser usados en aceiteshidráulicos en los que se requiere una buena

separación del agua.

Estabilidad térmica

Muchos de los sistemas hidráulicos modernos es-tán diseñados para trabajar a altas temperaturas.Los fluidos utilizados en tales sistemas deben sersuficientemente estables como para resistirse a ladegradación, a la formación de sedimentos y a lacorrosión de metales férricos y no férricos a estasaltas temperaturas.

Resistencia a la oxidación

La vida útil de un aceite hidráulico depende entera-mente de su habilidad para resistir la oxidación.La oxidación causa él oscurecimiento y elespesamiento de los aceites minerales. Se pue-den formar sedimentos que bloquean las válvulasy los filtros, mientras que los productos de dese-chos ácidos incrementan la corrosión y la forma-ción de barniz. Las temperaturas y presiones al-tas encontradas en muchos sistemas hidráulicos,incrementan la degradación del fluido. Entonces,los aceites usados en tales sistemas, incluyennormalmente aditivos antioxidantes para prevenirla oxidación y prolongar la vida útil.

Propiedades anticorrosión

Los aceites hidráulicos de alto desempeño debe-rán contener anticorrosivos para combatir la corro-sión causada por los efectos de contaminación poragua y de productos de la degradación del aceite.



Filtrabilidad

Una causa principal del fracaso del sistema hidráu-lico es la contaminación del fluido hidráulico. En-tonces se incorporan filtros al circuito del sistemapara sacar los contaminantes sólidos. Es impor-tante que el fluido pueda pasar fácilmente por es-tos filtros sin bloquearlos.

Limpieza

La fiabilidad y vida útil de los componentes de cir-cuitos hidráulicos están muy influidas por la lim-pieza del fluido hidráulico. Esto se aplica sobretodo a sistemas que operan a presiones muy altasy en los que se incorporan componentes con unatolerancia muy estrecha.

Fuentes principales de contaminación:

PrimeroEnsamblar un sistema hidráulico produce inevita-blemente una gran cantidad de desechos, tal comopedazos de metal, fibras, textiles, hojuelas de pin-tura y hojuelas de los tubos, para evitar la inyec-ción de tales desechos al sistema, este debe sercuidadosamente examinado y limpiado con un cho-rro de fluido filtrado antes de operarlo por primeravez.

SegundoEl desgaste normal de los componentes producecontaminación por partículas durante y despuésde su operación. Es importante notar que si la lim-pieza inicial es pobre, el desgaste se acelerará ymás partículas contaminantes se acumularan rá-pidamente.

TerceroCantidades considerables de contaminación pue-den ser introducidas al sistema mientras se llena.Aunque el nuevo aceite está relativamente limpio,generalmente la única forma práctica para asegu-rar la limpieza en sistemas sensibles es la de pa-sar el nuevo aceite a través de un filtro apropiadoantes de que este entre al depósito. De esta ma-nera, el filtro mantiene o mejora la limpieza delaceite.



SELECCION DEL FLUIDO HIDRAULICO

Los factores principales que determinan laescogencia de un fluido hidráulico para un sistemaparticular son: La naturaleza del equipo, el ambienteen el cual se va a usar, y los requisitos de salud yseguridad.

Equipo

Los fabricantes recomiendan para el uso de suequipo, aceites de viscosidad especifica determi-nada de acuerdo al sistema de bombas y válvulasconstruidas para tolerancias muy finas. Un aceitemuy ligero puede causar escapes y lubricación in-adecuada, mientras que uno muy espeso puedecausar fricción excesiva y dañar la bomba. Losotros componentes del sistema hidráulico no afec-tan tanto la escogencia de viscosidad del aceite.

La mayoría de los sistemas hidráulicos industria-les que operan a temperaturas normales tienenbombas que requieren aceites con un grado de vis-cosidad entre 5 y 100 ISO, aunque los grados máscomúnmente usados están entre 32 y 46. Lasbombas de pistón generalmente requieren un aceitemás viscoso que las bombas rotatorias, y las bom-bas de engranaje requieren un aceite aun mas es-peso, particularmente a altas temperaturas.

Ambiente

La maquinaria hidráulica que debe operar en unamplio rango de temperatura requiere aceites enun alto índice de viscosidad. Además, si la

maquinaria está expuesta a bajas temperaturas,por ejemplo, un montacargas trabajando en frío, elaceite debe tener buenas propiedades a baja tem-peratura incluyendo su viscosidad y punto de flujobajo.

En algunas ocasiones, el equipo hidráulico debeoperar en medio ambientes sensibles como ríos,lagos, bosques o áreas de recreación. En estoscasos, debe asegurarse que no habrá ningún es-cape o derramamiento del fluido hidráulico quepueda causar daño a plantas o animales en con-tacto con él. El riesgo de un daño ecológico esmayor si el fluido no es rápidamente biodegrada-do, esto es, si no es degradado fácil y rápidamen-te por los organismos vivos en el medio natural.Aquellos materiales no biodegradables persistenen el suelo y el agua por largos períodos y puedencausar daños a largo plazo.

La maquinaria hidráulica que opera en estos am-bientes debería, en lo posible, utilizar fluidos hi-dráulicos como Shell Naturelle HF. Este fluidoestá basado en aceites vegetales naturales conbuenas propiedades de

lubricación y que contienen aditivos para aumen-tar su estabilidad ante la oxidación y mejorar suspropiedades antidesgaste y anticorrosivas. Comoel aceite esta basado en productos vegetales, pue-de ser degradado extensivamente por los microor-ganismos del suelo y del agua para formar produc-tos finales no dañinos. Se debe procurar evitar elderrame del líquido al drenar y llenar el sistemahidráulico, pero si algún derrame ocurre, el impac-to ambiental será menor.



Una carta de selección de viscosidad parafluidos hidráulicos.La carta mostrada provee una guía para la selec-ción de un aceite del grado apropiado tomando encuenta la viscosidad y la temperatura de opera-ción.

Vis

cosi

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Din

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a cS

t. 3.03.0

20205050

100100

10001000

200,00200,00

-20-20 -10-10 00 1010 2020 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090 100100 110110 120120

Temperatura °C

ISO 22

ISO 10

ISO 5

ISO 32

ISO 100

ISO 46

ISO 68

Rango óptimode viscosidad

Límite deviscosidad

deseado



CLASIFICACION DE ACEITESHIDRAULICOS MINERALES

La International Standard Organization (ISO) hadesarrollado algunas especificaciones para acei-tes minerales hidráulicos. Es importante anotar queestas especificaciones son meramente descripti-vas y que no dan ninguna indicación de la calidadde un producto en particular.

Existen cuatro clasificaciones:

HHAceites minerales sin aditivos. Estos son produc-tos de costo relativamente bajo que pueden serusados en sistemas no críticos.

HLAceites minerales que contienen antioxidantes.Estos aceites tienen una vida útil mas larga y danmayor protección antioxidante que el aceite HH.Estos pueden ser usados en sistemas que no re-quieren un desempeño antidesgaste.

HMSemejantes a los aceites HL pero además contie-nen aditivos antidesgaste. Se utilizan cuando serequiere una vida útil más larga y protecciónantidesgaste. La mayoría de los sistemas indus-triales inmóviles donde se requieren diferentes acei-tes hidráulicos, utilizan estos tipos de aceite.

HVAceites con alto índice de viscosidad. Estos acei-tes se utilizan en casos de temperaturas

extremas o en casos en que es esencial que laviscosidad del aceite cambie lo menos posible.



FLUIDOS HIDRAULICOSININFLAMABLES

Hay tres tipos básicos de fluidos ininflamables:

Agua-glicol

Los fluidos a base de agua-glicol están formadosde:

a. 35 a 40% de agua para obtener resistencia con-tra el fuego.

b. Un glicol substancia química sintética de la mis-ma familia que los anticongelantes permanentes,generalmente etileno o propileno glicol.

c. un espesador soluble en agua para mejorar laviscosidad. También contienen aditivos para impe-dir la formación de espuma, la oxidación, la corro-sión y para mejorar la lubricación.

CaracterísticasLos fluidos tipo agua-glicol presentan, generalmen-te, buenas características antidesgaste con tal deque se eviten velocidades y cargas elevadas. Ladensidad es superior a la del aceite, lo que puedeoriginar un vacío mayor en la entrada de las bom-bas.

Ciertos metales como el zinc, el cadmio y elmagnesio reaccionan con los fluidos tipo agua-glicoly no pueden ser utilizados en sistemas en quedeban utilizarse pinturas y esmaltes compatiblescon estos fluidos.

La mayoría de las juntas y mangueras flexiblesson compatibles con el agua-glicol. El amianto, elcuero y los materiales a base de corcho debenevitarse pues tienden a absorber agua.

Algunos inconvenientes de estos fluidos son:

a. Es necesario medir, periódicamente, el conteni-do de agua y comparar las pérdidas por evapora-ción para mantener la viscosidad requerida.

b. La evaporación también puede causar la pérdi-da de ciertos aditivos, reduciendo así la duracióndel fluido y la de los componentes hidráulicos.

c. La temperatura de trabajo debe mantenerse masbaja.

d. El costo (actualmente es superior al de los acei-tes convencionales.).

Cambio a agua-glicolCuando en un sistema se cambia el aceite mineralpor agua-glicol, debe limpiarse cuidadosamente.Las recomendaciones incluyen sacar la pintura delinterior del depósito, cambiar las piezas recubiertasde zinc o cadmio, y cambiar algunas conexionesde fundición. También puede ser necesario cam-biar las piezas de aluminio, a menos que hayansido tratadas adecuadamente, así como el equipode accesorios que no sean compatibles con el flui-do.



Emulsiones agua-aceite

Son los fluidos ininflamables más económicos. Laspropiedades ininflamables dependen, como en elagua-glicol, del contenido de agua. Además delagua y del aceite, estas emulsiones contienenemulsificadores, estabilizadores y otros aditivospara evitar que ambos líquidos se separen.

Aceite en aguaLas emulsiones de aceite en agua contienen pe-queñas gotas de aceite especialmente refinado,dispersas en el agua. Se dice que el agua es lafase continua, y que las características del fluidotienen más semejanza con el agua que con el acei-te. El fluido es muy resistente al fuego, tiene bajaviscosidad y excelentes características de enfria-miento. Pueden incorporarse aditivos para mejorarla capacidad de lubricación que es relativamentebaja, y para la protección contra la oxidación. Estefluido se ha usado principalmente en el pasado conbombas grandes de baja velocidad. Ahora tam-bién se puede usar con ciertas bombas hidráuli-cas convencionales.

Agua en aceiteLas emulsiones de agua en aceite son de uso máscorriente. Pequeñas gotas de agua están disper-sas en una fase de aceite continua. Como el acei-te, estos fluidos tienen excelente lubricidad y bue-na consistencia. Además el agua dispersa propor-ciona al fluido excelente capacidad de enfriamien-to. Se incorporan inhibidores de oxidación paraambas fases de agua y aceite. También se usanaditivos antiespumantes sin dificultad.

Estas emulsiones contienen generalmente alrede-dor del 40% de agua. Sin embargo, algunos fabri-cantes suministran este fluido concentrado y el con-sumidor añade el agua al instalarlo. Como en elcaso del agua-glicol, es necesario reponer el aguapara mantener la viscosidad adecuada.

Otras característicasLas temperaturas de funcionamiento deben man-tenerse bajas en cualquier emulsión de agua-acei-te, para evitar la evaporación y la oxidación. El flui-do debe circular y no debe verse sometido repeti-damente a congelación y calentamientos, pues enese caso las fases se separarían. Las condicio-nes de entrada deben elegirse cuidadosamentedebido a la mayor densidad del fluido y a su visco-sidad más elevada. Las emulsiones parecen teneruna mayor afinidad para contaminación y requie-ren especial atención en el filtrado, incluyendo fil-tros magnéticos para atraer las partículas de hie-rro.

Compatibilidad con juntas y metalesLas emulsiones agua-aceite son generalmentecompatibles con todos los metales y juntas quese encuentran en los sistemas de aceites minera-les.

Cambio a emulsiónCuando en un sistema hidráulico se cambia el acei-te por la emulsión agua-aceite, debe vaciarse ylimpiarse completamente. Es esencial extraer to-dos los contaminantes, como en el caso del agua-glicol, que podrían provocar la descomposición delnuevo fluido.



La mayoría de las juntas se pueden dejar tal comoestán aunque, sin embargo, las juntas móviles debutil deben cambiarse. Al sustituir a los fluidos sin-téticos, las juntas deben cambiarse pasando a lasadecuadas para los aceites minerales.

Fluidos sintéticos

Los fluidos sintéticos ininflamables son productosquímicos sintetizados en él laboratorio, que sonpor sí mismos menos inflamables que los aceitesde petróleo.

Algunos productos típicos de esta clase son:

- Esterofosfatos

- Hidrocarburos clorados

- Fluidos sintéticos que son mezclas de 1 y 2 y pueden contener también otros materiales.

CaracterísticasComo los productos sintéticos no contienen aguau otros materiales volátiles, funcionan bien a altastemperaturas sin pérdida de ningún elemento esen-cial. También son adecuados para sistemas de altapresión.

Los fluidos sintéticos resistentes al fuego no fun-cionan bien en sistemas a baja temperatura. Pue-de ser necesario precalentar en ambientes fríos.

Además, estos fluidos son los de mayor peso es-pecifico y las condiciones de entrada a la bomba

requieren un cuidado especial cuando se les utili-za. Algunas bombas de paletas están construidascon cuerpos especiales con objeto de mejorar lascondiciones de entrada necesarias para impedir lacavitación, cuando se usa un fluido sintético.

El índice de viscosidad (IV) de los fluidos sintéti-cos es generalmente alto, estando comprendidoentre 130 y 150.

Los fluidos sintéticos son probablemente los flui-dos hidráulicos más caros que se usan en la ac-tualidad.

Compatibilidad con las juntasLos fluidos sintéticos no son compatibles con lasjuntas corrientes de nitrilo (buna) y neopreno, porconsiguiente, al sustituir el aceite mineral, agua-glicol o emulsión

agua-aceite, por un fluido sintético hay que des-montar todos los componentes para cambiar lasjuntas.



CLASIFICACION DE LOS FLUIDOSRESISTENTES AL FUEGO

La siguiente es la clasificación CETOP.

HFAEmulsión de aceite en agua. Estos fluidos típica-mente contienen 95% de agua y 5% de aceite.

HFBEmulsión de agua en aceite. Estos fluidos típica-mente contienen 60% de aceite y 40% de agua.

HFCSolución agua-glicol típicamente contienen 60% deglicol y 40% de agua.

HFDFluidos sintéticos comúnmente basadosen ésteres de fosfato.



MANTENIMIENTO DEL FLUIDO

Los fluidos hidráulicos de cualquier clase no sonbaratos. Además, él cambiarlos y limpiar los sis-temas que no han sido adecuadamente manteni-dos, consume tiempo y dinero. Es pues, impor-tante tener el adecuado cuidado con el fluido.

Almacenamiento y manejo

Se indican a continuación algunas reglas para im-pedir la contaminación del fluido durante el alma-cenamiento y manejo.

1. Almacenar los tambores apoyándolos lateral-mente. Si es posible, tenerlos en el interior o acubierto.

2. Antes de abrir un tambor limpiar la parte supe-rior y el tapón de forma que no pueda entrar sucie-dad.

3. Usar solamente mangueras y recipientes lim-pios para transferir el fluido del bidón al depósitohidráulico. Se recomienda un grupo de trasiegoequipado con un filtro de 20 micras absolutas.

4. Utilizar una tela de malla lo más fina posible enel tubo de llenado del depósito. Así el fluido semantiene limpio y libre de humedad durará muchomás tiempo y se evitará dañar las piezas de preci-sión de los componentes hidráulicos.

Cuidado durante el funcionamiento

Los cuidados adecuados para un fluido hidráulicodurante el funcionamiento incluyen:

1. Impedir la contaminación manteniendo el siste-ma estancado y utilizando filtros de aire y aceiteadecuados.

2. Establecer intervalos de cambio de fluido ade-cuados para no dejar que éste se descomponga.En caso necesario, el proveedor puede analizarperiódicamente muestras en el laboratorio para es-tablecer la frecuencia de cambio.

3. Mantener el depósito adecuadamente lleno paraaprovechar sus características de disipación decalor e impedir que la humedad se condense enlas paredes interiores.

4. Reparar inmediatamente las fugas.



ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOSHIDRAULICOS

Especificaciones mundiales

- Denison HF 0, HF 1, HF 2, HF 3.

- Vickers I-286-S, M-2950

- Cincinati Milacron P-68, P-69, P-70

- Racine, Variable Volume Vane Pump.

- DIN 51524, Part 2.

- Mannesman 102030 (Rexroth).

- Thyssen TH-N-256132.

- German Steel Industry SEB 181.222

- VDMA 24318.

- HLP-D

- Commercial Hydraulics.



ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS

Especificaciones mundiales

ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-0Fluidos basados en aceites minerales aptos para desempeñarse en bombas de paletas y pistón a las

condiciones promedio del catálogo.

Especificaciones promedio de Catálogo

BOMBA DE PALETAS

BOMBA DE PISTON

Intermitente Continuo

Presión 3.000 PSI

Máximo

Temperatura 1000C Máx.

R.P.M. 2.500 Máximo

Presión 5.000 PSI Máximo

Temperatura 1000C Máx. (intermitente)

Temperatura 60°C (continuo)

R.P.M. 1.200 - 1.800

Presión 2.500 PSI

Máximo





ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-1Especificación R & O para fluidos basados en aceites minerales aptos para desempeñarse en bombas

de pistón a las condiciones promedio de catálogo.

Condiciones típicas de Catálogo

BOMBA DE PISTONPresión 5.000 PSI Máximo

Temperatura 1000C Máx. (intermitente)

Temperatura 60°C Max. (continuo)

R.P.M. 1.200 - 1.800



ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-2Fluidos basados en aceites minerales aptos para desempeñarse en bombas de paletas a las condicionespromedio de catálogo y pueden ser usados en equipos de pistón a condiciones por debajo del promedio.


BOMBA DE PALETAS


Presión 3.000 PSI

Máximo


R.P.M. 2.500


Temperatura 700C Máximo (intermitente)

Temperatura 60°C Máximo (continuo)


Presión 2.500 PSI

Máximo


R.P.M. 2.500

BOMBA DE PISTON



ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-3


BOMBA DE PALETAS


Presión 1.500 PSI

Máximo


RPM 1.800 Máximo


Temperatura 600C Máximo

RPM 1.800 Máximo

BOMBA DE PISTON

Presión 1.000 PSI

Máximo


RPM 1.800 Máximo

Especificación para emulsiones de agua en aceite, para uso en bombas de paletas y de pistón encondiciones de operación por debajo de las promedio.



✔

✔

Test de BombaDenison T-5D PaletasDenison P-46 Pistón

Test de OxidaciónTest 1.000 Horas por (ASTM D-943) ✔

HerrumbreASTM D-665AASTM D-6565B

✔

✔

Estabilidad HidrolíticaASTM D-2619 ✔

Estabilidad TérmicaCinccinati Milacron Test

FiltrabilidadDenison TP 02100 ✔

Test de EspumaASTM D-892 ✔

✔

(1)Viscosidad cSt a 400C

Indice Mínimo de Viscosidad 90

(1)

90

(1)

90

✔

✔✔

✔

✔ ✔

-✔

✔

-

-

-

-

✔✔

-

✔

✔

HF-0 HF-1 HF-2

ESPECIFICACIONES DENISON



Cinccinati Milacron P - 68 P - 69 P - 70

Pruebas de BombaASTM D 28882 MG.

HerrumbreASTM D 665A

Estabilidad Térmica( Prueba Cinccinati Milacron)

Viscosidad cSt a

Indice de Viscosidad Mínimo

50 Máx. 50 Máx. 50 Máx.

Pase Pase Pase

- - -

32

90

68

90

46

90

REQUERIMIENTOS DE LA ESPECIFICACIONES CINCCINATI MILACRON



Presión de Trabajo PSI Industrial Equipo Móvil

BOMBA DE PISTON

BOMBA DE PALETAS

3.000

2.000

5.000

3.000

Denison

Vickers

Cinccinati Milacron

HF-2 / HF-0

I-286-S

P-68, P-69, P-70

HF-0

M-2950-S

Ninguna

TIPOS DE BOMBA VS. ESPECIFICACIONES



24

93.5

24

TEMPERATURA°C

10

20

10

0 - Trazas

0 - Trazas

0 - 5

VOLUMENDE ESPUMA (ML)

al cabo de

5 minutos 10 minutos

PRUEBAS PARA LOS FLUIDOSHIDRAULICOS

Propiedades de la liberación del aire

IP 313/ASTMD 3427En este Test se sopla aire comprimido durante 7minutos a través de el aceite en prueba, el cual escalentado a temperaturas de 25, 50 ó 75°C. Setoma el tiempo requerido para que el aire atrapadoreduzca su volumen a 0.2%, mediante la mediciónde la densidad en el aceite con una balanza demohr.

Características de formación de espuma

IP146/ASTMD 892En este Test se sopla aire durante 5 minutos a unarelación constante en una muestra de aceite man-tenida a 24°C, el volumen de espuma es medido yreportado como la tendencia a la formación de es-puma. Al cabo de 10 minutos se mide nuevamenteel volumen de la espuma y es reportado como laestabilidad de la espuma. El Test es repetido enuna segunda muestra a 93.5°C, y después decolapsar la espuma a 24°C, enfriando desde 93:5°C.Ejemplo:



Límite TestLímite Test

Pérdida promedio peso en anilloPérdida promedio peso en anillo

Pérdida promedio peso de paletasPérdida promedio peso de paletas

TellusTellus 37 37

7575

1515

7.67.6

66

Límite TestLímite Test

250 Horas, 140 Bar, 70° C250 Horas, 140 Bar, 70° C

Pérdida total de pesoPérdida total de peso

TellusTellus 37 37

100100 mgr mgr..

CondicionesCondiciones



100100 mgr mgr..



100100 mgr mgr..

por 250 Horaspor 250 Horas

7.67.6 mgr mgr..

3.03.0 mgr mgr..

3535 mgr mgr..

por 250 Horaspor 250 Horas

Test de anillo caliente (HOT RING TEST)La bomba es operada por 1.000 horas a 2.000 PSIde presión y una temperatura de 105°C, este Testevalúa el desempeño del aceite en condicionesmucho más allá de lo previsto en servicio.

VICKERS 35 VQ 25Es un Test severo que fue introducido para asegu-rar que los aceites candidatos provean adecuadaprotección para bombas en aplicaciones móvilesdonde la operación excede el 80% de la capaci-dad promedio de la bomba.

Es la más dura dentro del repertorio para medirpropiedades antidesgaste en acero. Se utiliza unacarga de aceite para poner en marcha por separa-do 3 bombas, cada una se hace funcionar bajocondiciones extremadamente severas 2.400R.P.M., 3.000 PSI de presión y 93°C de tempera-tura, la línea de funcionamiento es de 50 horascada una, lo cual da un total de 150 horas para lacarga del aceite, después de la prueba el anilloylas paletas se miden con toda precisión para de-terminar la perdida de peso. Los resultados obte-nidos con Shell Tellus en estas pruebas sonextraordinarios.


Existen especificaciones promedio de Catálogo.Pruebas para evaluar la protección antidesgastedel aceite hidráulico. Vamos a estudiar las prue-bas de bomba, establecidas por la Vickers queson: VICKERS V104C PUMP TEST y la VICKERS35 VQ 25 PUMP TEST.

VICKERS V 104CLa capacidad del fluido para proteger contra el des-gaste, se prueba en una bomba de paletas bajo0condiciones especificadas de operación, duranteun tiempo determinado al final del cual se mide lapérdida de peso en el anillo y las paletas.

En el Test estándar, la bomba se opera durante250 horas a la presión de 2.000 PSI y una tempe-ratura de 70°C, con un buen aceite hidráulico, lapérdida total de peso debe ser menor de 20 mgrs.

En el Test de baja carga, la bomba se opera duran-te 250 horas, a una presión de 35 bar y una tempe-ratura de 70°C BST, en el Test se tiene en cuentala necesidad de proveer efectiva protección contrael desgaste en desempeño con bajas cargas.



PRODUCTO

ESTAB. TERM CINCINNATI-168Hrs/135°C UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46

CAMBIO APARIENCIA COBRE Rating Máximo 5 2 2 2 2 2CAMBIO APARIENCIA ACERO Rating Máximo 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

PERDIDA DE PESO COBRE mg Máximos 10 1 1,5 0 1 0DEPOSITOS REMOVIDOS DEL ACERO Cantidad Máxima 3,5 0 0 0 1 0,5

PESO EN LODOS FORMADOS mg/100ml. Máximo 25 0 1 0 8 0

ANTIDESGASTE Vickers V104 /35VQ25 UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46

PERD.PESO ARO/ PALETAS-hot rig mg totales máximos 100 40 45 56 45 63PERD. PESO ARO/PISTA mg Máximos 75 19 26 37 42 47PERDI. PESO PALETAS mg Máximos 15 6 6 8 11 14

STICK SLIP Ratio Máximo 1,0 0,4 0,4 0,9 1,2 1,2

FILTRABILIDAD TMS341&347-300 ml-Mebr 1.2 Micron UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46

ACEITE SECO Minutos Mínimos posibles 8 8 8,5 9 9,5ACEITE Y AGUA AL 0.1% Minutos Mínimos posibles 7 9 18 27 33

ACEITE Y AGUA 0.1% +Ca 30 ppm Minutos Mínimos posibles 8,5 10 12 15 9

PRUEBAS UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46

RESIST. OXIDACION, Hrs "TOST"-ASTM 943 ASTM D 943 1000 4000 2000 1550 1670 1450

PRUEBAS DE CAPACIDAD DE CARGA Y SUPERFICIE UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46

CAP.CARGA FZG-DIN 51524-HLP- IP 943 IP 334 10 12 10 10 10 8

LIBERACION DE AIRE IP 313-Minutos Minutos Mínimos posibles 10 10 12,2 12 12,8DEMULSIBILIDAD ASTM D 1401-Desv40/40-0a20 Minuts Desv.40/40-0a20Minutos Minimos Posibles 20 20 22 20 20ESPUMACION IP146(ASTM D892)-Secuencia I 25°C Secuencia I 25oC 150....20/0 máx 20 20 150 180 120

DESGASTE DE BOMBAS

DENINNSON, PALETAS T6C T6C PASA PASA PASADENINNSON , PISTON P46 P46 PASA PASA PASA

REXROTH REXROTH PASA PASA PASA

TODOS LOS ACEITES HIDRAULICOS NO SON IGUALES / RESUMEN BENCHMARKING

SHELL TELLUS NUEVA FORMULA /NIVELES DE DESEMPEÑO Vs COMPETIDORES

RESULTADOS OBTENIDOS EN BRASIL Y USA 1.997 Vs FORMULA REVITALIZADA SHELL TELLUS 46 (PRUEBAS SOUTHAFRICA)



BENCHMARKING TELLUS VS. CIA- ESTABILIDAD TERMICA

mg

0

5

10

15

20

25

Rating MáximoCAMBIO APARIENCIA

ACERO

mg MáximosPERDIDA DE PESO

COBRE

Cantidad MáximaDEPOSITOS

REMOVIDOS DELACERO

mg/100 ml. MáximoPESO EN LODOS

FORMADOS

ESPECIFICACION

TELLUS REVITALIZADO 46A 46B 46

C 46TELLUS 46



BENCHMARKING TELLUS VS. CIA EN DESEMPEÑO ANTIDESGASTE & STICK-SLEEP

GR

AD

O D

E D

ES

EM

PE

ÑO

0

10

20

30

40

50

60

70

80

mg Máximos mg MáximosPERDI. PESO PALETAS

Relación máximoSTICK SLIP

ESPECIFICACIONTELLUS 46 REVITALIZADOA 46B 46C 46TELLUS 46

PERDI. PESO ARO/PISTA



BENCHMARKING TELLUS VS. CIA -DESEMPEÑO EN FILTRABILIDAD

GR

AD

O D

E D

ES

EM

PE

ÑO

0

5

10

15

20

25

30

35

Mínimos posibles

LUBRICANTE SECOMinutos

LUBRICANTE Y AGUA AL 0.1%

Mínimos posibles

LUBRICANTE Y AGUA 0.1% +Ca 30 ppm

TELLUS 46 REVITALIZADO

A 46

B 46

C 46TELLUS 46

Mínimos posiblesMinutos Minutos



BENCHMARKING PRUEBA TOST VS. SHELL TELLUS

Ho

ras

AS

TM

D 9

43

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

RESIST. OXIDACION, Hrs. "TOST"-ASTM 943

ESPECIFICACION

TELLUS 46 REVITALIZADO

A 46

B 46C 46

Horas

TELLUS 46



BENCHMARKING CAPACIDAD CARGA FZG Y PROPIEDADES DE SUPERFICIE

IP 334CAP. CARGA FZG

DIN 51524 HLP

MinutosLIBERACION DE

AIRE IP 313

Desv. 40/40-0 a 20 MinutosDEMULSIBILIDAD

ASTM D 1401

SecuenciaI 25° CESPUMACION

IP146 ASTM D892

Tellus vs.Competencia

Kgs

. (FZ

G) y

min

utos

((FZ

G) y

min

utos

(P

rop.

Sup

erfic

ie )

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

ESPECIFICACION

TELLUS 46 REVITALIZADOA 46

B 46

C 46

TELLUS 46



Prueba de estabilidad térmica

El aceite se calienta a 135°C en presencia de vari-llas de cobre y acero durante 7 días al finalizar laprueba se determinan los cambios en peso de lasvarillas de metal, se observa alguna decoloraciónen los mismos y formación de lodo en el aceite.

Resistencia a la oxidación

Prueba Turbine Oil Stability Test (TOST).A 300 milímetros de aceite se adicionan 50 mililitrosde agua, se colocan carretes de cobre y acerocomo catalizadores y se sopla oxígeno constante-mente para estimular la oxidación.La acidez de la solución es monitoreada continua-mente. El tiempo requerido por el aceite para al-canzar el número de neutralización de 2 mgs. KOH/9 es el tiempo de vida TOST. Además la muestraes examinada a las 1.000 horas para evidenciarlos depósitos formados o los cambios en la apa-riencia de el aceite, agua, cobre y acero.



Demulsibilidad

Método ASTM D-1401 y ASTM D-2711El método estándar ASTM D-1401 se utiliza paralos aceites sintéticos y para los de turbinas devapor con una viscosidad entre un grado ISO 32 yun 100. El ASTM D-2711 para los demás tipos,incluyendo los de E.P. La prueba de demulsibilidadconsiste en mezclar una parte de aceite con otrade agua destilada (en el ASTM D-1401, 40 c.c.)ml. de aceite con 40 c.c.) ml. de agua destilada, ymezclar durante 5 minutos, a una temperatura de-terminada (55°C en el método ASTM D-1401 Y 80°Cen el ASTM D-2711). Transcurrido este tiempo, sedeja la mezcla en reposo y se chequea el tiemporequerido para que la emulsión de agua y de acei-te se separen completamente. Los resultados ob-tenidos en esta prueba deben ser como mínimo 40c.c. (ml.) de aceite, 37 c.c. (ml.) de agua y 3 c.c.(ml.) de emulsión para un tiempo de 20 minutos.Un aceite posee buenas características de demul-sibilidad cuando la mezcla de agua y de aceite sesepara completamente en un tiempo de un minu-to. La agitación ayuda a que la emulsión de unaceite con agua persista, pero, una vez esta seencuentre en reposo, debe desaparecer inmedia-tamente; de lo contrario, puede causar problemasde corrosión y de formación de herrumbre en to-dos los circuitos por donde fluya el aceite. Por otrolado, los ácidos orgánicos que empiezan a formar-se en el aceite como resultado de su oxidaciónnormal, se vuelven más corrosivos en presenciade agua y algunos de los inhibidores de la oxida-ción pueden ser disueltos por ella.

Los aceites automotores no poseen aditivosantiemulsionantes debido a que estos reaccionancon los aditivos detergentes-dispersantes (fenatosy sulfonatos), descomponiendo el aceite.

El agua con el aceite forma una emulsión que, de-pendiendo del tipo de aceite, es estable o no. Enel caso de aceites para maquinado, se requiereque la emulsión sea altamente estable, mientrasque en otros, como los aceites para turbinas devapor,sistemas hidráulicos, reductores, compresores,transformadores y para sistemas de circulación senecesita que tenga buenas propiedades demulsificantes.

Un aceite industrial emulsionado por lo generalpresenta un color opaco, pero este color desapa-rece y el aceite adquiere un color claro (si no estáoxidado), cuando se calienta a una temperaturade 100°C. En el caso de los aceites automotores,esta prueba es poco significativa porque su coloropaco se debe básicamente a sus característicasde detergencia-dispersancia.

Esta característica es de especial importancia enel caso de aceites de turbina, hidráulicos y en ge-neral de todos aquellos expuestos a trabajar encontacto con el agua, siendo la presencia de éstaes generalmente muy perjudicial para la lubrica-ción, deseándose por lo tanto, que la emulsión seainestable, y ésta lo es, si desaparece al terminarla acción que la originó o después de un ciertotiempo de reposo. Si persiste, se trata de unaemulsión estable.

Los factores que favorecen la estabilidad de las



emulsiones son:

- Una tensión interfacial suficientemente baja.

- Viscosidad muy elevada del aceite.

- Pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos.

- Presencia de sulfonatos por oxidación del aceite.



AVERIAS EN LOS MANDOSHIDRAULICOS

Reseñamos a continuación, más específicamentedesde el punto de vista de los aceites hidráulicos,una serie de averías que se producen en estos me-canismos, sus causas y su corrección.

Contaminación del fluido con partículassólidas.

La causa más común de averías en sistemas hi-dráulicos es la contaminación del fluido con partí-culas sólidas.

Es esencial conservar fluidos lo mas limpios comosea posible. Esto es particularmente importantepara sistemas que operan a presiones altas y aqué-llos que incorporan componentes de toleranciacerrados.

La contaminación de los fluidos hidráulicos puedeser causada por:

- La abrasión de la precisión forma las superficiesde bombas hidráulicas, actuators y válvulas delmando, ensanchando trabajando despachos deaduanas a un grado que puede afectar la exactitudde mando,;

- La degradación del fluido por contaminantescatalíticos

- La ineficiencia que afecta el desempeño del sis-tema, si se trancan componentes que no se pue-den mover libremente

Ruidos anormales de la bomba

Válvula engomadaComprobar el estado del aceite, instalar un filtroen el circuito e inspeccionar el ya existente. Ana-lizar el aceite para controlar su estado de oxida-ción.

Desgaste de piezasComprobar el estado de las válvulas, pistones oengranajes. Cambiar las piezas }desgastadas.

CavitaciónComprobar la aspiración de la bomba. La secciónde aspiración debe ser poco más o menos el do-ble que la de escape. Comprobar los tubos deaspiración. Si es necesario utilizar un aceite deviscosidad más baja o con un punto de congela-ción más bajo.

Formación de pequeñas burbujas de aire o devapor en el aceite por causa de una reducción depresión.

• Es más probable que ocurra en la succión de labomba.

• La posibilidad de cavitación se incrementacuando el fluido contiene aire atrapado.

• Puede conducir al rompimiento de la películalubricante.

• Puede ocasionar daños en la bomba.



Entradas de aireControlar las juntas de aspiración; para ello poneraceite en el exterior de las juntas y observar lospuntos donde esta aplicación de aceite hace dis-minuir o desaparecer el ruido.

Instalación incorrectaUna pesada y efectiva carga sobre el eje de man-do de una bomba de engranajes que ha causadoexcesivo desgaste sobre el plato de presión en laparte trasera del engranaje de mando.

ejemplos de averías causadas por cavitación

Corrosión de Cavitation en el plato del puerto de una bomba delpistón axial



SobrecargaEl alojamiento de esta bomba de engranajes des-pués de haberse roto y haber sido alesado o ras-pado con repetidos surcos y excesiva presión

Frotamientos anormales de la bombaComprobar el montaje o reajustar el mismo.

Termostato Si el aparato está provisto de termostato destina-do a refrigerar el aceite comprobar que no está ave-riado o parcialmente bloqueado.

Cantidad de aceite insuficienteAumentar la cantidad de aceite en el circuito o entodo caso utilizar un deposito mayor a fin de so-meter el aceite a un trabajo menos continuado.

Falta de potencia o pérdida de ella

Averías en el by-passComprobar éste por si tiene algún resorte roto o enmal estado o la válvula estropeada.

Velocidad insuficiente de la bombaComprobar el motor y la transmisión.

Mal rendimiento de la bombaComprobar el estado de la misma y sus compo-nentes. Reemplazar aquellos que no se encuen-tren en buen estado.

Funcionamiento defectuoso de la bombaBuscar la presencia de cuerpos extraños o depó-sitos que obstruyan los orificios y las válvulas.

Aceite demasiado viscosoUtilizar un aceite más fluido.

Calentamiento del aceite

Presión de escape demasiado elevadaRegular el by-pass, para que funcione a más bajapresión.

Aceite demasiado viscosoUtilizar un aceite más fluido.

Mal rendimiento de la bombaUtilizar un aceite más viscoso o de índice de vis-cosidad más elevado. Comprobar la estanqueidadde las juntas y la de las válvulas.



Movimiento irregular de los órganos demando

Válvulas engomadas o que quedan abiertasSi las válvulas están engomadas comprobar el es-tado del aceite y concretamente su oxidación.Buscar la presencia de burbujas de aire en el cir-cuito. Ver si existen partículas metálicas o cuer-pos extraños en los asientos de las válvulas.

Los órganos con mando oleodinámico, obe-decen mal durante el período demarchaComprobar el punto de congelación del aceite uti-lizado, así como su viscosidad a la temperatura depuesta en marcha; si son demasiado elevadas,cambiar el aceite y reemplazarlo por otro con pun-to de congelación más bajo e índice de viscosidadmás alto.

Bloqueo del árbol o de la bielaComprobar el montaje de los ejes de pistones y elestado de las juntas.

Causas generales de malfuncionamiento

Funcionamiento prolongado sin cambio deaceiteDebe tomarse periódicamente una muestra deaceite y hacerla analizar grado de oxidación.

Efectos sobre la transmisión poroxidación del fluidoAumento de viscosidad

- Operación lenta

Rotura de cadenas carbonadas- Pérdida de viscosidad - Degradación de Elastómeros

Formación de barros - Obturación de válvulas

Formación de ácidos- Corrosión

Degradación del modificador de fricción - Pobre realización de cambios

Contaminación del aceiteProviene generalmente de emulsiones con agua,aceites solubles de corte o líquidos de rectificado.

Otras causas pueden ser:

Conocimiento insuficiente del personal queutilice el circuito.Entrada de aire en el circuito.



Mala calidad del fluido hidráulico

Juntas de calidad mala o defectuosa

Fuentes de contaminación

Manufactura

Desgaste Normal

Mantenimiento y llenado del sistemaEventualmente, impurezas del medioambiente

Daño repentinoUna partícula de metal grande entrampada en losdientes de una bomba

Una válvula de alivio bloqueada provocó presión ha-ciendo que el árbol de la bomba se rompierá

Daño por degradaciónEl desgaste abrasivo de la paleta de la bomba hi-dráulica lleva a la pérdida de mando de la paleta



Rayado del vástago de un cilindro hidráulico. Unavez iniciado se acumula más suciedad dentro delas ranuras causando una contaminación extensa



RESUMEN ESQUEMATICO DE FALLAS EN SISTEMAS HIDRAULICOS

Válvula de alivioVálvula de alivioruidosaruidosa

1.1.Ajuste demasiadoAjuste demasiadocercano a la presión ocercano a la presión o

al ajuste de otra válvulaal ajuste de otra válvula

2.2.Cono y asientoCono y asientodesgastadosdesgastados

Ruido Excesivo

Motor con ruidoMotor con ruido

1.1.AcopleAcopledesalineadodesalineado

22.Motor desgastado.Motor desgastadoo dañadoo dañado

1.1.CavitaciónCavitación

2.2.Aire en el fluidoAire en el fluido

3.3.Acople desalineadoAcople desalineado

4.4.Bomba desgastadaBomba desgastadao dañadao dañada

Bomba con ruidoBomba con ruido

A CB



2.Cavitación

Calor Excesivo

Bomba caliente1.Fluido caliente

Motor caliente

A CB

Válvula de alivio Fluido caliente

4.Válvula de alivio o descarga con ajuste demasiado alto en presión

3.Aire en el fluido

5.Carga excesiva

6.Bomba desgastadao dañada

1.Fluido caliente

2.Válvula de alivio o descarga con ajuste

demasiado alto en presión

3.Carga excesiva

4.Motor desgastadoo dañado

1.Fluido caliente

2.Ajuste incorrectode válvulas

3.Válvula desgastadao dañada

1.Presión del sistema demasiadoalta

2.Válvula de alivio o descarga con ajuste demasiado alto en presión

3.Fluido sucio o baja provisión del mismo

4.Fluido de viscosidad incorrecta

5. Sistema de enfriamiento defectuoso

6. Bomba, válvula, motor, cilindro u otro componente desgastado

D



Flujo Incorrecto

No hay flujo1.La bomba no recibe el fluido

2.Motor eléctrico que mueve

la bomba no trabaja

3.Acople entre el motor y labomba roto

4.Motor eléctrico que

mueve la bomba con rotación

Flujo excesivoPoco flujo

A CB

5.Control direccional ajustado

en posición incorrecta

6.Todo el flujo pasa a través

de la válvula de alivio

7.Bomba Dañada

1.Ajuste del control de flujo

demasiado cerrado

2.Válvula alivio o descarga

con ajuste demasiado abierto

3.Fuga externa en el sistema

4.El control de

desplazamiento está

inoperante (en bombas de

desplazamiento variable)

5.Bomba, válvula, motor, cilindro, u otro componente

desgastado

1. Ajuste del control de flujo

demasiado abierto

2.Control de desplazamiento

está inoperante (en bombas de desplazamiento variable)



Presión Incorrecta

No hay presión

1.No hay flujo

Baja presión

A CB

Presión errática

1.Hay escape de

presión

2.Ajuste de válvula

reductora de presióndemasiado bajo

3.Fugas externas

excesivas

4. Válvula reductora

de presión

desgastada o dañada

1.Aire en el fluido

2.Válvula de alivio

desgastada

3.Contaminación en

el fluido

1.Válvula reductora

de presión, de

alivio o de descarga

mal ajustada

2.El control de desplazamiento está

inoperante (en bombasde desplazamiento

variables)

3.Válvula reductorade velocidad, de alivio

o de descarga desgastada o dañada

D

Presión excesiva

4.Acumulador

defectuoso o con

poca carga

5.Bomba, motor o

cilindro desgastado



2.Control de límite

o posición (mecánico,

eléctrico o hidráulico

inoperante o

desajustado

Operación Defectuosa

No haymovimiento

1.No hay flujo o

presión

A CB

4.Cilindro o motor

dañado o desgas-

tado

3.Restricción

mecánica

1.Poco flujo

2. Viscosidad del líqui-

do demasiado alta

3.Control de presión

insuficiente para

válvulas

4. No hay lubricación

en los pasos de la má-

quina o en los meca-

nismos de movimiento

1.Presión

2.Aire en el fluido

3.No hay lubricación

en los mecanismos

de movimiento

1. Flujo excesivo

D

Movimientolento

Movimiento Velocidad omovimiento

excesivo

5. Motor o cilindro

desgastado o dañado

4. Motor o cilindro

dañado o desgastado



TRANSMISION AUTOMATICA

Es el componente mecánico más complejo de unvehículo, hace posible que un motor mueva pesa-das cargas, invierta la dirección de vehículo, y de-sarrolle altas velocidades proporcionando una di-versidad de marchas en punto muerto, marcha atrásy marcha adelante, la transmisión se compone decuatro elementos principales: Convertidor de tor-que, engranajes planetarios, discos de fricción,cintas de transmisión y un sistema de control hi-dráulico.

EL CONVERTIDOR DE TORQUE, transfiere y mul-tiplica el par motor (fuerza de giro), le permite alvehículo detenerse sin parar el motor y sin la nece-sidad de un embrague manual. Cuatro componen-

tes principales del convertidor de torque propor-cionan un acoplamiento fluido entre el motor y eltren de transmisión del vehículo. Unido al volantedel motor el convertidor de torque, dos conjuntosde paletas giratorias obligan al fluido de transmi-sión a desplazarse de un lado a otro dentro de lacaja del convertidor de torque; el motor hace girarlas paletas de bomba, haciendo que el fluido seaarrojado a las paletas de la turbina este enlacefluido, muy parecido a un ventilador y una rueda deespigas, encausa la potencia del motor hacia elinterior de la transmisión. El estar trabajando conla turbina y la bomba proporcionan una multiplica-ción del par durante el arranque, el embrague delconvertidor de torque proporciona un enlace direc-to entre las paletas de la bomba y las paletas de laturbina con miras a una mejor economía de com-bustible a la velocidad de carretera, los dos con-juntos de paletas se aproximan a la misma veloci-dad de rotación y el embrague del convertidor detorque embraga o engancha y anula el enlace flui-do encausando la energía directamente desde elmotor al eje de la turbina sin perdida de potencia.

Segundo planetario

Primer planetario

Del acelerador



CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS,está constituido por conjuntos múltiples de engra-najes de acero, los engranajes transfieren el torquey la potencia al sistema de transmisión. Un con-junto de engranajes planetarios se compone de unengranaje central, un portaplanetario que sostieneengranajes planetarios que giran alrededor de unengranaje central y un engranaje exterior de den-tado interior. Sujetando el engranaje, accionandoun segundo y tomando potencia de un tercero losengranajes planetarios transfieren la potencia delmotor a través del convertidor de torque, al tren detransmisión. Compacto, fuerte, con los dientes delos engranajes siempre en contacto, los planetariospueden proporcionar eficientemente las relacionesde engrane necesarias para la marcha adelante,marcha atrás, reducción o sobremarcha.

EMBRAGUES DE FRICCION Y DISCOS DETRANSMISION, son activados por el flujo y la pre-sión del fluido para transmisiones automáticas, ac-cionan o sujetan los conjuntos de engranajes yplanetarios según sé requiera. Cada unidad deembrague se compone de múltiples discos de fric-ción y discos de reacción de acero, fijados conchavetas a los conjuntos de engranajes planetarios,bañados en fluido para transmisiones automáticasestos discos separados giran libremente; cuandosé embraga la unidad de embrague la presión hi-dráulica obliga a los discos de fricción y de aceroa juntarse, haciendo girar efectivamente los dis-cos, el cubo y la caja como una unidad, transfi-riendo la potencia del motor a la marcha seleccio-nada. De manera similar las cintas que rodean loscomponentes de la transmisión sujetan o sueltanlas unidades individuales dependiendo de lamarcha que haya sido seleccionada por el opera-dor.

SISTEMA DE CONTROL HIDRAULICO, el ope-rador selecciona una marcha al mover una palan-ca, esto hace que el fluido se desplace dentro dela unidad de válvulas de control de la transmisión.Las válvulas y resortes en el interior de la unidad,reaccionan a los cambios de presión causados porel flujo del fluido y embragan o desembragan, em-bragues y cintas para cambiar la transmisión a lamarcha seleccionada. Al oprimir el operador elacelerador, hay sensores mecánicos o cada vezmás frecuentemente, electrónicos que le indican ala transmisión cuando ejecutar el cambio de velo-cidad dentro del régimen de marcha seleccionada.



FLUIDO PARA TRANSMISIONESAUTOMATICAS (ATF)

Los ATF son utilizados en numerosas aplicacio-nes como en vehículos particulares y comercialescon transmisiones automáticas, equipos de cons-trucción y minería, maquinaria agrícola, sistemashidráulicos automotrices, industriales y marinos.

Hay tres tipos de fluidos para transmisiones auto-máticas:

- DEXRON III principalmente para transmisionesGeneral Motors (GM).

- MERCON para transmisiones Ford posteriores a1981

-TIPO F (reúne la especificación Ford (M2C33F)para transmisiones Ford anteriores a 1978 y algunas anteriores a 1981.

Los fluidos DEXRON-IIE fueron requeridos paratransmisiones automáticas GM en enero de 1993y fue reemplazada por la DEXRON III en 1995,esta especificación describe fluidos con desem-peño mejorado de fricción y estabilidad térmica.Igualmente Ford revisó la especificación MERCONpara sus transmisiones en 1994.

La principal diferencia entre las especificacionesde los ATF son las características requeridas defricción. Las aplicaciones inadecuadas de estosfluidos pueden conducir a daños en las transmisio-nes. Un ATF típico contiene aditivos antioxidantes,

antiespumantes, modificadores de viscosidad, an-tidesgaste, modificadores de fricción y modifica-dores de dilatación de los sellos.

Funciones de un ATF

Las principales funciones de un fluido para trans-misiones automáticas son:

- Actuar como fluido hidráulico.

- Lubricar engranajes y cojinetes.

- Disipar eficazmente el calor.

- Asegurar rendimiento de sellos y juntas.

- Operar en un amplio rango de temperaturas.

- Proteger contra la oxidación.

- No ser corrosivo a ninguno de los elementos de la transmisión.

- Poseer características especiales de fricción

- Proteger contra el desgaste.



REQUISITOS DE VISCOSIDAD DE LOSATF

Efecto sobre la transmisión por oxidación delaceite

Aumento de viscosidad:- Operación lenta

Rotura de cadenas carbonadas:- Perdida de viscosidad- Degradación de elastómeros

Formación de barros:- Obturación de válvulas- Formación de ácidos- Corrosión

Degradación de modificador de fricción:- Pobre realización de cambios

MerconMerconDexron-IIDexron-II Dexron-IIE/IIIDexron-IIE/III Nvo. MerconNvo. Mercon

VV iscosidad,Brookfieldiscosidad,Brookfield

100 100 00cc

VV iscosidad, cStiscosidad, cSt

100 00cc6.86.8 6.86.8

5000050000 2000020000 5000050000 2000020000




Los fluidos hidráulicos deben poder: transmitir po-der, lubricación, enfriar, proteger, sellar y serfiltrables. Los aceites minerales cumplen con es-tos requisitos.

Un fluido hidráulico debe tener unacompresibilidad baja.

El aire atrapado puede aumentar la compresibili-dad de un fluido hidráulico y causar movimientosirregulares y lentos, y sobrecalentamiento. Losfluidos hidráulicos deben entonces tener propie-dades de buena liberación de aire y antiespuma.

Desde el punto de vista de su capacidad para lu-bricar, la propiedad más importante de un aceitehidráulico es su viscosidad.

El aceite debe ser suficientemente viscoso paralubricar la bomba del sistema eficientemente.

Otra propiedad importante es:

Un índice de viscosidad apropiado para que la vis-cosidad quede dentro de los limites aceptables so-bre todo el rango de temperaturas de operación.



SECCION TRES

LIMPIEZA DE SISTEMASHIDRAULICOS Y FLUIDOS

DE LUBRICACION

El mayor beneficio que un usuario de lubricantesdesea obtener es la extensión de la vida útil desus equipos por la reducción del desgaste en suscomponentes. Hay muchas formas de lograr esteobjetivo, y una de ellas es la que será discutida eneste artículo que trata sobre la contaminación dellubricante con partículas sólidas y la prevencióndel desgaste por esta causa.

Las partículas presentes en un sistema son usual-mente invisibles pero pueden causar su falla pre-matura. Los sistemas hidráulicos, en particular,imponen exigentes condiciones de limpieza paraconservar y prolongar la vida útil de componentestan sensibles como las servo-válvulas, motores/bombas de paletas y pistones, y válvulas de con-trol direccional y de presión.

Las partículas sólidas pueden ingresar a un siste-ma a través de los sellos, ser atrapadas por loscomponentes durante los procesos de manufactu-ra o reparación, ingresar por el sistema de admi-sión de aire o tubos de venteo, estar presentes enlos tanques o entrar con el aceite.

Uno de los aspectos a considerar es que el fluidohidráulico nuevo cumpla los requerimientos de lim-pieza recomendados por los principales fabri-cantes de sistemas y componentes hidráulicos.No obstante, se han encontrado casos donde lacantidad de partículas en el aceite nuevo esinaceptablemente alta; esto debido a inadecuadomantenimiento del aceite base o pobres condicio-nes de almacenamiento del producto terminado ode sus componentes en las plantas de mezcladoo en las instalaciones del usuario.

Cuidado adicional debe tenerse para garantizar quehay dispersión completa de los aditivos anti-espumante a partir de silicona en la base mineral.

Los niveles de contaminación son medidos usan-do el código de limpieza universal ISO, el cual des-cribimos en la página siguiente.



ESTANDARES DE LIMPIEZA

El código ISO de limpieza se construye a partir dela combinación de dos rangos de números selec-cionados de la siguiente tabla. El primer númerorepresenta la cantidad de partículas por mililitro defluido que es mayor a 5 micrones, y el segundonúmero representa la cantidad de partículas queson mayores a 15 micrones.

Número de partículas por mililitro de fluido Número

Más qué Hasta (inclusive) Rango

80000 180000 24

40000 80000 23

20000 40000 22

10000 20000 21

5000 10000 20

2500 5000 19

1300 2500 18

640 1300 17

320 640 16

160 320 15

80 160 14

40 80 13

20 40

10 20 11

5 10 10

2,5 5 9

1,3 2,5 8

12

Cuadro comparativo de diferentescódigos de limpieza

Ejemplo: Si un fluido hidráulico tiene un códigoISO 18/13 indica que hay entre 1300 y 2500 partí-culas de tamaño mayor a 5 micrones y entre 40 y80 partículas de más de 15 micrones, por mililitro.

CODIGO ISO CLASE NAS 1638 CLASE SAE 749

11/8 2 -

12/9 3 0

13/10 4 1

14/9 - -

14/11 5 2

15/9 - -

15/10 - -

15/12 6 3

16/10 - -

16/11 - -

16/13 7 4

17/11 - -

17/14 8 5

18/12 - -

18/13 - -

18/15 9 6

19/13 - -

19/16 10 -

20/13 - -

20/17 11 -

21/14 - -

21/18 12 -

22/15 - -

23/17 - -

CLASIFICACION NAS 1638

TAMAÑO CLASE ( basada en limite máximo de contaminación ,partículas /100 mililitros

micrones 00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125-15 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 32000 64000 128000 256000 512000 1024000

15-25 22 44 89 178 356 712 1425 2850 5700 11400 22800 45600 91200 18240025-50 4 8 16 32 63 126 253 505 1012 2025 4060 8100 16200 32400

50-100 1 2 3 6 11 22 45 90 180 360 720 1440 2880 5760

SOBRE 100 0 0 1 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024



NIVELES DE LIMPIEZA PERMISIBLES POR SISTEMA

Recomendación SHELL COLOMBIA S.A.

SISTEMA CODIGO ISO 4406

Moldeo por inyección 16/11

Metalworking 16/11

Máquinas herramienta 15/9

Equipo de manejo mecánico 18/13

Equipo Móvil 18/11

Aviación 13/10

Instalaciones marinas 17/12

Aceite industrial sin uso 16/11

Motores Diesel 21/18

Rodamientos de bolas 15/13/11

Rodamientos de Rodillos 16/14/12

Rodamientos (Alta velocidad) 17/15/13

Rodamientos (Baja velocidad) 18/16/14

Cajas de Engranajes Industriales 17/15/13

Turbinas a gas (sistema de lubricación) 15/13/10



CODIGOS DE LIMPIEZARECOMENDADOS POR

VICKERS

Vickers ha definido unos nivelesde contaminación permisiblespara las partes críticas de los sis-temas hidráulicos dando condi-ciones de operación específicas.

Nota: Este nivel de contamina-ción es válido para muestras defluidos tomadas de un punto delsistema ubicado aguas arriba delfiltro en la línea de retorno.

COMPONENTE Presión <140 bar Presión <210 bar Presión >210 bar

BOMBAS

Engranajes fijo 20/18/15 19/17/15 18/16/13

Paletas fijo 20/18/15 19/17/14 18/16/13

Pistón fijo 19/17/15 18/16/14 17/15/13

Paletas variable 19/17/15 18/16/14 17/15/13

Pistón variable 18/16/14 17/15/13 16/14/12

VALVULAS

Direccional (solenoide) 20/18/15 19/17/14

Presión (modulación) 19/17/14 19/17/14

Control de flujo (standard) 19/17/14 19/17/14

Válvulas check 20/18/15 20/18/15

Cartridge 20/18/15 19/17/14

Screw-in 18/16/13 17/15/12

Válvulas Prefill 20/18/15 19/17/14

direccional sensor decarga

18/16/14 17/15/13

Control remoto hidráulico 18/16/13 17/15/12

Direccional proporcional(throttle)

18/16/13 17/15/12

Control de presiónproporcio

18/16/13 17/15/12

Proporcional Cartridge 18/16/13 17/15/12

Proporcional Screw-in 20/18/15 17/15/12

Servo válvulas 16/14/11 15/13/10

ACTUADORES

Cilindros 20/18/15 20/18/15 20/18/15

Motores de Paletas 20/18/15 19/17/14 18/16/13

Motores de Piston Axial 19/17/14 18/16/13 17/15/12

Motores de Engranajes 21/19/17 20/18/15 19/17/14

Motores de Pistón Radial 20/18/14 19/17/15 18/16/13

TRANSMISIONES

HIDROSTATICAS

17/15/13 16/14/12 16/14/11



Los siguientes aspectos deben ser consideradospara lograr un nivel objetivo de contaminación:

1. Usando los códigos de contaminación recomen-dados por Vickers, determine el código más bajorequerido por cualquier componente del sistema.Todos los componentes que emplean fluido de untanque común deben considerarse parte de unmismo sistema, aún si las operaciones son inde-pendientes o secuenciales. La presión de opera-ción del sistema es la máxima presión alcanzadapor la máquina durante un ciclo completo de ope-ración.

2. Para cualquier sistema donde el fluido no sea100% mineral, establezca un nivel por debajo decontaminación para cada tamaño de partícula. Ej.: Si para un aceite mineral el menor código delimpieza requerido para un sistema era 17/15/13 yel sistema trabaja ahora con un fluido agua-glycol,el nuevo código de contaminación requerido es 16/14/12.

3. Si dos o más de las condiciones siguientes sonexperimentadas por el equipo o sistema, establezcaun nivel menor de contaminación para cada tama-ño de partícula.

Operación intermitente con temperaturas defluido sobre 71oC.

Operación con alta vibración o altos choques.

Sistema es crítico para un proceso.

La seguridad personal de los trabajadores po-dría correr riesgo a causa de un mal funciona-miento del sistema.

Para el sistema arriba mencionado pero ope-rando con temperaturas máximas de 75 oC ydonde una falla podría ocasionar heridas alpersonal, el código a adoptar sería 15/13/11.



METODO DE EXTENSIONDE LA VIDA

Con base en el código ISO de limpieza recomen-dado para un fluido o sistema de lubricación y laselección adecuada de los sistemas de filtracióninstalados en un equipo determinado, es posibleextender la vida útil de un componente, sistema,equipo y del mismo fluido.

Los siguientes cuadros permiten establecer loscódigos ISO de limpieza requeridos para exten-der la vida de un sistema hidráulico, motor Diesely Rodamientos.

Por ejemplo, para un motor Diesel cuyo nivel delimpieza recomendado es 21/18 para cambio cada6000 Km, es posible extender su vida útil o el pe-ríodo de cambio del aceite al doble (12000 Km) siadoptamos un nivel de limpieza de 18/15.

2 3 4 5 6 7 8 9 10.26/23 .23/21 .22/19 .21/18 .20/17 .20/17 .19/16 .19/16 .18/15 .18/15

.25/22 .23/19 .21/18 .20/17 .19/16 .19/15 .18/15 .18/14 .17/14 .17/14

.24/21 .21/18 .20/17 .19/16 .19/15 .18/14 .17/14 .17/13 .16/13 .16/13

.23/20 .20/17 .19/16 .18/15 .18/15 .17/13 .16/13 .16/12 .15/12 .15/11

.22/19 .19/16 .18/15 .17/14 .17/14 .16/12 .15/12 .14/11 .14/11 .14/10

.21/18 .18/15 .17/14 .16/13 .16/13 .15/11 .14/11 .14/10 .13/10 .13/10

.20/17 .17/14 .16/13 .15/12 .15/12 .13/11 .13/10 .13/9 .12/9 .12/8

.19/16 .16/13 .15/12 .14/11 .14/11 .13/9 .12/9 .12/8 .11/8 .11/8

.18/15 .15/12 .14/11 .13/10 .13/10 .12/8 .11/8

.17/14 .14/11 .13/10 .12/9 .12/9 .11/8

.16/13 .13/10 .12/9 .11/8 .12/8

.15/12 .12/9 .11/8

.14/11 .11/8

.13/10 .11/8

.12/9 .11/8

Life Extension Factor (LEF) - Hydraulic Systems

Factor de extensión de vida para sistemas hidráulicos

Act

ual

niv

el d

e lim

pie

za m

aqu

ina

(IS

O)

A B 2 3 4 5 6 7 8 9 1026/23 23/20 22/19 21/18 20/17 20/17 19/16 19/16 18/15 18/15

25/22 22/19 21/18 20/17 19/16 19/16 18/15 18/15 17/14 17/14

24/21 21/18 20/17 19/16 19/16 18/15 17/14 17/14 16/13 16/13

23/20 20/17 19/16 18/15 17/14 17/14 16/13 16/13 '15/12 '15/12

22/19 19/16 18/15 17/14 16/13 16/13 '15/12 '14/11 '14/11 '14/1121/18 18/15 17/14 16/13 '15/12 '15/12 '14/11 '14/11 '13/10 '13/10

20/17 17/14 16/13 '15/12 '14/11 '13/10 '13/10 '13/10 '12/9 '12/9

19/16 16/13 '15/12 '14/11 '13/10 '12/9 '12/9 '12/9 '11/8 '11/8

18/15 '15/12 '14/11 '13/10 '12/9 '11/8 '11/8

17/14 '14/11 '13/10 '12/9 '12/9

16/13 '13/10 '12/9 '11/8

'15/12 '12/9 '11/8

'14/11 '11/8'13/10 '11/8

'11/8

Life Extension factor (LEF)

'12/9

Factor de extensión de vida para motores diesel

Act

ual

niv

el d

e lim

pie

za m

aqu

ina

(IS

O)

2 3 4 5 6 7 8 9 10

26/23 23/20 20/17 18/15 17/14 16/13

25/22 22/19 19/16 17/14 16/13 '15/12

24/21 21/18 18/15 17/14 16/13 '15/12

23/20 20/17 17/14 16/13 '14/11 '13/10

22/19 19/16 16/13 '15/12 '13/10 '12/9

21/18 18/15 '15/12 '14/11 '12/9 '11/8

20/17 17/14 '13/10 '13/10 '11/8

19/16 16/13 '12/9 '13/10

18/15 '15/12 '11/8 '11/8

17/14 '14/11

16/13 '13/10

'15/12 '12/9

'14/11 '11/8

'13/10 '11/8

'12/9 '11/8

Factor de extensión de vida para rodamientosLife extension factor (LEF)

Act

ual

niv

el d

e lim

pie

za m

aqu

ina

(IS

O)



SELECCION DE UN NIVEL DE LIMPIEZA

1-Determinar el nivel de limpieza recomendado parael más sensible de los componentes del sistema.

2-Ajustar el código según el tipo de fluido.

3-Ajustar el código por factores externos queincrementan el esfuerzo sobre los componentesdel sistema.

Todo sistema debe tener previamente fijado un ni-vel de limpieza claramente especificado en la res-pectiva documentación de ingeniería de la máqui-na. Este nivel debe ser fijado después de conside-rar los componentes del sistema (incluyendo el flui-do), La condición de operación típica y las tempe-raturas de arranque, el ciclo trabajo pesado y lasindicaciones de seguridad y vida útil requerida porlos sistemas.

Como los niveles de limpieza varían de acuerdocon el punto del cual se obtenga la toma de mues-tra de fluido (por ej. , Depósito, línea de presiónlínea de retorno etc.), el nivel de limpieza asumidosé referencia en la línea de retorno arriba del filtroa menos que se especifique lo contrario.

La siguiente tabla se ha preparado para ayudar alos ingenieros de mantenimiento para fijar el nivelde limpieza determinado. Los niveles de limpiezaestán basados sobre evaluaciones de ingenieríaque incluyen los materiales y las tolerancias críti-cas en componentes hidráulicos y componentesde cojinetes cargados.



NIVELES DE LIMPIEZA SUGERIDOS PARA ALCANZAR BUENAVIDA DE LOS COMPONENTES (CIRCA 1.976)

Esta gráfica asume que la viscosidad está dentro del rango recomendado.

Componentes Sensibilidad media de Componentes de ampliamuy sensibles componentes hidráulicos y bombas tolerancia

Presiónen Psi(Bar)

4500 psi(306)bar

3000psi(204)Bar

1500psi(102)Bar

15/13/9 16/14/10 17/15/11 18/16/12 19/17/13 20/16/14 21/19/15 22/209/16 23/21/17



NIVELES DE CONTAMINACION

Los componentes hidráulicos se manufacturan paraaltos estándares maximizando los niveles de con-taminación tolerables. Estas recomendaciones sonmás valiosas que las recomendaciones tradicio-nales o sea el foco puesto sobre la máxima sucie-dad permitida en lugar de los niveles de limpiezanecesarios para llevar a cabo una operación librede problemas.

CONSTRUCCION DE LOS FILTROS TIPOV-PACK

COMO CONSEGUIR UN NIVEL DELIMPIEZA DETERMINADO

Hay cuatro factores primordiales para obtener losniveles requeridos de limpieza de un fluido hidráu-lico o de un sistema de lubricación. Ellos son:

1. Eficiencia inicial del elemento filtrante.

2. Eficiencia del elemento filtrante bajo las tensio-nes del sistema.

3. Localización y tamaño de los dispositivos decontrol de contaminación en el sistema.

4. Vida útil del elemento filtrante.

La norma ISO 4572 establece las directrices parael “Multipass Filter Perfomance Beta Test”. Losresultados de este test son reportados como larelación entre el número de partículas mayores deun tamaño dado, aguas arriba (antes) del filtro enprueba, dividido por número de partículas del mis-mo tamaño aguas abajo (después) del filtro en prue-ba. Esta relación es conocida como “Relación Betao Relación de Filtración”.

Malla 304 en acero inoxidable Fold difusor sintético Microfibra de vidrio Fold Difusor no sintéticono ondulada media con resina no ondulado de drenaje

de pegado

Malla 304 en acero inoxidable



Eficiencia

0%

50%

80%

90%

95%

98.7%

99%

99.5%

99.9%

99.98%

Relación Beta

1

2

5

10

20

75

100

200

1000

5000

Relaciones Beta y sus eficienciascorrespondientes

Filtros con Bx = 100 que proveen un 99% de efi-ciencia han demostrado en pruebas de campo quemantienen excelente control de partículas de untamaño en específico ó mayor.



GRADOS DE FILTRACION YDE FILTROS

Filtración nominal

Es un valor micrométrico arbitrario indicado por elfabricante del filtro. Debido a la pérdida dereproducibilidad este es normalmente desprecia-do.

Filtración absoluta

Es el valor correspondiente al tamaño esferoidalde partícula más grande que puede pasar a travésde un filtro bajo condiciones de prueba. Es unaindicación de la más grande apertura en un ele-mento filtrante.

Relación de filtración (Bn)

Es la relación del número de partículas más gran-des obtenidas en muestreo antes del filtro(upstream) dividido por el tamaño más grande departículas obtenido en muestreo después del filtro(downstream).

La meta es alcanzar la limpieza apropiada del flui-do y no el implementar una filtración con la másalta relación de filtración Bn. Por lo tanto la infor-mación más importante necesitada por undiseñador ó usuario de un sistema hidráulico es elsistema de limpieza que espera se mantenga cuan-do el filtro y el medio son apropiadamente instala-dos en el sistema.

Cada grado de filtros tipo V-PaK de alta eficienciason previamente probados y clasificados de acier-to con los resultados en un nivel del sistema delimpieza que se espera ha de ser alcanzado con eluso de ese filtro.

Las Asunciones detrás de estas clasificacionesde limpieza son:

1)El filtro ve por todo el flujo de fluido del sistema.

2)El filtro es el filtro primario del sistema.

3)Los respiraderos a lo largo del sistema con unrazonable nivel de mantenimiento de partículas selimitará el ingreso de la suciedad desde la atmós-fera.



LIMITES DE CORRELACION ENTRE“BETA” Y SISTEMAS DE LIMPIEZA Y“CAPACIDAD DE SUCIEDAD” Y VIDA

DE SERVICIO.

Procedimiento Laboratorio Mundo Real

Elevación de Presión Un incremento gradual Miles de cambios

Ciclos de Fatiga Uno Millones

Envejecimiento delelemento

Minutos Meses

Vida del elemento Una hora 800 horas

Contamiante Prueba de Polvo Fino Pátículas, agua, gas

Cambio del esfuerzo Constante Siempre cambiante

Fluido Usado MIL 5606 Una amplia variedad

Temperatura 100°F -20°F a 200 °F

Flujo Sin pulsaciones Miles de cambios

exacta reproducibilidad frente a las condiciones defatiga bajo condiciones reales dado el desconoci-miento que se tiene sobre como el elemento filtrantese envejece al final de su vida útil.

De manera práctica la mejor forma de identificarun buen filtro es realizándole un sencillo chequeoa su construcción y constitución, observando si,sus pliegues están bien soportados? Si estos seflexionan al someterlos bajo la presión de la mano?..Ningún elemento que falle ante estos simples che-queos mantendrá la eficiencia e integridad duranteservicio y por lo tanto mucho menos alcanzará enservicio el nivel de limpieza objetivo.

Adicionalmente, mirar en el paquete de construc-ción de la malla de acero en alambre ya que man-tiene el pliegue aún bajo flexión y le brinda al filtromedio de soporte para mantenerse de fallas debi-do a la fatiga. La malla de alambre del filtro aguasabajo (después del filtro), también presta funcióncomo la última protección en caso de un inespera-do sobre esfuerzo que pueda causar ruptura almedio ó la mitad del elemento.

Uno de los mayores problemas en la correlaciónde las pruebas multipaso para él la limpieza delfluido en condiciones real es que bajo condicionesreales el elemento es sometido a grandes esfuer-zos. En sistemas activos, los cambios de flujo (amenudo muchos por minuto), presiones pulsantes(cintos por minuto), choques por ondas dedescompresión, arranques en frío entre otras va-riables que contribuyen con la degradación deldesempeño esperado por un filtro. En cambio enlas pruebas de laboratorio tipo multipaso el ele-mento filtrante es sometido al incremento gradualde presión como carga del elemento.

En cuanto a las pruebas de fatiga del elementosegún prueba (ISO 3724) estas no reflejan una



SISTEMA V-PAK DEL SISTEMA DE LIMPIEZA

CODIGO NUMERO DE VECES QUE EL FLUJODE LA BOMBA PASA A TRAVES DEL

FILTRO (Vease Nota 1)

NIVEL TIPICO DE LIMPIEZACONSEGUIDO SEGUN ISO 4406 (Nota

2)

03 2.01.51.0.5

14/12/1015/13/1116/14/1217/15/13

05 2.01.51.0.5

16/14/1217/15/1318/16/1419/17/15

10 2.01.51.0.5

18/16/1419/17/1420/18/1521/19/16

Sistema deFlujo/ Número

de pasos através del

filtro

Típicos emplazamientos del filtro

2.0 Flujo total en línea de presión y retorno

1.5 Flujo total en línea de presión y retorno y líneade recirculación

1.0 Flujo total en línea de presión ó de retorno

.5 Circulación de la medida de la línea derecirculación a 15% del volumen del sistema por

minuto



Los niveles de limpieza conseguidos están afecta-dos por % del flujo del sistema que pasa a travésde los filtros, el alojamiento integro del filtro y lasvelocidades de ingreso de contaminantes junto conel desempeño del elemento.

Los elementos filtrantes sin malla en alambre aguasabajo (downstream) ó sea después del filtro noson recomendados para ser empleados en siste-mas hidráulicos ó de lubricación que se encuen-tren sometidos a mediano esfuerzo (Véase diagra-ma de desempeño al banco de prueba del filtromultipaso).

DIAGRAMA DEL BANCO DE PRUEBA DE DESEMPEÑO DEL FILTRO MULTIPASO

Fuente de con-taminantefresco-Slurry

Recirculación estándar del fluido de prueba

Filtro de Prueba

Contador de partículas Aguas Abajo

Contador de PartículasAguas arriba



CAMBIOS ESTRUCTURALES DELFILTRO POR EL FLUJO O LA PRESION

En los elementos pobremente soportados, los cam-bios de flujo y la caída de presión causa a los flexióna los lados del elemento y estrechez en la raíz,dando una elevación al esfuerzo de fatiga.

La capacidad de retener contaminantes es tam-bién perdida en la misma magnitud en que se ge-neran áreas donde no hay flujo.

Es importante tomar en cuenta que el costo relati-vamente mas alto que conlleva la malla de aceroha engañado a algunos fabricantes de filtros quebuscan substitutos más baratos sin cumplir lasexigencias que demandan los esfuerzos bajo con-diciones de trabajo real y última oportunidad deprotección, como se observa en la matriz de rom-pimiento

MATRIZ DE ROMPIMIENTO DE LOSFILTROS

Sin un soporte propicio , las fibras formando la capamedia pueden deformarce permitiendo paso de con-taminantes a través del filtro

Matriz de fibra soportada después de esfuerzos repetidos

Matriz de fibra inadecuadamente soportada después de esfuerzos repetidos

No hay FlujoDirección del Flujo Media del filtro

Alto esfuerzo bajo condiciones de altoflujo causa deformación en el pliegue

La fatiga por flujo comúnmentecausa fallas en la raíz del pliegue



MONTAJES DE FILTROS SEGUN EL NIVEL DE LIMPIEZA REQUERIDO

14/12/10 03 03 03

15/13/11 03 03 05

16/14/12 03 05 05 05 03

17/15/13 03 05 05 05 o 10 03 03

18/16/14 05 10 05 o 10 10 05 03

19/17/15 05 o 10 10 10 10 05 o 10 05

Línea dePresión ó línea de

retorno aflujo total

Línea de Presiónó línea de retorno

a flujo total

Línea de Presión y recirculación a 20 % delvolumen del sistema por minuto

Línea de Presión +línea de retorno +

recirculación.

Recirculación a20% del volumendel sistema por

minuto

Montaje de filtrosrecomendado paraaltos caudales a

un flujo fijo debombeo

recomendadopara sistemas con flujos

Montaje de filtros Montajede variables de bombeo

recomendadopara altos

caudades conflujo variable de

bombeoMontaje filtros



MONTAJE Y UBICACION DE LOSCOMPONENTES PARA CONTROL DE

CONTAMINACION

En sistemas hidráulicos de circuitoabierto

Los posicionamientos de filtros dentro sistemashidráulicos pueden ser clasificados mediante tresfunciones que pueden desempeñar y estas son:Prevención de Ingreso, Sistema de Mantenimientodel Nivel de Limpi eza y Aislamiento de Compo-nentes.

Prevención de ingreso:Todo el aire que entra al depósito de aceite debeser filtrado. Remover la suciedad del aire es mu-chas veces más fácil que removerla del aceite porlo tanto lo primero que se debe confirmar es que eldepósito de aceite está completamente sellado yque las únicas vías de intercambio de aire a esteson a través de filtros de aire de suficientementetamaño y que sean capaces de extraer partículasde 3micrones ó más del aire lo que es logrableutilizando filtros V-Pak grado 10.

En cuanto al fluido del sistema debería pasarse através de un filtro de alta eficiencia tio V-Pak grado05, antes de ser suministrado al sistema. Esto esa menudo cumplido mediante un Equipo Portátilde Transferencia, que cuenta con un filtro ubicadoaguas abajo de la bomba, que se conecta por me-dio de un acople rápido cuya mitad se haya mon-tada en el depósito y la otra mitad en la descarga

permitiendo que el fluido sea bombeado dentro deldepósito a presión.

Un plan alternativo es contar con un procedimientoque haga pasar el fluido de llenado a través delfiltro de la línea de retorno para entrar en el siste-ma.

Una tercera alternativa es el utilizar la bomba derecirculación como bomba de llenado con el filtroen el circuito de renovación para limpiar el aceitenuevo.

FILTRO EN LINEA DE PRESION

TANQUE

Bomba

Filtro en la línea de presión

Válvula de Alivio

Al sistema

Válvula antiretorno



MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMASDE LIMPIEZA

Hay tres sitios principales en un circuito donde losfiltros de control de contaminación deberían serlocalizados: Líneas de Presión, Líneas de Retornoó el Circuito de recirculación.

El Filtro de la línea de presión deberá ser montado

directamente aguas abajo de cualquier bomba, devolumen fijo operando arriba de 2175 Psi (150 bar)y cualquier bomba de volumen variable operandoarriba de 1450 Psi (100 bar). El grupo de elemen-tos rotatorios de una bomba tiene una combina-ción de superficies de contacto deslizante y derodamiento que son forzados por la alta presión óel cambio de la presión de operación.

TANQUE

M

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

Filtro BypassTarado a undelta= 5 Bar

Salida de labomba a 30 L/min

Filtro BypassTarado a undelta=3,5 Bar

Ciclo de trabajo pesado.Sistema continuamente sobre cargadocon frecuente operación de actuadores

TANQUE

M

A B

P T

A B

P T

A B

P T

A B

P T

FILTRACION EN LAS LINEAS DE PRESION Y RETORNO

Filtro BypassTarado a undelta= 5 Bar

Salida de labomba a 30 L/min

Filtro BypassTarado a undelta=3,5 Bar

Ciclo de trabajo pesado.Sistema continuamente sobre cargadocon frecuente operación de actuadores



Por lo tanto cuando una bomba opera siempre pro-duce partículas de desgaste.

Para sistemas con servo ó válvulas proporcionalesel filtro de la línea de presión alta siempre es usa-do de acuerdo con el tipo de bomba ó presión deoperación.

La presión de la línea del filtrado debe estar consi-derando, el equipo de control de contaminación del

sistema total, solo si atiende el flujo máximo de labomba durante más del 60% del ciclo de trabajopesado de la máquina.

Si ningún filtro de retorno adicionalmente utilizadoel diagrama de montaje de Filtración en las Líneasde Presión y Retorno admite el retorno de la sucie-dad desde el sistema al paso de la bomba, por lotanto causando el incremento del desgaste en labomba antes que la suciedad sea retirada.

TANQUECapacidad 220 L

M

A B

P T

A B

P T

A B

P T

SISTEMA DE FILTRACION FUERA DE LINEA

M

Tara del filtroDelta de Presión= 2,5 bar, BypassDelta de Presión = 3,5 bar

Bomba fuera de líneacon 56 L/min

Ciclo pesado:Bomba sobre cargada cumpliendo la demanda de flujo con control de presión compensada



La línea de retorno es una excelente localizaciónpara el filtro de control de contaminación del siste-ma principal tan grande como este pueda admitircomo mínimo el 20% de le volumen del sistemapor cada minuto. En casos donde el flujo de lalínea de retorno es menos del 20% mínimo (Perío-

dos de operación con bomba en compensación),una bomba y filtro suplementario de recirculacióndeben ser diseñados dentro del sistema.

A menudo sistemas que necesitan filtros derecirculación también necesitan un circuito de

TANQUE

M

A B

P T

FILTRACION EN LA LINEA DE RETORNO

AREGLO BASICO EN LALINEA DE RETORNO

Válvula direccional

Línea del actuador

Válvula de alivio

Filtro en la línea deretorno



salida de enfriado; ambas necesidades pueden sercumplidas por medio de una sencilla motobombacon el filtro aguas arriba del el enfriador.

La amplificación del flujo puede causar problemaspara los filtros en la línea de retorno, cilindros conuna relación de 2:1 ó mayor de área diferencialentre el área del pistón y el área del pistón del ladodel vástago significan que durante parte de la con-ducción de flujo del ciclo de trabajo de la máquinapueden requerir 2 veces el flujo de bomba o más.

En sistemas con muy altos flujos ó flujos severa-mente pulsantes, los filtros del circuito derecirculación son a menudo la mejor elección.



Aislamiento de un componente

Los filtros para componentes aislados deben serconsiderados por sistemas ó máquinas a protegeraguas abajo en el evento de una falla de bomba úotro componente mayor. Adicionalmente ciertoscomponentes requieren una dedicada protección

basada en sus tolerancias de diseño ó la exacti-tud de sus perfiles.

Sin embargo una falla principal puede causar unafalla secundaria con inaceptables consecuenciaspor tal motivo un filtro aislado, malla ó trampa es-pecial deberá ser colocada aguas arriba de este

FILTRADO EN LINEA DE PRESION

TANQUE

Bomba

Presión en la línea del filtrofijada en el By Pass = 5 bar

Al sistema

Válvula de alivio

FILTRACION EN LA LINEA DE PRESIONCON BOMBA FIJADAY FILTRO SIN BYPASS



componente. Como desde luego las bombas tie-nen vida finita y cuando ellas fallan las partículasviajan aguas abajo a las válvulas por tal motivouna malla ó trampa en línea debe ser colocada a lacabeza de cualquier válvula que sea consideradafuncionalmente crítica para el sistema.

(Los Servos y Válvulas proporcionales con carre-tes de arrastre tipo cero, estos carretes tienenfinas tolerancias para modular la reacción en lospequeños cambios de flujo de las líneas piloto ólas fuerzas de los selenoides proporcionales. Aúnpequeñas cantidades de silica pueden causar ladegradación de la operación. Válvulas individualesó bancos de válvulas deben ser aislados con unfiltro sin By-pass que protege estos componentesde silicas, partículas ó desprendimientos que pu-dieran entrar dentro del sistema durante el mante-nimiento de otros componentes. Para servos gran-des ó válvulas proporcionales con flujo piloto ex-terno, un más pequeño, menos costoso filtro sinBy-pass (1) puede ser instalado en la línea pilotomientras la válvula principal es protegida por el sis-tema de filtro (2). El filtro (3) es una colocaciónopcional. Un error común que debiera ser evitadoes el de seleccionar un filtro de componente aisla-do más fino que el sistema de filtro. Esto forza elfiltro aislado a desempeñar la función principal delimpieza del sistema lo cual resulta en una muycorta vida del elemento.

Una colocación no recomendada para la ubicacióndel filtro es en el flujo de drenaje de la carcaza debombas de circuito abierto ó cerrado. Los sellosdel eje en todas las bombas deben mantener un

sellamiento de pérdida a cero a muy bajas condi-ciones de presión diferencial. Estos sellos experi-mentan un acelerado desgaste siempre y cuandouna presión de retorno adicional sea adicionada ala carcaza de la bomba. Si un filtro está siendoconsiderado en una aplicación de drenaje decarcaza deberá ser revisado con consideración delefecto que este traerá a la vida del sello del eje.



TANQUE

M

CIRCUITO CERRADO DE TRANSMISION HIDROSTATICA

1.Línea de filtraciónfuera como operaciónde filtrado principal

2.Filtro de alta eficienciasobre cambio de flujo

M

1

2

Paquete deválvulas del

motor

Dirección primaria del flujo



TANQUE

M

A B

P T YX

A B

P T YXT

P

Hacia OtrasFunciones

Desde OtrasFunciones

Filtro de la línea retornopara sistema control con-taminación.

NOTA: El filtro de la línea de retorno deberá ser tan fino como el mas fino de los filtros sin By-Pass.

Bomba

Filtro sinBy-passen la líneapilotode laservo-válvula

Filtro sin Bypass en lalínea de presión haciala servo válvula

FILTRO SIN BYPASS ADELANTE DE LA SERVO VALVULA

2

3

1



Sistemas hidráulicos de circuito cerrado

Los niveles de limpieza significativos a un largoplazo de sistemas de hidráulicos de circuito cerra-do son dependientes de los niveles de limpieza delcircuito interno. Normalmente un filtro de alta efi-ciencia en la línea de operación mantendrá los ni-veles de limpieza requeridos. Pero para transmi-siones hidrostáticas funcionando dentro ó cercade sus presiones máximas, los filtros dentro delcircuito con válvula de reversa de son los recomen-dados. Estos filtros pueden también proteger almotor en caso de una falla catastrófica de la bom-ba, para su montaje se debe tomar en cuenta elporcentaje de tiempo de la transmisión funcionan-do en cada sentido cuando colocamos el filtro. Paraoperación bidireccional con aproximadamente 50%del ciclo de trabajo en cada dirección, dos carcazasde filtros deberán ser usadas.



Sistemas de lubricación centralizada

Hay dos localizaciones para filtros en un sistemade circulación; Línea de presión y circuito derecirculación. Para operación en línea de presión,

el filtro deberá sé dual para permitir el recambiodel elemento mientras el sistema sigue operando.Los filtros en el circuito de recirculación son exce-lentes (Por aplicación y ubicación) son tan gran-des como es el 50% de flujo de bomba principal.

TANQUE

M

SISTEMA CENTRAL DE LUBRICACION

MEnfriador

Sistema de lubricación central filtros dúplex y un circuito de reecirculación para enfriamiento y filtración

Filtro

Bomba

Válvula de Alivio

Hacia los cojinetes

Desde los cojinetes



INDICADORES DE CONDICION DEL FILTRO

Después de que los filtros son colocados dentrodel sistema se va a considerar por parte del usua-rio el cómo va a saber cuando se deben cambiar.Bajo los estándares de la norma DIN 24550 se tie-ne montados todos los filtros con un sistema dife-rencial de presión que da una fácil lectura de

indicación de cambio. La mayoría de losindicadores están diseñados para indicar cuandoel 95% de la vida del elemento ha sido usada. Estaindicación fue incorporada para admitir operaciónsegura de la máquina hasta el siguiente cambio uoportunidad de mantenimiento oportuna.

DIFERENCIAL DE ELEVACION DE PRESION POR CARGA DE SUCIEDAD

Presión de rompimiento válvula Bypass

Indicador

Presión del elemento nuevo

Caída de presión

Pre

sió

n d

ife

ren

cia

l a

tra

vés

de

l e

lem

en

to

Tiempo de Servicio (Incremento de la carga de suciedad)

Aproximadamente 5% de la vida de servicio del elemento



COMO SELECCIONAR EL FILTRO DE LA MEDIDA CORRECTA

Pre

sión

de

Ope

raci

ón

en P

SI (

BA

R)

Apl

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ión

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R)

Filtr

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Núm

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Lóng

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del E

lem

ento

Pulg

adas

(cm

apr

ox)

Máx . DIF de flujo*GPM(LPM) 150 SUS (32cSt)a100°F(38°C)

25 (95) 50 (190) 75 (284) 100 (379) 125 (473) 150 (568)6000 PL 4(414) (10)

150 8(10) (20)

PL & 43500 (10)(241)

8(20)

13(32)

16(40)

3000 PL 300 4(207) (21) (10)

PL & 44500 (10)(310)

8(20)

PL 150 4(10) (10) &3200 8

(207) (20)

600 4(41) RL 150 (10)

(10) & & 8 CP 600 (20)

(41)50 (190) 100 (379) 150 (568) 200 (757) 250 (946) 300 (1136)

400 8(28) (20)

RL 16 & (40) L 39

150 (97)

(10) 16 RL (40)

& 39 L (97)

**

***

COMO SELECCIONAR EL FILTRO DE LA MEDIDA CORRECTA

*NOTA: La máxima rata ó cambio de flujo está basada en un elemento filtrante V-Pak (Código 05) 5 micrones y grado de colapso estandar del elemento. Elemento V-Pak más finos ó de más altos grados de colapso afectan la rata ó cambio máximo admisible de flujo.NOTAS DE APLICACIONES:PL=Linea de Presión; RL&CP=Linea de retorno & Carga de la Bomba, RL&L= Linea de retorno & Lubricación** Cambio de Presión= 1.5 bar, ***Cambio de presión = 1.9 bar

El óptimo uso del filtro completo se representa: Presión del elemento alta a un diferencial de P=1.0barPresión del elemento baja a un diferencial de P=0.5bar



LAVADO DE SISTEMAS NUEVOS ORECONSTRUIDOS

El momento más crítico en la vida de un sistemahidráulico ó de circulación es el período inicial óde despegue. Durante este tiempo muchas de laspartículas en los componentes y algunas otrasadicionadas durante el proceso de ensamble sonlavadas a través del sistema. Es crítico el que estacontaminación sea capturado y retirada fuera delsistema mientras este se encuentra aún sin entrara soportar cargas de servicio ó trabajo.

Sistema de lavado

Hay tres pasos para un proceso de lavado. Prime-ro, la máquina debe ser alimentada con el fluidodel sistema a través de todas las líneas y compo-nentes. Segundo, este proceso debe desalojar lamugre desde todos los componentes y líneas, ytercero, los contaminantes deben ser capturadosun filtro altamente eficiente. Para desalojar y trans-portar suciedad es lo más aconsejable el usar unfluido de baja viscosidad viajando a una alta velo-cidad de línea. El fluido de lavado especial puedeser usado así como también puede ser usado elfluido hidráulico del sistema pero a una mayor tem-peratura. Para conseguir flujo a través de todas lasválvulas, accesorios y líneas debe ser operadomuchas veces. En algunos casos son necesariaslíneas que son conectadas alrededor de un com-ponente para permitir elevadas velocidades de flu-jo del fluido a través de la línea. La captura de par-tículas a lavar para obtener un nivel de limpieza

16/14/11 de una forma razonablemente rápida esmejormente cumplido usando un filtro medio tipoV-Pak “05”. Este filtro en la marca Vickers ostentauna combinación de alta eficiencia y alta capaci-dad necesarias para conseguir un exitoso lavado.

El nivel de limpieza objetivo para el lavado debenser dos códigos ISO menor que el nivel objetivo delimpieza para la operación del sistema. Cuando elaceite nuevo es introducido dentro de un sistemadebidamente lavado, menos tiempo y vida del ele-mento del filtro serán consumidos hasta alcanzarel equilibrio del sistema.



VIDA DE SERVICIO DEL ELEMENTO micras) que remueven la suciedad antes de queesta entre al sistema. Los puertos de acceso ypuertas se les debe mantener para que la sucie-dad no sea arrastrada hacía el interior del sistema.Vástagos de cilindros que extienden hacia dentrola contaminación arrastrada por el medio ambien-te deben ser protegidos con guardapolvos que mi-nimicen el que la suciedad sea arrastrado dentrodel sistema.

El segundo aspecto en importancia para la vida deservicio larga es mantener líos niveles de limpiezadel fluido en un objetivo menor. Períodos de opera-ción de la máquina con fluido sucio causan un ace-lerado desgaste interno. (Es importante que laspartículas sean capturadas para salvar el sistema,pero hace costosa la parte del elemento de su vidade servicio). Siempre cambiar un elemento segúnindicación y cuidando el usar elementos genuinosdel fabricante del sistema por que su desempeñoes consistente y superior bajo esfuerzo.

La tercera consideración es una prolongada vidade servicio del elemento ó la “Capacidad de Sucie-dad” del elemento. Este valor es calculado comoparte de la prueba de eficiencia al banco. Por quehay muchas diferencias con las condiciones deprueba (Prueba de Suciedad Fina (ACFTD) conta-minación, alcanzando una sola presión, etc.) y laoperación real del sistema, valores de capacidadde suciedad diferentes no correlacionando bien loscambios en la vida de servicio del elemento.

La capacidad de suciedad del elemento solo pue-de ser usada para comparar elementos bajo muy

VIDA DE SERVICIO DEL ELEMENTO Vs

AREA DEL ELEMENTO11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

11 2 3 4 5 6 7 8

Relación del incremento del área del filtro

Rel

ació

n de

l inc

rem

ento

en

la v

ida

de s

ervi

cio

Como en cualquier aspecto del diseño de la má-quina o mantenimiento, costo de instalación y ope-ración este también es un aspecto de muchointerés. Para filtros, el tiempo de duración hastael final de la vida de servicio del elemento Vs elcosto inicial de ese elemento se combina paradeterminar la economía de utilizar ese producto.

El más importante aspecto de ganar una larga vidade servicio del elemento es el minimizar el riesgode ingreso de contaminantes. Los depósitos ne-cesitan ser llenados con filtros de venteo (<ó= 3



específicas condiciones de laboratorio y comoresultado los valores de capacidad de suciedadobtenidos deben ser usados como informacióngeneral en lugar unos datos específicos de com-paración.

Los ensambles tipo Vicker de construcciónmulticapas en V-Pak proveen un esfuerzo adicio-nal ó capacidad extra de desempeño superior engeneral. Algunos elementos filtrantes pueden brin-dar una importante capacidad de suciedad bajocondiciones de laboratorio pero en experienciasdentro de operaciones reales de un sistema noincrementan la vida de servicio.

Un frecuente aspecto que se ha observado es quela capacidad de suciedad y vida de servicio es elefecto del área del elemento de “x” área con unelemento de “2x” área, sobre lo cual uno esperaríaque la vida se incrementara al doble, pero en laoperación real de un sistema la extensión de lavida de uso es de 2.5 a 3.5 veces. Esto es por quela densidad de flujo reducido a través de la unidadde área media permite una más efectiva capturade contaminantes. Elementos más grandes sonla mejor aproximación del costo efectivo en el con-trol de contaminación desde la óptica de costosde operación.



MONITOREO Y CONFIRMACION DELLOGRO DEL NIVEL DE LIMPIEZA

OBJETIVO

Cada vez que un nivel limpieza objetivo ha sidofijado y los filtros han sido seleccionados y colo-cados dentro del sistema el último y por consi-guiente paso es el de confirmar y monitorear queel nivel de limpieza objetivo ha sido conseguido.La mejor forma de confirmar si este nivel objetivode limpieza está siendo alcanzado es tomando unamuestra representativa de la línea de retorno ade-lante del filtro y enviarla a un laboratorio calificadopara que se obtenga el reporte de conteo de partí-culas según método ISO 4406 (modificado el cualincluye conteo de partículas de 2 micras).

Estos laboratorios reportan los niveles de limpie-za con tres rangos de códigos correspondientes a2 micras, 5 micras, 15 micras.

Con esta información es posible determinar que elsistema hidráulico ó de lubricación tiene el fluidolimpio según se necesite para garantizar una pro-longada operación confiable.

El creciente y continuado desarrollo de las cien-cias ambientales han dado como resultado lasnormas concernientes al deshecho y manejo delos aceites usados de sistemas hidráulicos y delubricación. Los usuarios de productos provenien-tes del petróleo han descubierto el ventajoso cos-to efectivo de extender la vida de uso del aceiteentre 4 a 6 veces el tiempo a través de laimplementación de un mejor control de conta-

minación y la sistematización del control de con-taminación por partículas y así evitando los altoscostos de reemplazo y deshecho de fluidos enve-jecidos.

Como tomar una muestra representativa

Generalmente el lugar correcto de toma es en lalínea de retorno directamente adelante del filtro.Es un buen diseño de sistema el instalar en estesitio una válvula de muestreo. Localización alter-nativa para muestreos es tomarla directamente deldepósito del fluido utilizando un kit muestreadorpor bomba de vacío, orientando la mangueramuestreadora totalmente limpia hacia la línea depresión aguas abajo de la bomba. Bajo estemuestreo debe garantizarce el que la mangueramuestreadora sea sumergido la mitad de la alturadel depósito dentro del fluido y así evitar que lamuestra contenga los sedimentos del fondo deldepósito que pueden causar un muestreo no re-presentativo.

En todas las situaciones de muestreo es imperati-vo que el sistema esté operando ó esté justamen-te recién apagado para cuando la muestra es to-mada. Esto garantiza que el fluido se encuentreturbulento y que la contaminación en ese sistemaesté circulando y disponible a ser capturada en lamisma botella.



Cada vez que el nivel de limpieza ha sido conse-guido y confirmado, prácticas normales de mante-nimiento dictan que se debe remuestrear dentrode intervalos regulares para reconfirmar que elapropiado nivel de limpieza del sistema está sien-do mantenido.

Si se incrementan los valores codificados de nivelde limpieza, significa que el sistema está funcio-nando más sucio de lo que debiera y por lo tanto laprimera cosa que hay que inspeccionar es si nue-va contaminación está entrando al sistema. Ins-peccionar para estar seguros de que todas laspuertas de acceso están cerradas y que los filtrosde venteo están montados y operando. La siguien-te inspección es la de confirmar si los filtros defluido no están en Bypass ante lo cual y si estoestá sucediendo se deben cambiar y por últimopuede ser necesario el adicionar un filtro al siste-ma. Ante la última situación la solución más co-mún es la de adicionar un circuito de recirculación(Bomba, motor y filtro) al depósito de aceite.

Después de cualquier cambio por mantenimientodel sistema, una muestra debería ser tomada paraconfirmar que el nivel de limpieza está siendo man-tenido.

MANTENIMIENTO PROACTIVO

Es él más reciente concepto que se haya incorpo-rado dentro de la ciencia del mantenimiento y unaparte importante de este es el control sistematiza-do de contaminación que se ayuda en los sensorescolocados en el flujo del fluido que permiten consus señales al ser combinadas con un computa-dor analizador el hacer un diagnóstico del estadoacerca de la salud operacional de la máquina. Esteconcepto promete el incremento en la confiabilidaddel fluido de potencia y el aceite de lubricación deequipos.

Para cualquier consideración adicional de mejora-miento de un diseño del sistema del fluido hidráu-lico o del sistema de lubricación de la máquina sepuede solicitar la ayuda del fabricante de los equi-pos a través de sus diferentes representaciones.

Grasas EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Seis

ContenidoPrefacio

Diseño de cojinetes - Lubricación

Cojinetes planos

Cojinetes con elementos rodantes

Composición y características de las grasas

Componentes estructurales de la grasa

Aceites base

Agentes espesantes con base en jabón

Espesantes con base en jabones complejos

Espesantes orgánicos

Espesantes inorgánicos

Aditivos

Propiedades de las grasas

Consistencia

Estabilidad mecánica

Separación de aceite

Compatibilidad

Criterio de selección de la grasa

Usos múltiples

Requerimientos automotrices

Aplicaciones en acerías

Métodos de aplicación de la grasa

Consideraciones sobre medio ambiente

Aplicaciones delicadas

Biodegradabilidad

Responsabilidad global

Pruebas de grasas

Guía para pruebas comunes

Requerimientos siderúrgicos

Especificaciones federales: grasas industrialesy de uso general

Especificaciones militares

Probador Shell de grasas paradeterminar por correlación las diferentesfricciones FHD y EHD

Consideraciones previas

Demostración - Caso que presenta condicio-nes reales vehículo vs. prototipo e igual ecua-ción de régimen ZN/P=2.09"

Reproducibilidad caso real del régimen EHDdel caso ejemplo a través del probador

Bench Marking a través del probador Grasas MP

Análisis de fricción bajo criterio líquido

Conclusiones

Guía de compabilidad agentes espesantes

Guía esencial de grasas Shell

Viscosidades lubricantes minerales


PREFACIO

Adicional a la descripción de los aspectos bási-cos de las formulaciones de grasas y sus usos,usted encontrará una refencia a los estándaresmundiales y a las pautas de fabricación, prueba yuso de estos productos.

Una discusión de la naturaleza del mercado glo-bal de grasas da una perspectiva practica a lassecciones más técnicas, al igual que un repasode las consideraciones ambientales y su impactoen la industria.

El reto de la industria de grasas y las demás in-dustrias de lubricantes / lubricación es el de evo-lucionar de una manera ambientalmente respon-sable.


DISEÑO DE COJINETESLUBRICACION

Los componentes de la maquinaria industrial quenecesitan grasa lubricante incluyen: cojinetes,acoplamientos, transmisiones abiertas, y una va-riedad de otras partes móviles.

El uso más extendido de las grasas es el de lalubricación de cojinetes que son elementos críti-cos de los equipos usados en acerías, minería,construcción y transporte estas son las industriasque en forma significativa determinan la estabili-dad económica de un país.

Un cojinete es la cámara o soporte para una pie-za rotatoria (un eje que rota dentro de un cojine-te), o uno que se mueve linealmente (movimien-to axial dentro del cojinete). Un cojinete tambiénpuede restringir de cierta manera el movimiento.Hay dos clases básicas de cojinetes: Planos yde rodamientos. Los cojinetes planos se basanen el movimiento de deslizamiento entre un ele-mento estacionario y otro móvil; los rodamientostienen esferas o rodillos que dan cabida al movi-miento entre piezas estacionarias y movibles. Encualquiera de los casos, para prolongar la vidade servicio es esencial contar con una películalubricante que separe las superficies en movimien-to.

Los cojinetes planos que resisten pesos perpen-diculares a sus ejes de rotación se denominanchumaceras (cojinetes muñón); los rodamientosque soportan cargas similares se denominan

cojinetes radiales. Cualquiera de estos tipos decojinetes que soportan pesos paralelos a sus ejesde rotación se denominan cojinetes de empuje.

Los cojinetes pueden ser autolubricados olubricarse externamente con aceite o grasa.

En general se prefiere la grasa para cargas deimpacto, altas temperaturas o, cuando se requie-ren, buenas propiedades adhesivas a las super-ficies de los cojinetes y buenas propiedades desellamiento.

COJINETES PLANOS

Es el tipo más elemental de cojinete, ya que nocontiene partes móviles. En la mayoría de loscasos un cojinete plano está elaborado de unmaterial o aleación más suave que el de la piezaque se desliza o mueve contra éste. Por tanto, elcojinete corre con la mayoría del desgaste. Estaes una ventaja económica importante, puesto quelos cojinetes se reemplazan o se ajustan másprácticamente que los componentes móviles derelativa inaccesibilidad.

Los cojinetes planos pueden describirse segúnsu configuración, por su movimiento o por el tipode carga que reciben.

Por tanto, las principales categorías de cojinetesplanos son: Chumaceras, y guías de empuje.


Chumaceras

También llamados cojinetes muñón o de manga,consisten de una cámara cilíndrica que soportael eje rotatorio. El término “muñón” se refiere a laparte del eje contenida dentro del cojinete; la“manga” comúnmente se refiere a la configura-ción del cojinete. Ambos términos se usan sinó-nimamente. Si el cojinete es totalmente cilíndri-co, diseño de 3600, se le llama completo. Un ejeque recibe carga en una sola dirección puedeestar soportado por un cojinete muñón en formade cilindro parcial.

Tales cojinetes soportan el eje solamente en lazona de carga. Por ejemplo, las grúas, los equi-pos removedores de tierra, etc. usan cojinetessemi-cilíndricos para soportar las cargas dirigi-das contra la parte superior de un eje.

Varias configuraciones de cojinetes planos.

Las chumaceras contienen frecuentementedos o más piezas que facilitan su remocióno reemplazo. Por ejemplo, los cojinetes principales del motor del carro tienen dos cami-sas semicirculares que contienen los muñonesdel cigüeñal. Las partes se acoplan y se unencon pernos.

Cojinetes guíaLos cojinetes guía, soportan piezas de la máqui-na más recíprocas que rotativas; la carga es ge-neralmente menor que la de un cojinete muñón.Las superficies inferiores pueden tener ranuraspara ayudar a distribuir el lubricante y aliviar lapresión.

Los equipos que tienen cojinetes guía incluyenlas crucetas de cabeza en los motores a vapor yalgunos compresores de aire.

Un cojinete guía sencillo da cabida para el movimiento lineal.

MuñónLínea de Carga

Punto de Contacto

Punto de EquilibrioRodamiento

Casquillo

Cojinete deMultiples partes


das y ocurre algún contacto metal con metal. Y sise forma una película lubricante con suficientepresión para separar las superficies del cojinetey del muñón, se da origen a la lubricación hidro-dinámica o lubricación de película fluida total.

Lubricación límiteCuando el eje está en reposo o a bajas velocida-des (generalmente a la iniciación), y/o bajo altascargas, entran en contacto las asperezas de lasuperficie del cojinete y del muñón.

La lubricación en estas condiciones depende dela naturaleza de las superficies que se tocan, dela descomposición de los productos lubricantespresentes, o de los aditivos de acción superficialque forman una película delgada y suave, sobrelas superficies de metal y que previenen la adhe-rencia de uniones metálicas para reducir la fric-ción. Fig. (a).

En vista de la generación de niveles relativamen-te altos de fricción y calor, y el consecuente altoíndice de desgaste de la superficie, la lubricaciónlímite no sería el modo de operación más desea-ble. Sin embargo, hay veces en que es totalmen-te inevitable.

En cuanto el muñón empieza a rotar, asciendepor la superficie del cojinete en dirección opues-ta a la rotación, Fig.(b). Una capa de grasa seadhiere al muñón y rota con él. Esta capa es lle-vada al espacio de convergencia entre el muñóny el cojinete y empieza a formar una película del-gada fluida. El muñón rota con la película hasta

Cojinetes de empujeLos cojinetes de empuje suministran el movimien-to axial de un eje rotatorio. Comúnmente se usanen conjunto con las chumaceras y se lubrican me-diante la grasa que se escapa por las puntas delalojamiento de los cojinetes.

Lubricación de cojinetes planosLa forma de lubricar un cojinete plano dependede las condiciones que afectan la capacidad deéste de desarrollar una película fluida, que per-mita soportar la carga y que pueda separar lassuperficies del cojinete y del muñón. Si dicha pe-lícula no se produce (o antes de que se produz-ca) el modo de lubricación se denomina de pelí-cula límite, o película mixta, lubricación en la quelas superficies no están completamente separa-

Un cojinete guía sencillo da cabida para el movimiento lineal.

Rotor Alojamiento

Cojinete deEmpuje


que una cantidad suficiente de fluido haya sidollevado al espacio de convergencia para separarmás aún las superficies, Fig.(c).

Una capa de grasa se adhiere al muñón y rotacon él, otra capa se adhiere a la superficie delcojinete y queda fija. Las capas de grasa de lapelícula se deslizan entre las capas exteriores;las más cercanas al muñón son las que se mue-ven más, mientras aquellas capas más cercanasal cojinete se mueven menos.

Lubricación hidrodinámicaA medida que se aumenta la velocidad, la acciónde cuña del lubricante se mueve en la direcciónde la rotación. La presión sobre la película se hacemayor, de forma que el muñón va ahora montadoen una película de fluido, efectuándose la lubri-cación hidrodinámica, Fig.(d). Si se aumenta

suficientemente la carga sobre el cojinete, la pe-lícula hidrodinámica puede romperse y el cojine-te regresará al modo de lubricación límite.

La grasa debe introducirse al cojinete por dondesea menor la presión del fluido, el punto de máxi-ma holgura dentro del cojinete. A menudo, se aña-den ranuras al interior de la superficie del cojine-te para aligerar la presión y almacenar lubricantede reserva. Cuando la carga va en una dirección,las ranuras del eje que van a lo largo de la super-ficie del cojinete y localizadas en áreas de bajapresión no alterarán la película lubricante y pue-den aliviar la presión.

Cuando la dirección de la carga es variable, lalocalización de presión extrema dentro del coji-nete también es variable. Bajo estas condicio-nes, las ranuras anulares o circunferenciales bienespaciadas aligerarán la presión sin interrumpirsubstancialmente las películas lubricantes.

Las ranuras axiales deben ser biseladas, de ma-nera que la grasa lubricante sea arrastrada másfácilmente de la ranura, por el eje rotatorio.

Posiciones del cojinete durante la formación de una película fluidaaerodinámica en un cojinete muñón plano.

(c)

(b)(a)

(d)


Selección del lubricante

La escogencia entre lubricación de aceite o grasadepende de la relación de la velocidad del muñón aviscosidad. Las velocidades más lentas del mu-ñón requieren viscosidad más alta, mientras quelas velocidades altas necesitan de un aceite decuerpo liviano. Los cojinetes diseñados para mar-chas de baja velocidad tienen, generalmente unatolerancia relativamente amplia entre el eje y el alo-jamiento, mientras que los cojinetes de alta veloci-dad tienen una tolerancia mucho más pequeña.

Baja VelocidadGrasas y

Aceites Pesados

MediaVelocidad

Alta Velocidad

Aceites de MedianaViscosidad

AceitesLigeros

También debe tenerse en cuenta la carga en uncojinete, cuando se escoge un lubricante. La gra-sa o el aceite seleccionados deben tener suficien-te cuerpo o viscosidad para mantener una películafluida continua y los aditivos necesarios para daruna protección adecuada.

Relación de velocidad del muñón con la liberación interna y lalubricación. Velocidades más bajas requieren lubricantes de

viscosidad más alta.


COJINETES CON ELEMENTOSRODANTES

Estos cojinetes tienen esferas o rodillos situadosentre un alojamiento fijo y un muñón movible, losrodillos pueden ser cilíndricos, esféricos o cóni-cos. A los rodamientos con rodillos relativamentelargos, de diámetro pequeño se les denomina “co-jinetes de agujas”.

Se puede conseguir aumento de la capacidadañadiendo filas de rodillos o, en el caso de coji-nete de aguja, eliminando el retenedor y añadien-do rodillos.

A los rodamientos se les llama con frecuencia co-jinetes “antifricción”, aunque la fricción del torquede un cojinete plano de película total de fluido, pue-de ser tan baja como la de los rodamientos.

Anilloexterno

Anillointerno

Canal

Separador

ElementosRodantes

Sin embargo la fricción de inicio en un cojinete pla-no es generalmente más alta que de la de un roda-miento.

Los elementos rodantes generalmente están en-cerrados entre anillos llamados pistas, típicamen-te el anillo exterior es fijo y el anillo interior estáunido a un eje rotatorio.

Distinto a los cojinetes planos, los cojinetes derodamientos, están hechos de aleaciones de ace-ro duro, porque los pequeños rodamientos debensoportar una gama amplia de cargas y las presio-nes en la superficie de contacto de la unidad pue-den ser muy altas.

La mayoría de rodamientos utilizados en la in-dustria se lubrican con grasa.

Cojinetes de bolasLos cojinetes de bolas son, quizá, el tipo ás fami-liar de rodamientos. Los cojinetes radiales debolas contienen el movimiento rotatorio de un eje yfuncionalmente son similares al cojinete muñónsencillo.

Los cojinetes de empuje de bola son funcional-mente equivalentes a los cojinetes de empuje pla-nos.

El ensamblaje de un cojinete de bola incluye:bolas, un retenedor, anillos, eje rotatorio y el alo-jamiento de soporte. Las bolas están hechas deacero endurecido y brillado pulido.


Un retenedor o espaciador de las bolas las man-tiene en su sitio, y ruedan entre los anillos quetambién deben haber sido pulidos.

Los alojamientos de los cojinetes difieren depen-diendo del diseño y de su aplicación y sirven parasoportar el cojinete y contener el lubricante. Ge-neralmente se proveen sellos apropiados paraque ni el agua, ni el polvo, ni la mugre u otroscontaminantes externos lleguen a los componen-tes del cojinete y para prevenir el escape del lubri-cante del alojamiento.

Cojinetes de rodillos

Los tipos básicos de cojinete de rodillo

El ensamblaje de un cojinete de rodillos consistede: rodillos, un retenedor, pistas, un eje, un aloja-miento y sellos. Tal como en el caso de cojinetesde bolas, las superficies de contacto de losrodamientos deben contar con una superficie fina-mente terminada para que trabajen con el máximode eficiencia.

Cojinetes de rodillos cilíndricosEl tipo más básico de estos cojinetes contienerodillos cilíndricos colocados entre los anillos. Losrodillos no son verdaderos cilindros, pero gene-ralmente están coronados o tienen extremos re-ducidos para aminorar la concentración de fuer-za del contacto rodillos-anillo. Los rodamientoscilíndricos pueden llevar cargas radiales pesadasy pueden funcionar a alta velocidad.

Cojinete de rodillos cónicosEn razón a su geometría cónica rodillo-anillo, estecojinete puede llevar cargas pesadas tanto radia-les como cargas de empuje.

Este cojinete versátil es bastante popular en la in-dustria automotriz.

Rodamientos esféricosEsta clase utiliza rodillos convexos o abarriladosque dan cabida a altas cargas radiales y de cho-que y suministran un alto grado de autoalineación.Sin embargo tienen cierta limitación de velocidad.

Cojinetes de agujasLos cojinetes de agujas contienen rodillos cilín-dricos con una alta relación longitud-diámetro,

Doble Fila Rodillo

Rodillo Aguja

Cojinete de


dando la mayor capacidad de carga para un espa-cio radial dado de cualquier cojinete rodante. Ge-neralmente este tipo no tiene pista interior y pue-de dar cabida a movimiento oscilante. Los cojine-tes de aguja sin un retenedor o jaula y con un com-plemento total de rodillos poseen una gran capaci-dad de carga pero tienen limitaciones de veloci-dad. Los cojinetes de aguja con un retenedor, con-tienen menos rodillos, por lo tanto tienen menorcapacidad de carga pero pueden funcionar a velo-cidades más altas.


LUBRICACION DE RODAMIENTOS

El lubricante para estos cojinetes tiene tres fun-ciones individuales:

- Reducir la fricción tanto rodante comodeslizante.

- Proteger, las superficies de los elementosrodantes y de las pistas, contra la corrosión y eldesgaste. Esto es crítico para la vida activa delcojinete (duración).

- Actuar como sellante.

Causas de fricciónLa acción rodante es la causa predominante defricción de un rodamiento. La fricción de rodamien-to se origina por la deformación del metal cuandola bola o rodillo presionado por el peso, se muevepor la superficie de un pista. La acumulación dematerial deformado que precede al elementorodante opone resistencia al movimiento, lo que asu vez, produce calor por fricción. Otras causasmenores de calor por fricción en los cojinetes in-cluyen deslizamiento, desprendimiento y acciónabrasiva.

Se produce una pequeña cantidad de friccióncuando los espaciadores entre los cojinetes to-can el canal de rodadura. También se producefricción, por el desprendimiento de los rodantes.Esto ocurre en el área del cojinete que no llevapeso, donde la holgura entre los elementos delcojinete y el canal de marcha es máxima.

La principal fuente de fricción de un cojinete de elementos rodanteses la fricción de rodadura, resultante de la deformación del canal de

rodadura originada por un elemento rodante cargado.

Los desprendimientos también se aumentan conla desaceleración de la velocidad, porque la reduc-ción de la fuerza centrífuga sobre el cojinete, lograuna liberación más grande, de fuerza opuesta.

La fricción puede provenir también de la corrosiónu oxidación de las superficies metálicas que pro-duce partículas abrasivas de óxido.

Películas EHDLos principios que rigen la lubricación de los coji-netes con elementos rodantes, también llamadosrodamientos, son distintos a los de cojinetes pla-nos. En los cojinetes planos de película fluidacompleta, la carga del eje está soportada por unapelícula lubricante hidrodinámica continua que man-tiene separadas las dos superficies de contacto.

En los cojinetes rodantes, las presiones unitariasson extremadamente altas, entre los elementosrodantes, relativamente pequeños y sus pistas


(canales de rodadura). Los lubricantes sujetos aalta presión dentro de la zona de contacto de unrodamiento, sufren un dramático aumento de la vis-cosidad. Este aumento de la viscosidad permite ala película lubricante soportar altas fuerzas de con-tacto, a la vez, que previene el contacto; entre lassuperficies. Las presiones de esta magnitud noexisten en la película fluida total del cojinete planoy por lo tanto no se afecta la viscosidad del lubri-cante.

Las altas presiones del contacto en un cojineterodante, deforman elásticamente también las su-perficies rodantes, para ampliar el área de contac-to que soporta la carga. La combinación de la de-formación de la superficie y la acción lubricantehidrodinámica, produce una película lubricante del-gada elastohidrodinámica (EHD), que provee lubri-cación a las zonas de contacto de los elementosrodantes del cojinete.

Aumento de viscosidad en los lubricantes corrientes debido a lapresión.

107

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SiliconaSiliconaAceite mineralAceite mineral

Aceite mineralAceite mineral

DiesterDiestera 55 Ca 55 C

a 74 Ca 74 Ca 50 Ca 50 C

a 58 Ca 58 CDiesterDiestera 73 Ca 73 C

Presión en Psi x 1000Presión en Psi x 1000

Lubricación con grasaLas grasas proveen una película lubricante a la su-perficie de los elementos rodantes, separadores ycanales de rodadura. En realidad el lubricante esuna fina película de aceite que se libera cuando lared fibrosa tridimensional de la grasa se quiebrapor el esfuerzo cortante. Solamente se malogra laparte de la grasa en contacto íntimo con las super-ficies movibles, el resto permanece intacto y fun-ciona como sellante.

Cuando un cojinete recientemente cargado empie-za a girar, la grasa es lanzada desde los elemen-tos rodantes y puesta a circular rápidamente porel alojamiento. Después de corto tiempo la grasadel anillo rotatorio externo es lanzada de regreso alos elementos rodantes, donde se produce el cor-te.

Este ambiente turbulento al iniciar la rotación, creacalor de fricción que alcanza un máximo y que des-pués disminuye gradualmente, a medida que la ac-ción continua de corte libera la película de aceitelubricante. Al tiempo que se efectúa la lubricación,la temperatura del cojinete que se ha cargado apro-piadamente bajará y asumirá un equilibrio.

Carga Carga

Dirección derotación

Patrón deesfuerzo

Deformación (exagerada) y esfuerzoproducido por un rodillo sobre una

suprficie plana

Patrón deesfuerzo

Direcciónde

rodamiento


Relación tiempo/temperatura de un rodamiento cargado normalmentey lubricado con grasa y de uno que ha sido sobrecargado con

lubricante.

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SobrecargaSobrecarga


COMPOSICION Y CARACTERISTICASDE LAS GRASAS

La facultad de las grasas lubricantes de operar entan diferentes aplicaciones, bajo una amplia varie-dad de condiciones y medios ambientales, consti-tuyen un testimonio de la flexibilidad de su compo-sición. Las grasas son fórmulas complejas deespesantes,

componentes estructurales, bases fluidas y aditi-vos diseñados para cumplir los requisitos de apli-caciones específicas.

Cuando se usan como lubricantes, las grasas tie-nen un comportamiento muy parecido al de losaceites. Reducen la fricción proveyendo una pe-lícula que separa superficies en movimiento. Sinembargo, tienen la ventaja de permanecer don-de se aplican, y tienen menos probabilidad deescapar de una máquina o de las superficies quelubrican, si se encuentran bajo efectos de la fuer-za de gravedad o fuerzas centrífugas.

Al mismo tiempo, las grasas pueden formar unsello efectivo contra la húmedas y los contami-nantes sólidos.

Estructura grasa LITIO

Estructura grasa CALCIO


COMPONENTES ESTRUCTURALES DELA GRASA

La grasa tiene dos componentes estructurales bá-sicos: un agente espesante y el fluido líquido,o base fluida en el que se dispersa el agenteespesante. Muchos tipos y combinaciones deespesantes y fluidos base, junto a modificadoresde estructura suplementarios y aditivos de desem-peño, le dan sus características especiales a lasfórmulas finales de grasa.

Al examinar, bajo una alta ampliación, una grasabasada en un jabón, se nota una malla tridimensionalde fibras de jabón microscópicas. La forma deactuar de una grasa, se ha explicado como si estamalla actuara como una esponja y atrapara molé-culas de aceite, que luego serían liberadas al au-mentar la presión y la temperatura.

Sin embargo, parece ser que el mecanismo deacción de una grasa es aún más complicado, yque la grasa es un lubricante efectivo. Esto sedemuestra con el hecho de que, analizando elmaterial en superficies lubricadas con grasa, mues-tra que contiene la misma concentración de agen-te espesante, sin haber un exceso de aceite base.

Se piensa que las fibras del jabón utilizado comoagente espesante, se mantienen juntas gracias afuerzas moleculares débiles. Esto da a la grasa,en un comienzo, una estructura relativamentesólida. Pero al someterla a un incremento en lapresión o la temperatura, las uniones entre las fi-bras se rompen y dejan fluir la grasa.

Al terminar el esfuerzo, las uniones vuelven a for-marse y la grasa vuelve a su consistencia original.


ACEITES BASE

Las bases de los lubricantes utilizados en la for-mulación de grasas son generalmente de origenmineral (petróleo) o sintético, aunque los aceitesvegetales también son usados en aplicaciones es-pecializadas. Las bases sintéticas pueden elabo-rarse de petróleo o de aceite vegetal comestibley se les acondiciona para el trabajo que debenrealizar.

Los aceites lubricantes son los componentes prin-cipales de las fórmulas de grasa y, como tales,ejercen gran influencia en él comportamiento dela misma. Al formular una grasa, se escoge ge-neralmente la viscosidad del aceite base que tie-ne similitud al que normalmente se escogería siel equipo se lubricara con aceite. Por ejemplo, unaceite liviano podría escogerse para formular unagrasa lubricante apropiada para cojinetes de car-ga liviana y alta velocidad. Por otro lado, un equi-po de carga pesada y lento movimiento necesita-ría de un aceite de alta viscosidad.

La resistencia de una grasa a la oxidación puedeser deficiente si su componente de aceite base,tiene un índice de viscosidad bajo o moléculaspolinucleares aromáticas. Se prefieren los acei-tes parafínicos de alto índice de viscosidad porsu innata y buena estabilidad a la oxidación, perosu falta de compatibilidad con algunos jabonesespesantes de calcio y sodio puede exigir el usode aceites nafténicos. En tales casos, se hacen ne-cesarios los inhibidores suplementarios de oxida-ción.

Una propiedad pobre de baja temperatura de unaceite base no siempre define él comportamientode una grasa terminada, puesto que ciertosespesantes pueden por sí mismos funcionar comodepresores del punto de fluidez.

La compatibilidad con sellos de caucho, puedeestar influenciada por el tipo de aceite base pre-sente. Los aceites parafínicos ejercen un efectomínimo sobre éstos, mientras que los aceitesnafténicos pueden hacer que el material sellantese infle.

Aceites sintéticos

Los fluidos sintéticos están incrementando su im-portancia, en grasas diseñadas para aplicacionesespeciales, en temperaturas extremas, estos in-cluyen: Polialfaolefinas, diésteres, poliglícoles, és-teres e hidrocarburos halogenados, bases sintéti-cas.

Exceptuando los fluidos de poliglicol, todos tie-nen viscosidades en la escala de aceites minera-les HVI más ligeros. Sus índices de viscosidad y

Tipo Aplicaciones principales

Polialfa Olefinas (PAOs)

Esteres de acidosDibásicos

Esteres de Poliol

Aromáticos alquilados

Polialquilen Glicoles

Automotriz e industrial

Aérea y automotriz

Aérea y automotriz

Automotriz e industrial

Industrial


puntos de chispa, son más altos y sus puntos defluidez son considerablemente más bajos.

Esto los convierte en valiosos componentes decombinación cuando se mezclan aceites de ser-vicios extremos en altas y en bajas temperatu-ras.

Las principales desventajas de los sintéticos esque son más costosos que los aceites minerales.Esto limita su utilización en grasas y aceites paraespecialidades. Los ésteres tienen la desventajaadicional de tener más tendencia a inflar los se-llos que los hidrocarburos, por tanto, se debe te-ner precaución cuando se les usa en aplicacionesen las que puedan entrar en contacto conelastómeros diseñados para usarse con aceitesminerales.

Agentes espesantes con base en jabónmetálico

Los jabones se forman cuando un ácido o éstergraso de origen vegetal o animal se combina conun álcali o hidróxido metálico y reacciona, o sesaponifica, generalmente por aplicación de calor,presión o agitación.

La estabilidad mecánica y propiedades reológicas dela grasa final resultan de la estructura de fibradada por el jabón de metal.

El agua llega durante el proceso como un deriva-do. Por tanto el sistema de fabricación en sí mis-mo es una conveniente fuente de agua. Una pe-queña porción del agua que se forma por la

reacción de saponificación puede retenerse duran-te el proceso.

Esta agua, hidroliza una cantidad equivalente dejabón metálico, resultando en ácido carboxílico libreque ayuda en la dispersión de las moléculas dejabón. Cantidades más grandes de agua se in-corporan algunas veces dentro del marcomolecular y se convierten en elementos estructu-rales esenciales como el caso de las grasas decalcio convencionales.

Jabones de calcio, el jabón convencional decalcio o grasas a base de cal se prepara median-te la reacción de ácidos o ésteres grasos con hi-dróxido de calcio en un medio de aceite mineral.Como resultado de las fibras pequeñas y estre-chamente ajustadas que constituyen su marco es-tructural, el producto que así se produce tiene unatextura suave.

Las principales ventajas de las grasas de jabónde calcio son:

- Quizás las más baratas para fabricar entrelas grasas a base mineral.

- No son emulsificables en agua por tanto,resisten el arrastre desde los cojinetes. A ba-jas temperaturas no sufren transformación defase y por lo tanto mantienen capacidad debombeo.

Sus mayores desventajas son:

- La temperatura máxima de funcionamiento de


las grasas a base de jabón de calcio,estabilizada en agua es de solo 800 C; lasgrasas derivadas de 12-hidroxisteárico pue-den funcionar 1200 -1300 C.

- Las grasas de jabón de calcio se utilizan prin-cipalmente para lubricar bombas de agua, la-zos de alambre y partes de maquinaria quefuncionan bajo condiciones ligeras.

- Su utilización en cojinetes planos y derodamientos está severamente limitada porsu baja estabilidad térmica y susceptibilidadal corte.

Cuando se involucran ácidos grasos simples, laadsorción de agua durante la reacción desaponificación, es un factor crítico para lograr unaestructura grasa estable. Si el agua de lahidratación se hace salir, la red fibrosa caracte-rística se rompe para producir ablandamiento ypor último, separación de fase. Si el jabón contie-ne el ácido 12-hidroxiesteárico, no se necesita elagua de la hidratación. Las grasas de calcioanhidro 12-hidroxiesterato son de hecho, mástérmicamente estables, que las grasas de jabónde calcio hidratadas convencionalmente.

Jabones de sodio, El espesante de las grasas abase de sodio se forma mediante la reacción deácidos o ésteres grasos con hidróxido de sodioen un medio de aceite mineral. Las grasas de ja-bón de sodio tienen une estructura esponjosa.

Estas grasas han sido desplazadas signifi-cativamente en las aplicaciones industriales por

su falta de versatilidad. Igualmente las grasas dejabón de sodio son bastante limitadas para aplica-ciones en cojinetes modernos, en razón a su altogrado de solubilidad en agua. Por tanto, estas gra-sas están totalmente descartadas para uso enacerías, en donde los cojinetes están sometidosa la caída de grandes volúmenes de agua. Las gra-sas sódicas también son susceptibles de transfor-maciones de fase y de endurecimiento.

Sin embargo las grasas sódicas poseen ciertosperfiles positivos que las hacen útiles en algunoscojinetes de rodamientos, cojinetes de alta velo-cidad y engranajes. Sus ventajas incluyen:

- Excelentes propiedades inhibidoras de lacorrosión y oxidación.

- Buena estabilidad a alta temperatura.

- Estabilidad promedio al corte.

- La máxima temperatura de operación de lasgrasas de sodio en los rodamientos, es alre-dedor de 1000 C aunque las grasas de sodiocon 12-hidroxiesterato son algo más establestérmicamente.

Jabones de Litio, Los jabones de litio son losmás importantes y versátiles de las grasas a basede jabón y tienen por lo menos el 50% de la pro-ducción de grasa. Las grasas de litio se preparanmediante la reacción de ácidos grasos o ésterescon hidróxido de litio en aceite mineral. Estos tie-nen una textura suave y fibrosa.

Las ventajas de las grasas de litio incluyen:


- Excepcional estabilidad al corte; convenientepara utilizar en los cojinetes planos de altavelocidad y en rodamientos.

- Altos puntos de goteo y buena estabilidadtérmica. La temperatura máxima de serviciose acerca a los 1400 C.

- Buena tolerancia al agua; resiste el arrastreen los cojinetes de fresadoras.

- La protección contra la corrosión y la oxida-ción es por lo menos igual a la de las grasasde sodio.

- Los aditivos (inhibidores de corrosión,inhibidores de oxidación, agentes EP) mues-tran generalmente mayor respuesta que otrosmedios de jabón; por tanto las grasas de litiose pueden acomodar fácilmente a condicio-nes y ambientes específicos.

- Excelentes propiedades sellantes.

Algunos estudios de los espesantes de jabón delitio sugieren que la relativa falta de solubilidaddel jabón en aceite lleva a una estructura de ma-lla de grasa más fina que a su vez reduce la se-paración del aceite durante el servicio.

Características de las Grasas yAplicaciones

Tipo de Tipo de EspesanteEspesante

Características de Características de las grasaslas grasas

AplicacionesAplicaciones

•• De apariencia suave, tipo gel. BajoDe apariencia suave, tipo gel. Bajode goteo.de goteo.Excelente resistencia al agua. Excelente resistencia al agua. Tendencia a suavizar / endurecer.Tendencia a suavizar / endurecer.Altamente dependiente de la rataAltamente dependiente de la ratade corte.de corte.

•• Lubrica cojinetes de bajaLubrica cojinetes de bajavelocidad.velocidad.Aplicaciones en ambientesAplicaciones en ambienteshúmedos o de altahúmedos o de altacontaminación química contaminación química (cloro, amoniáco).(cloro, amoniáco).Disminución de uso. Disminución de uso.

•• AluminioAluminio

•• Apariencia aspera, fibrosa.Apariencia aspera, fibrosa.Punto de goteo moderadamentePunto de goteo moderadamentealto.alto.Poca resistencia al agua.Poca resistencia al agua.Propiedades de buena adherenciaPropiedades de buena adherencia(cohesiva).(cohesiva).

•• Equipo industrial antiguo enEquipo industrial antiguo enel que la relubricación es el que la relubricación es constante.constante.Rodamientos. Rodamientos.

•• SodioSodio

•• Apariencia suave, mantequillosa.Apariencia suave, mantequillosa.Puntos de goteo bajos.Puntos de goteo bajos.Buena resistencia al agua. Buena resistencia al agua.

•• Cojinetes en aplicacionesCojinetes en aplicacioneshúmedas.húmedas.Lubricante de rieles deLubricante de rieles deferrocarril.ferrocarril.

•• CalcioCalcio

•• Apariencia suave, mantequillosa aApariencia suave, mantequillosa aalgo fibrosa.algo fibrosa.Punto alto de goteo.Punto alto de goteo.Resistencia a escape y Resistencia a escape y ablandamiento.ablandamiento.Buena resistencia al agua.Buena resistencia al agua.

•• Chasis de automotor yChasis de automotor ycojinetes de las ruedascojinetes de las ruedasGrasas industrialesGrasas industrialesmultipropósitomultipropósitoLubricantes para laLubricantes para laindustria de perforación deindustria de perforación depetróleo petróleo

•• LitioLitio


Espesantes con base en jabonescomplejos

Las grasas de jabones complejos sé desarrollaronpara soportar las temperaturas de peración máselevadas de los equipos modernos. La estructuradel espesante se forma mediante la reacción si-multánea de un derivado de ácido graso y algúnotro componente polar llamado agente de com-plexión, con un componente básico. Por ejemplo,correaccionando el ácido 12-hidroxiesteárico y unácido azelaico con hidróxido de litio se produceuna estructura de malla más intrincada que la deun jabón de litio simple. Los agentes de complexióntienen usualmente un peso molecular más bajo queun derivado del ácido graso.

Jabones de complejo de calcio, las grasas decomplejo de calcio se usan para lubricar losrodamientos que trabajan a temperaturas de 1600-2000 C. (comparados con una temperatura máxi-ma de funcionamiento de solo 900 C para las gra-sas de jabón de calcio sencillo). Más allá de esterango empiezan a desestabilizarse y a liberarcetonas.

Estas grasas se preparan mediante reacción deuna mezcla de ácido esteárico o 12-hidroxiesteáricoy un ácido orgánico de menor peso molecular co-múnmente ácido acético con un exceso de hidróxi-do de calcio en un medio de aceite mineral.

Las temperaturas de reacción inicial se mantie-nen bajas para evitar la volatilización de los agen-tes de complexión. Así como el agua se va des-

alojando en el transcurso de la reacción, las tem-peraturas suben gradualmente.

Jabones de complejo de litio, los jabones decomplejo de litio toleran temperaturas más altas yofrecen una vida útil más larga que la de sus equi-valentes de jabones simples. Típicamente, los pun-tos de goteo están por encima de 2600 C, o cercade 800 C más altos que aquellos de las grasas delitio convencionales. La temperatura máxima de ser-vicio de las grasas de complejo de litio es alrede-dor de 1750 C, mientras que las grasas de litio sim-ple generalmente no tolerarían temperaturas deservicio por encima de los 1400 C.

Jabones de complejo de aluminio, las grasasde complejo de aluminio se preparan usualmen-te mediante la reacción de la mezcla de un ácidograso, ácido benzoico y agua con isopropóxido dealuminio en un medio de aceite mineral. Si la pro-porción de ácido graso sobre el ácido benzoico seaumenta, la solubilidad en aceite del espesantede complejo se aumenta, pero la estabilidad es-tructural se disminuye. Las grasas de complejode aluminio de óptima composición, tienen pun-tos de goteo cercanos a los 2600C, mientras quelas grasas de jabón de aluminio sencillo puedentener un punto de goteo de solo 1100 C.

Adicionalmente a las buenas propiedades de altatemperatura que tienen, las grasas de complejode aluminio son estables al corte y resisten elarrastre del agua. Por tanto, son una alternativacompetitiva de las grasas de complejo de calciopara la lubricación de los cojinetes de rodamientos.


Grasas espesadas sin jabón.

Tipo de Tipo de EspesanteEspesante

Características de Características de las grasaslas grasas

AplicacionesAplicaciones

•• PoliúreaPoliúrea •• Apariencia suave, algo Apariencia suave, algo opaca.Punto de goteo por opaca.Punto de goteo por encima de 240° Cencima de 240° CBuena resistencia al agua Buena resistencia al agua Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación Menor resistencia al Menor resistencia al ablandamiento y al escape. ablandamiento y al escape.

•• Cojinetes industriales Cojinetes industriales de elemento rodante.de elemento rodante.Uniones de velocidad Uniones de velocidad constante de los constante de los automotoresautomotores

•• Organo clay - Organo clay - ArcillasArcillas

•• Cojinetes de alta Cojinetes de alta temperatura con temperatura con relubricación frecuente.relubricación frecuente.Cojinetes de cuello de Cojinetes de cuello de rodillo de aceríasrodillo de acerías

•• Apariencia suave y mantequillosa Apariencia suave y mantequillosa Punto de goteo sobre 260° CPunto de goteo sobre 260° CResistencia al escapeResistencia al escapeBuena resistencia al agua Buena resistencia al agua

Su principal desventaja se refiere a una mala re-sistencia a la corrosión y la oxidación que a me-nudo no se puede corregir fácilmente con aditi-vos suplementarios.

Espesantes orgánicos

Los espesantes orgánicos, no poseen jabones,los más utilizados son las poliúreas, que se pre-paran mediante la reacción de isocianatos conaminas. Químicamente el producto se puede pre-sentar así:

O [ ~N- C -N CH* CH* ~ ] n

Cuando se incorporan a la cadena de polímerosgrupos de acetatos, se puede aplicar la denomina-ción de “Complejo de acetato de poliúrea”.

Las grasas de poliúreas se caracterizan por subuena resistencia al agua y buena estabilidad tér-mica.

Por su durabilidad, las grasas poliúreas se usanfrecuentemente en los cojinetes de sellado perma-nente, que se llenan durante el ensamblaje, sesellan y trabajan sin relubricación durante la vidanormal del equipo.

Las grasas de poliúrea necesitan de procesosmás sofisticados y sus materias primas son máscostosas que las grasas convencionales. La malacapacidad de bombeo de ciertas grasas depoliúrea limitan su uso en los sistemas centrali-zados grandes.

Otros espesantes sin jabón, los ejemplos de otrosespesantes orgánicos sin jabón incluyen sales deácidos tereftálicos; ácidos fosfóricos, ácidostiofosfóricos y ácidos fosónicos; y polietileno,policarbohidratos y polietilenos halogenados. Es-tos se usan en pocas aplicaciones comerciales y ensu mayoría son solo de intereses académicos.


Espesantes inorgánicos

Las características particulares de las grasas ba-sadas en espesantes inorgánicos, básicamentearcilla y sílice, las ha hecho útiles en aplicacio-nes especiales:

Arcillas, dos arcillas la bentonita y hectorita sonlos agentes espesantes inorgánicos más impor-tantes. Las grasas basadas en estos materialesson funcionales en rangos de temperatura extre-madamente amplios porque carecen de puntosde goteo y resisten otras transformaciones de fase.Por tanto, las grasas a base de arcilla son valiosaspara aplicaciones aerospaciales.

Ciertos aditivos de desempeño incluyendosulfonatos, naftenatos de plomo y algunos com-puestos organofosfóricos (se sabe que son incom-patibles con las grasas de arcilla porque tiendena desestabilizar la estructura de gel).

Sílice, los agentes espesantes con base sílice sepreparan mediante el tratamiento fino del silicatosódico disperso con di-isocainatos o epóxidos. Laestructura de gel resultante es más bien amorfaque cristalina.

En razón de su tolerancia a la radiación, las gra-sas de sílice que contienen fluidos de base aro-mática se usan frecuentemente para lubricar losrodamientos en las plantas nucleares (rodamientosde turbinas y generadores).

Influencia del espesante sobre las características de la grasa

Suave 199Sencillo 163

Suave 260Arcilla 177

Opaca, algoharinosa

> 232Poliúrea 177

ComplejoSuave,algo fibroso > 232 177

Gel suaveComplejo deAluminio > 232 149

Espesante Estructura TemperaturaMax. de servicio (°C)

Fibra 177Jabón de Sodio

Punto de goteo (°C)

93 - 136

Jabón de Calcio

Suave 132 - 143Simple 121

Suave,mantequilloso > 232Complejo 149

Jabón de Litio


ADITIVOS

Los aditivos químicos pueden alterar en forma significa-tiva el desempeño de las grasas lubricantes. Los facto-res que influyen en la selección del aditivo son:

- Exigencias de desempeño (aplicación delproducto).

- Compatibilidad (reacciones sinérgicas/antagónicas).

- Consideraciones ambientales (aplicación delproducto, olor, biodegradabilidad, residuosde descomposición).

- Color.

- Costo.

La mayoría de los aditivos descritos son química-mente activos, es decir, producen su efecto a tra-vés de una reacción química ya sea dentro delmedio lubricante o sobre la superficie metálica. Losaditivos químicamente activos incluyen:Inhibidores de oxidación, inhibidores de he-rrumbre y de corrosión Agentes antidesgastey de extrema presión E.P.

Los modificadores de estructura y espesantes tam-bién pueden incluirse en esta categoría, al igualque los polímeros que mejoran las propiedadesadherentes y de resistencia al agua.

Por otra parte, los aditivos químicamente inertesafectan unas propiedades físicas de la grasa talescomo estructura, reología o tolerancia al agua.

Los aditivos químicamente inertes incluyen:

- Modificadores de la viscosidad.

- Depresores del punto de fluidez.

- Agentes antiespumantes.

- Emulsificadores.

- Demulsificadores.

- Aditivos de las grasas.

Tipo deTipo de EspesanteEspesante

EstabilidadEstabilidadde cortede corte

Estabilidad *Estabilidad *alta - temperaturaalta - temperatura

MM GGCalcio (Hidratado)Calcio (Hidratado)

ResistenciaResistenciaal aguaal agua ** **

P (90)P (90)

M - GM - G PPSodioSodio G (200)G (200)

MM GGComplejo de CalcioComplejo de Calcio G (300)G (300)

Calcio (Calcio (AnhidroAnhidro)) GG

GGLitioLitio MM G (180)G (180)

GG M (140)M (140)

GG M - GM - GLitioLitio acomplejante acomplejante G (250)G (250)

MM GGAluminioAluminio acomplejante acomplejante G (250)G (250)

M - GM - G GGPoliúreaPoliúrea G (240)G (240)

MM MMArcillaArcilla Bentonita Bentonita G (Ninguno)G (Ninguno)

* ( ) Punto de goteo , C* ( ) Punto de goteo , C ** ** G = Bueno, M = Malo, P = Pobre G = Bueno, M = Malo, P = Pobre


Inhibidores de OxidaciónComo los aceites lubricantes, las grasas bajo con-diciones de oxidación producen materiales inesta-bles llamados peróxidos. Una vez formados, losperóxidos se descomponen rápidamente y formanotros materiales que son incluso más suscepti-bles de oxidación. El proceso es una reacción encadena que se acelera por el aumento de la tem-peratura y que se cataliza mediante ciertos meta-les particularmente aquellos presentes en los agen-tes espesantes con base de jabón.

Los productos finales de la oxidación son gomas,lacas y materiales acídicos.

En la composición de grasas, la oxidación se ma-nifiesta en cualquiera o la combinación de los si-guientes síntomas:

- Resecamiento y agrietamiento.

- Aumento de penetración.

- Disminución de punto de goteo.

- Aumento de absorción de oxígeno.

- Aumento de la acidez.

Los sedimentos en los cojinetes son las señalesmás obvias de oxidación en el servicio.

Función: los inhibidores de oxidación funcionancombinándose preferencialmente con losperóxidos o especies radicales, por tanto, termi-nando la reacción en cadena de radicales libres.Los inhibidores se destruyen gradualmente du-rante el proceso.

Tipo de Tipo de AditivoAditivo

FinalidadFinalidad FuncionesFunciones

Aditivos Protectores de SuperficieAditivos Protectores de Superficie

ComponentesComponentestípicostípicos

Agente EP yAgente EP yAntidesgasteAntidesgaste

Reduce la fricción Reduce la fricción y el desgaste yy el desgaste ypreviene el rayadopreviene el rayadoy el agarrotamiento. y el agarrotamiento.

DitiofosfatosDitiofosfatos de Zinc, de Zinc,fosfatos orgánicos,fosfatos orgánicos,azufre orgánico yazufre orgánico ycompuestoscompuestosorgánicos de azufreorgánicos de azufrey cloro.y cloro.

Reacción químicaReacción químicacon superficies metálicascon superficies metálicaspara formar una películapara formar una películacon más baja fuerza decon más baja fuerza decorte que el metal, porcorte que el metal, porlo tanto previene el lo tanto previene el contacto metal con metal. contacto metal con metal.

InhibidorInhibidor de la de laherrumbre y laherrumbre y lacorrosióncorrosión

Previene la corrosiónPreviene la corrosióny la oxidación de lasy la oxidación de laspartes metálicas enpartes metálicas encontacto con elcontacto con ellubricante.lubricante.

DitiofosfatosDitiofosfatos de Zinc, de Zinc,fenolatadosfenolatados de metal, de metal,sulfonatossulfonatos básicos de básicos demetal, ácidos grasos ymetal, ácidos grasos yaminasaminas. .

AbsorciónAbsorción preferencial preferencial del delconstituyente polar de laconstituyente polar de lasuperficie metálica parasuperficie metálica parasuministrar una películasuministrar una películaprotectora o neutralizarprotectora o neutralizarlos ácidos corrosivos.los ácidos corrosivos.

Modificador deModificador defricciónfricción

Alterar el coeficienteAlterar el coeficientede fricción.de fricción.

Acidos grasosAcidos grasosorgánicos yorgánicos y amidos amidos,,aceite de manteca,aceite de manteca,fósforo orgánico defósforo orgánico dealto peso molecular yalto peso molecular yésteresésteres ácidos ácidosfosfóricos. fosfóricos.

Modificador deModificador dela viscosidadla viscosidad

Aumenta laAumenta laviscosidad del aceiteviscosidad del aceitebase. base.

PólimerosPólimeros y ycopolímeroscopolímeros de demetacrilatosmetacrilatos,, butadieno butadienoolefinasolefinas o estirenos o estirenosalquilados.alquilados.

AbsorciónAbsorción preferencial preferencial de demateriales activos enmateriales activos ensuperficie.superficie.

Aditivos ProtectoresAditivos Protectores

AntioxidantesAntioxidantes Retarda laRetarda ladescomposicióndescomposiciónoxidativaoxidativa

DitiofosfatosDitiofosfatos de Zinc, de Zinc,fenoles limitados,fenoles limitados,aminasaminas, fenoles, fenolessulfurados.sulfurados.

DeactivadorDeactivadormetálicometálico

Reducir el efectoReducir el efectocatalítico de loscatalítico de losmetales en las ratasmetales en las ratasde oxidación de oxidación

AcomplejantesAcomplejantesorgánicos queorgánicos quecontienen azufre,contienen azufre,aminasaminas,, sulfitos sulfitos y yfosfatos y sulfuros.fosfatos y sulfuros.

Forma una películaForma una películainactiva sobre superficiesinactiva sobre superficiesmetálicas al acomplejarsemetálicas al acomplejarsecon iones metálicos. con iones metálicos.

Descompone losDescompone losperóxidosperóxidos y termina las y termina lasreacciones de radicalreacciones de radicallibre.libre.


La resistencia natural de la oxidación de una gra-sa y el efecto de un inhibidor de oxidación dado,depende del tipo de espesante, la acidez relativa ola basicidad del sistema y la naturaleza del com-puesto del aceite base.

Las grasas espesadas con jabón frecuentemen-te dificultan su inhibición porque los metales ac-túan como catalizadores de la oxidación. Losespesantes a base de arcilla también son difícilesde inhibir pero por diferentes razones. Losespesantes de bentonita tienen afinidad por cier-tos aditivos, tales como aminas aromáticas, y tien-den a absorber esos aditivos en la superficie delas plaquetas. Por tanto se consumen los aditi-vos de la fase de aceite y se reduce la resisten-cia a la oxidación.

La naturaleza de los constituyentes de los acei-tes nafténicos o parafínicos pueden afectar la res-puesta del inhibidor. Los aceites nafténicos debajo índice de viscosidad son naturalmente me-nos resistentes a la oxidación, posiblemente acausa de su polaridad y el contenido aromático.Las grasas que contienen aceites parafínicos dealtos índices de viscosidad son innatamente másestables y más rápidamente inhibidas (Alvania,Retinax).

Inhibidores de HerrumbreLa corrosión de los componentes de los cojine-tes de hierro y acero causada por la presenciade oxígeno atmosférico y de agua pueden cau-sar serios daños. La protección de las superfi-cies de metales contra la herrumbre es espe-cialmente importante en las aplicaciones de las

acerías en los que grandes volúmenes de aguade enfriamiento maltratan los cojinetes y don-de se espera que las grasas lubricantes en fun-cionamiento absorban mucha más agua sin dis-minuir su desempeño.

Función: los espesantes y modificadores de es-tructura frecuentemente generan propiedades na-turales de resistencia a la herrumbre pero si lascondiciones lo exigen se podrían requerir inhibido-res suplementarios. Usualmente estos son

compuestos de alta polaridad solubles en aceiteque funcionan por adsorción en superficie demetal para formar una delgada película protecto-ra que excluye aire y agua.

Extrema PresiónAgentes antidesgaste

Las grasas se formulan con agentes de extremapresión (EP) para prevenir desgaste en condicio-nes de altas temperaturas, cargas pesadas operiodos de operación muy extensos. Los quími-cos que sirven como agentes de extrema presióngeneralmente contienen azufre, cloro, fósforo, me-tales o combinaciones de estos elementos.

Función: los agentes de extrema presión funcio-nan bajo condiciones de lubricación límite, en lasque, las superficies metálicas están en contactoíntimo. Cuando las

superficies se mueven unas contra otras, la coli-sión de las asperezas de la superficie produce ele-vaciones localizadas de temperatura que activan


los agentes EP, se forman distintos compuestosquímicos e inmediatamente se adhieren en formade película delgada sobre la superficie metálica.Las películas de sulfuro, cloro y fósforo cortan másfácilmente que el metal mismo; por tanto se gene-ra menos calor por fricción y se reduce el peligrode soldadura severa.

Llenadores sólidos

Los llenadores que frecuentemente se denominan“aditivos físicos” o “lubricantes secos” son mate-riales sólidos orgánicos o polímeros que tienencomo fin dar a las grasas protección EP y durabi-lidad. Algunos ejemplos incluyen:

- Bisulfuro de molibdeno.

- Grafito.

- Oxido de zinc.

Estos materiales son muy útiles en especial paraevitar que los cojinetes con carga pesada rocen yse agarroten.

Distinto a los agentes EP orgánicos convenciona-les, los llenadores sólidos no producen su efectoreaccionando químicamente con superficies me-tálicas.

Bajo condiciones límites, los sólidos suspendidosse sedimentan físicamente en la superficie metá-lica y producen películas de baja fuerza cortante.Por ejemplo en el caso del bisulfuro de molibdeno,los átomos de azufre se adhieren fuertemente a

la superficie del metal mientras se forman enlacesdébiles entre los átomos de azufre y las molécu-las adyacentes. Cuando comienza el corte losenlaces débiles azufre-azufre se parten y las mo-léculas se resbalan fácilmente una sobre otra.

Después de que la película de lubricante hidrodi-námica se ha roto queda una película sólida enel área de contacto que no permite que ocurracalor por fricción. Los llenadores sólidos y agen-tes orgánicos EP producen el mismo efecto finalpor medios físicos y químicos respectivamente.


PROPIEDADES DE LAS GRASASPropiedades de flujo

Al aplicar presión a un líquido normal, tal como unaceite lubricante, empezará a fluir aún con una pre-sión muy baja. A cualquier temperatura, la tasade flujo (o tasa de corte) es proporcional a la pre-sión aplicada (esfuerzo cortante), en un ampliorango de condiciones. La viscosidad del líquido (larelación entre el esfuerzo cortante y la tasa decorte) permanece siempre constante.

Las grasas, por lo contrario, dada su estructurasemisólida, se comportan en forma diferente. Cuan-do se aplica presión a una grasa, ésta no comien-za a fluir hasta que se alcanza una presión crítica,que se conoce como límite elástico aparente. Amedida que se aplica más presión, la tasa de flujoaumenta aún más y la viscosidad de la grasa dis-minuye. La viscosidad observada de una grasa esllamada viscosidad aparente y varía con la tempe-ratura y la tasa de flujo.

La viscosidad aparente de una grasa está princi-palmente determinada por la viscosidad del acei-te base. Al conocerse su grado de viscosidad auna temperatura y a una tasa de flujo específicas,se puede dar una buena idea de las propiedadesde desempeño de la grasa y puede ser útil parapredecir la tendencia de la grasa, a escaparse delas pistas de los rodamientos.

La viscosidad aparente se mide forzando mues-tras de grasas a través de tubos capilares concaudales conocidos. Con la dimensión de los

capilares, el caudal y la presión requerida para for-zar la grasa por los capilares, se puede determinarla viscosidad aparente.

Cuando una grasa es forzada porentre un tubo, un cilindro de grasa enel centro del tubo avanza como untapón.

Caudal (Tasa cortante)

El caudal aumentadesproporcionadamente a lapresión aplicada.

Pre

sión

(E

sfue

rzo

cort

ante

)

Vis

cosi

dad

apar

ente La viscosidad del flujo

no depende del caudal

Caudal

La viscosidad aparente de lagrasa disminuye alaumentar el caudal.

Siempre y cuando el caudal no sea muyrápido, un líquido normal fluyesuavemente por un tubo. El líquidoadyacente a las paredes del tubo esinmóvil, mientras que el del centro fluyemás rápido.

Caudal (Tasa cortante)

El caudal esproporcional a lapresión aplicada

Pre

sión

(E

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cosi

dad

La viscosidad del flujo no depende del caudal

Caudal

CONSISTENCIA

La consistencia de una grasa es una medida desu suavidad o dureza. Esta varía con la temperatu-ra, dependiendo principalmente de la cantidad yclase de espesante utilizado. También influye laclase del aceite base y las condiciones bajo lascuales trabaja la grasa.

La consistencia de la grasa a base de jabón, de-pende de los siguientes parámetros relacionadoscon el espesante.

- Cantidad de jabón.

- Dimensión de la cadena de ácidos


grasos.

- Grado de separación.

- Cantidad de no saturación.

- Presencia de grupos polares en la cadenade ácidos grasos.

- Inclusión de modificadores especiales de e s -tructura.

- Tamaño de partícula.

El aumentar la cantidad de jabón produce casisiempre el respectivo incremento de consisten-cia o la dureza. Los ácidos grasos con cadenasde longitud de 18 carbones, son usualmente lasmás utilizadas. Longitudes de cadena más largacausarían ablandamiento por su alta solubilidaden aceite, mientras que cadenas más cortas tam-bién originarían ablandamiento, debido al mal con-tacto por la limitada solubilidad en aceite.

La presencia de cadenas ramificadas reduce laconsistencia, porque producen una estructuracristalina no uniforme. Las moléculas no satura-das de ácido graso no se usan como espesantesde las grasas ya que su relativa solubilidad enaceite reduce tanto su consistencia como su puntode goteo.

Números de consistencia NLGINúmero NLGI Penetración Trabajada a 25°C (dé-cimas de milímetro).

La consistencia, lo mismo que otras propiedades

físicas de las grasas a base de jabón, puedenmodificarse incorporándole ciertos agentes quí-micos llamados modificadores de estructura. Lanaturaleza polar de estos materiales ayudan a ladispersión de las moléculas del espesante.

El tamaño de la partícula también es un parámetroimportante que afecta la consistencia de las gra-sas a base de jabón.

Si el tamaño de la partícula se hace pequeño esdecir si la proporción de la superficie de área con-tra volumen disminuye los valores de penetracióntienden a aumentar.

Los tamaños óptimos de partícula se pueden ob-tener regulando cuidadosamente la temperatura du-rante el proceso.

Las grasas varían desde semi-líquidos muy sua-ves con una consistencia de crema espesa, has-ta sólidos duros parecidos a la cera. Se clasificanhabitualmente según el sistema NLGI desarrolla-do por el American National Lubricative GreaseInstitute (Instituto Americano de Grasas Lubri- can-tes).

Este sistema describe nueve grados desde 000, elmás suave, pasando por 00, 0, 1, 2, 3, 4, y 5,hasta 6, el más duro. Los grados más utilizadosson los 1, 2, y 3; los grados 1 y 2 suelen utilizarsepara la lubricación de puntos de apoyo rodantes,mientras el grado 3 puede ser requerido para pun-tos de apoyo operando a temperaturas más altas.


Se mide la consistencia utilizando un cono de untamaño y un peso específico llamado penetró-metro. Se coloca el cono con la punta apenas to-cando la superficie de la muestra de grasa. Luegose suelta el cono dejándolo hundir bajo su propiopeso durante 5 segundos.

Se mide la profundidad de la penetración del conoy luego se relaciona con la consistencia de la gra-sa. A mayor penetración del cono, más blanda esla grasa y su grado es bajo en el sistema.

ESTABILIDAD MECANICA

El trabajo mecánico, tal como el de una caja develocidades, puede descomponer la estructura deuna grasa y cambiar su consistencia. La mayoríade las grasas tienden a ablandarse ligeramentedurante un trabajo pesado y luego recuperan pocoa poco su consistencia original cuando el trabajoha terminado. La capacidad de una grasa para re-sistir a cambios en su consistencia durante el tra-bajo, manteniendo la lubricación se llama estabili-dad mecánica. Una grasa debe tener una estabili-dad mecánica adecuada, para mantener una lubri-cación eficiente particularmente cuando existen vi-braciones. Grasas inestables las cuales sésuavisan excesivamente, podrían eventualmente es-caparse de los cojinetes.

Ya que la mayor parte de las grasas demuestranun cambio de consistencia al hacerlas trabajar,las penetraciones suelen ser medidas antes y des-pués del trabajo de la grasa en lo que se llama untrabajador de grasa de 60 golpes dobles.

La estabilidad mecánica sé evalúa midiendo la con-sistencia de la grasa antes y después de trabajarladurante un período prolongado. Dos métodos co-rrientes de trabajo se utilizan; el primero hace tra-bajar la grasa varios miles de golpes en un trabaja-dor de grasa; el segundo muele una muestra de

Penetración Trabajada a 225CPenetración Trabajada a 225C(Décimas de milímetro)(Décimas de milímetro)

000000

0000

00

11

22

33

44

55

66

445 - 475445 - 475

400 - 430400 - 430

355 - 385355 - 385

310 - 340 310 - 340

265 - 295265 - 295

220 - 250220 - 250

175 - 205175 - 205

130 - 160130 - 160

85 - 11585 - 115

Número NLGI Número NLGI

GrasaGrasa

Penetrómetro


grasa en un tambor de metal durante dos horascon un rodillo pesado.

Varios fabricantes de puntos de apoyo también hanencontrado sus propios métodos para probar la es-tabilidad mecánica de una grasa. Típicamente es-tos involucran operar un punto de apoyo lubricadocon una grasa durante un tiempo específico y lue-go evaluar la condición de la grasa y los compo-nentes del punto de apoyo.

Punto de goteoAl calentar una grasa a base de jabón, se suavizagradualmente hasta una temperatura crítica, a lacual se descompone su estructura y la grasa sederrite. La temperatura a la cual se produce estalicuación se llama punto de goteo. Si se deja en-friar después de llegar a este punto, es posibleque no recupere su consistencia original. El puntode goteo da, entonces, una indicación de la tem-peratura a la cual puede ser utilizada una grasa,

aunque hay muchos otros factores que se debentener en cuenta.

Una grasa no debe ser trabajada a la temperatu-ra de su punto de goteo, sino, por debajo de éste,entre 200 y 400 C. dependiendo del tipo de jabón.

Cuando una grasa se enfría, se endurece gradual-mente, hasta que llega a un punto en que ya estádemasiado dura para actuar como un lubricanteefectivo. La temperatura más baja de trabajo deuna grasa, está determinada principalmente por elaceite base.

Punto de goteo.

Trabajador de grasas.


El punto de goteo de una grasa se mide tradicio-nalmente calentando una muestra en una tasa aga-rrada a la punta de un termómetro. Se anota latemperatura en el momento en que cae la primeragota de grasa de un agujero en el fondo de la tasa.

En instrumentos más modernos, se mide la tem-peratura y la formación de la gota de aceiteelectrónicamente.

SEPARACION DE ACEITE

Bajo ciertas circunstancias el aceite base en unagrasa puede separarse del espesante. Algún gra-do de separación es esencial, de otra manera lagrasa no podría proveer una lubricación adecua-da. La formación de pequeñas cantidades de acei-te, en la superficie de la grasa, en recipientes al-macenados, es por lo tanto normal y no debecausar preocupación. Este aceite debe ser mez-clado con la grasa antes de ser utilizada.

La separación excesiva del aceite, en sistemas delubricación por grasa, puede causar problemas. Porejemplo, cuando la grasa es bombeada a presióna través de un tubo, el aceite base puede separar-se de su espesante, como si estuviera siendo fil-trado. En este caso, el aceite puede escaparse delos rodamientos que debe lubricar, mientras que eljabón se queda bloqueando el tubo.

Por esta razón, las grasas que deben ser bombea-das a través de tubos muy largos, deben ser fabri-cadas para que esto no suceda.

COMPATIBILIDAD

La separación de aceite puede también ocurrircuando se mezclan dos grasas.

El aceite base y los espesantes en cada grasaindividual, son escogidos cuidadosamente paraser compatibles y proveer las propiedades reque-ridas. El aceite base de una grasa puede ser in-compatible con el espesante de otra, de tal ma-nera que cuando las grasas se mezclan, la es-tructura de una o de ambas se rompe. Esto resul-tará en una pérdida de la eficiencia lubricante ypuede resultar en una falla total. Por lo tanto dosgrasas diferentes, normalmente, no deben mezclar-se en el mismo sistema. La compatibilidad de lagrasa con los empaques y otros componentes delsistema de lubricación es también importante ydepende de las propiedades del aceite base.


PropiedadesPropiedades SodioSodio Calcio (Calcio (ConvencConvenc)) Calcio (Calcio (AnhidroAnhidro)) LitioLitio

Punto de goteo (°C)Punto de goteo (°C)

TemperaturaTemperaturamáxima de goteomáxima de goteo

Resistencia al aguaResistencia al agua11

Estabilidad mecánicaEstabilidad mecánicaEstabilidad a la Estabilidad a la oxidaciónoxidación

Protección contraProtección contraherrumbreherrumbre

BombeabilidadBombeabilidad(en sistemas(en sistemascentralizados) centralizados)

Separación de aceiteSeparación de aceiteAparienciaApariencia

Otras propiedadesOtras propiedades

Volumen deVolumen deproducción y tendenciaproducción y tendencia

163 - 177163 - 177

121121

P - RP - R

RR

P - BP - B

B - EB - E

P - RP - R

R - BR - B

Suave aSuave afibrosafibrosa

Adhesiva,Adhesiva,cohesivacohesiva

En decliveEn declive

96 - 10496 - 104

9393

B - EB - E

R - BR - B

P - EP - E

P - EP - E

B - EB - E

P - BP - BSuaveSuave

mantequillosamantequillosa


DisponibilidadDisponibilidadEPEP

135 - 143135 - 143

110110

EE

B - EB - E

R - ER - E

P - EP - E

R - ER - E

BBSuaveSuave


Sin cambioSin cambio


177 - 204177 - 204

135135

BB

B - EB - E

R - ER - E

P - EP - E

R - ER - E

B - EB - ESuaveSuave


LíderLíder

DisponibilidadDisponibilidadEP, reversibleEP, reversible

Complejo de CalcioComplejo de Calcio Complejo de LitioComplejo de Litio PoliúreaPoliúrea Organo-arcillaOrgano-arcilla

R - ER - E

R -BR -B

P - BP - B

R - ER - E

P - RP - R

B - EB - E

EP, antidesgasteEP, antidesgasteinherenteinherente


B - EB - E

R - ER - E

R - ER - E

B - EB - E

B - EB - E

SuaveSuavemantequillosamantequillosa


243243

177177

B - EB - E

R -BR -B

B - EB - E

R - ER - E

B - EB - E

B - EB - E


EstableEstable


260260

177177

R -ER -E

R -BR -B

BB

P - EP - E

BB

B - EB - E


Complejo de Aluminio Complejo de Aluminio

260 +260 +

177177

B - EB - E

R - ER - E

B - EB - E

R - BR - B

B - EB - E

En aumentoEn aumento

B - EB - E

DisponibilidadDisponibilidadEP, reversibleEP, reversible


260 +260 +

177177


B - EB - E

260 +260 +

177177

En aumentoEn aumento En decliveEn declive

11 P= pobre; R= regular; B= bueno; E= excelente P= pobre; R= regular; B= bueno; E= excelente1P=Pobre; R=Regular; B=Bueno; E=Excelente

CRITERIO DE SELECCIONDE LA GRASA

La escogencia de un lubricante para aplicacionesespecificas es un asunto que debe resolverse ar-monizando las características ya sea de los acei-tes o las grasas, con las exigencias de servicio,(tabla página siguiente) y sopesando las relativasventajas de cada una. En general la lubricación degrasa es la mejor opción para:

- Equipos que trabajan intermitentemente oque se guardan por largos períodos de tiem-po.

- Condiciones extremas de funcionamiento(al -tas temperaturas, altas presiones, cargasde choque, bajas velocidades)

- Equipo bastante desgastado (las películasde grasa más espesa funciona bien en los es-pacios muertos agrandados).

Las grasas se utilizan para:

- Prevenir el desgaste.

- Reducir la frecuencia de la relubricación.

- Actuar como sellante.

- Proveer protección contra la corrosión y laherrumbre.

- Inhibir la oxidación.

- Suspender (actúa como un reservorio de aditivos sólidos)

- Proteger los sellos de caucho.


- Reducir la vibración y el ruido.

- Minimizar escapes, goteos y salpicaduras.

Por su consistencia, las grasas se mantienen másfácilmente en los alojamientos de los cojinetes yse facilita un diseño de sello más sencillo. Cuandolos sellos se gastan o deterioran, es más probableque la grasa permanezca en su sitio, mientras queel aceite escapa fácilmente. Esta es una ventajaespecial cuando se debe evitar la contaminacióndel lubricante, como en el caso de los equiposprocesadores de alimentos.

La grasa se comporta como un sellante natural alprevenir la pérdida del lubricante o la entrada demateriales extraños. La grasa se usa frecuente-mente para lubricar transmisiones y cadenas des-cubiertas ya que forma una barrera entre los con-taminantes y los componentes.

Las grasas se usan muy a menudo para compo-nentes que están aislados o son relativamente in-accesibles. En estas aplicaciones no sería prácti-co suministrar un colector de aceite o relubricarlos componentes con frecuencia.

La grasa necesita menor frecuencia de aplicaciónya que su alta consistencia resiste los arrastres.

Como la grasa posee gran resistencia al movimien-to, las funciones de alto y bajo torque, indican laescogencia de aceites u otros lubricantes fluidos.

La lubricación apropiada de los rodamientos nece-sita menores cantidades de grasa, que de aceite.

El aceite, sin embargo es más fácil de administrara todas las partes móviles de la máquina y se ma-neja más fácilmente cuando se drenan o se relle-nan los depósitos de los cojinetes y las cajas detransmisión cerradas.

El aceite también actúa como refrigerante. La gra-sa por su consistencia semifluida no está equipa-da para disipar el calor y no debe ser lubricante,en aplicaciones que involucren altas velocidades yexcesiva fricción.


USOS MULTIPLES

Las grasas se pueden formular para cubrir una am-plia escala de requisitos de aplicación,

Aunque el mercado de grasas se divide entre lossegmentos automotor e industrial, no siempre sehace énfasis en la distinción entre las característi-cas y la calidad que cada uno requiere.

Muchas aplicaciones industriales, pueden servir-se con las grasas de alta calidad para cojinetes deautomotores. En realidad, las especificaciones paraautomotores funcionan frecuentemente como guíaspara la selección de grasas industriales. Cierta-mente, algunos ambientes industriales requierenperfiles especiales de desempeño, tales como,resistencia al agua y alta estabilidad térmica paraser utilizadas en los laminadores de acero.

Los fabricantes de puntos de apoyo utilizan variosfactores en los cálculos para determinar las gra-sas adecuadas para los rodamientos.

El factor de la velocidad del punto de apoyo (ndm)es igual a la velocidad rotatoria en revoluciones porminuto (n) multiplicacda por el diámetro del círculoprimitivo (pitch cicle) del punto de apoyo en milí-metros (dm).

El diámetro del círculo primitivo se toma como elpromedio del diámetro interior (d) y del diámetroexterior (D) del punto de apoyo:

ndm = n x (d+D) 2

Los factores de velocidad máxima de los puntos deapoyo se han determinado para varios tipos de pun-tos de apoyo lubricados con grasa y aceite.

Requisitos de formulación y aplicaciones.

ServicioServicio RequisitosRequisitos

•• Alta TemperaturaAlta Temperatura •• EspesanteEspesante de alta temperatura de alta temperatura Aceite de alta viscosidad Aceite de alta viscosidad Aceite de alto punto de chispa Aceite de alto punto de chispa Grado más alto de NLGI Grado más alto de NLGI Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación

•• Baja TemperaturaBaja Temperatura •• Bajo porcentaje deBajo porcentaje de espesante espesante Grado más bajo de NLGI Grado más bajo de NLGI Aceite de baja viscosidad Aceite de baja viscosidad Aceite de bajo punto de fluidez Aceite de bajo punto de fluidez Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación

•• Amplio Rango deAmplio Rango de Temperatura de Temperatura de Operación Operación

•• EspesanteEspesante de alta temperatura de alta temperatura Buen Buen torque torque a baja temperatura a baja temperatura Buena capacidad de bombeo Buena capacidad de bombeo Baja evaporación Baja evaporación Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación Resistencia a la corrosión Resistencia a la corrosión

•• Bajo arrastre de aguaBajo arrastre de agua Baja atomización Baja atomización Consistencia firme Consistencia firme Resistencia a la herrumbre Resistencia a la herrumbre

•• Exposición al AguaExposición al Agua

•• Extrema PresiónExtrema Presión •• Vapores bajos de prueba de Vapores bajos de prueba de desgaste desgaste Valores altos de prueba EP Valores altos de prueba EP Aditivos sólidos, si son requeridos Aditivos sólidos, si son requeridos Aceite de alta viscosidad (preferido) Aceite de alta viscosidad (preferido)

•• Usual antidesgaste EPUsual antidesgaste EP Resistencia a la oxidación Resistencia a la oxidación Resistencia a la corrosión Resistencia a la corrosión Aceptable capacidad de bombeo Aceptable capacidad de bombeo Resistencia al agua Resistencia al agua

•• MultiusosMultiusos

•• Bajo arrastre de agua Baja atomización Bajo atomización de agua Consistencia firme Consistencia firme Resistencia a la herrumbre Resistencia a la herrumbre


El factor k es la relación de la viscosidad real delaceite base a la viscosidad requerida para ase-gurar la lubricación adecuada a la temperaturade operación. k debe ser mayor de 1. Sí es menosde 1, se debe usar una grasa con aditivos EP.

El coeficiente a 23 da un indicación del efecto delmaterial del punto de apoyo y de la viscosidad delaceite base sobre la vida útil del punto de apoyo.Esto se puede determinar desde los cuadros su-plidos por el fabricante si se conoce el factor de lavelocidad del punto de apoyo y el factor k. Debeser mayor a 1.

La relación P/c es un factor que toma en cuenta lacarga del punto de apoyo. (c es el factor de cargadinámica y P es la carga equivalente tomando encuenta las cargas axiales y radiales). La relaciónP/c se puede usar junto con el factor de velocidaddel punto de apoyo para ayudar en la selección delos lubricantes.

Un cuadro de selección de viscosidad para los rodamientos,mostrando la viscosidad mínima del aceite base para una

lubricación adecuada a la temperatura de operación.

50.00050.000

20.00020.000

10.00010.000

5.0005.000

2.0002.000

1.0001.000

500500

200200

100100

Vel

oci

dad

(R

PM

)V

elo

cid

ad (

RP

M)

Viscosidad a la temperatura de operación (Viscosidad a la temperatura de operación (cStcSt))

Diá

met

ro in

teri

or

dec

reci

ente

Diá

met

ro in

teri

or

dec

reci

ente

del

pu

nto

de

apo

yod

el p

un

to d

e ap

oyo

11 22 33 1010 2020 5050 100100 200200 500500

DiámetroDiámetro

10 mm10 mm

20 mm20 mm

50 mm50 mm

100 mm100 mm

200 mm200 mm


REQUERIMIENTOS AUTOMOTRICES

La sociedad de ingenieros automotrices (SAE), ha clasificado las grasas para uso en automotores de acuerdo a la importancia de sus propiedades especiales, en

aplicaciones específicas.

Importancia relativa de las propiedades de las grasas para automotores.

PropiedadPropiedad

•• EstabilidadEstabilidad mecánica y mecánica y estructural estructural

CojineteCojineteRuedaRueda

JuntasJuntasUniversalesUniversales ChasisChasis Chasis ELIChasis ELI MultipropósitoMultipropósito

•• ResistenciaResistencia a la a la oxidación oxidación •• ServicioServicio alta alta temperatura temperatura

•• Protección Protección contra fricción contra fricción y desgaste y desgaste

•• CorrosiónCorrosión •• ArrastreArrastre

AA MM BB AA AA

AA MM BB AA AA

AA MM BB MM AA

MM AA MM AA AA

MM MM BB AA MMMM MM MM AA MM

* H= más alta; M= moderada; B= baja; (Reporte informativo SAE J310)* H= más alta; M= moderada; B= baja; (Reporte informativo SAE J310)


Cojinete de RuedaSon los componentes más críticos del engrase deun vehículo automotor. Se usan elementosrodantes, en su mayoría cojinetes cónicos quedeben funcionar bajo condiciones muy severasde peso y velocidad, en medios difíciles (lodo,agua, nieve, polvo, etc.). También están sujetos acargas de choque severas y a altas temperaturas,cuando se frena. Es muy importante que la grasadel cojinete de rueda no sangre o se suavice exce-sivamente; el escape resultante puede ocasionarla falla de los frenos.

Como, en los demás rodamientos, todas las cau-sas comunes de fallas de los cojinetes, tambiénson aplicables a los de las ruedas. Adicionalmente,estos cojinetes están expuestos a desgaste (unacondición que generalmente no se encuentra enlos rodamientos en otras aplicaciones).

Desgaste por rozamiento "Falsa Dureza": estees un tipo especial de daño en los cojinetes, quepuede ser producido si se somete a un cojinetecargado, a vibración de baja magnitud duranteun tiempo relativamente largo. Esta condición apa-rece en los cojinetes de rueda de los automóvilesque se transportan en tren o niñera por largas dis-tancias.

El desgaste por rozamiento también puede suce-der, aunque no muy comúnmente, por ciertas con-diciones de funcionamiento por ejemplo, manejarfrecuentemente en carreteras destapadas, some-tiendo el cojinete a periódicas cargas de choque.El desgaste por rozamiento también puede ocurrir

cuando un vehículo queda guardado por largo tiemposin moverlo. En este caso la vibración de la tierra ola edificación puede ser suficiente para originar eldesgaste del cojinete.

Generalmente la grasa se vuelve de un color caférojizo por la formación del óxido de hierro, comoresultado del roce. El óxido de hierro es un abrasi-vo, y rápidamente puede crear depresiones en losrodamientos.

La corrosión por roce aparentemente depende dela combinación de carga del cojinete, velocidad devibración y ángulo de oscilación. La metalurgia delcojinete parece tener poca influencia en el des-gaste por roce. El único remedio para este proble-ma es sacarle la carga a los cojinetes de rueda,levantando con gato el vehículo, durante los aca-rreos por largas distancias o almacenamiento porperíodo prolongado.

El tipo de grasa que se usa, también puede afec-tar el fenómeno de desgaste por roce. Algunas gra-sas retardan el desgaste aunque no lo eliminan.Las buenas propiedades antidesgaste, tampoco ga-rantizan la protección contra desgaste por roce.Sin embargo, sí tiene un buen efecto la viscosidaddel aceite base, la consistencia, las característi-cas de sangrado y los aditivos. Una grasa mássuave con una viscosidad de aceite base relativa-mente baja y una mayor tendencia al sangrado,podría brindar una mejor, aunque no completa pro-tección, que una grasa más dura, dependiendo deladitivo presente.


Vida activa del cojinete de ruedaComo todos los demás rodamientos, la vida delos rodamientos de rueda es impredecible. Inclu-so en cualquier momento pueden fallar los coji-netes lubricados y mantenidos debidamente. Lamejor forma de lograr una vida óptima del cojine-te es utilizar el tipo de grasa e intervalos de en-grase recomendados por el fabricante del vehículoy establecer practicas de mantenimiento que eli-minen las causas más comúnes de fallas en loscojinetes.

Grasas para juntas universalesLa grasa para juntas universales es capaz de so-portar cargas pesadas y posee las demás propie-dades relacionadas en la tabla (página anterior).Algunas grasas de rodamientos de ruedas, se usanfrecuentemente para esta aplicación.

Grasa para chasisLas grasas para chasis (Tabla), se aplican conpistola a través de accesorios y en los intervalosque sugiere el fabricante del equipo. Una grasa conuna viscosidad aparentemente alta, con un índicealto de corte, puede ser necesaria para el serviciopesado.

Grasa para chasis de intervalos extendidos delubricación (ELI)Estas grasas se utilizan en las suspensiones,drivelines, y sistemas de dirección que tienen unio-nes selladas de fábrica o un ensamblaje que norequiere relubricación en intervalos comparativa-mente largos.

Grasa multiprósitoEstas grasas cumplen los requisitos de desem-peño para chasis, cojinetes de rueda, lubricaciónde juntas universales y otros usos misceláneos

automotrices como el del servicio de quinta rueda.Algunos lubricantes ELI de chasises son satisfac-torios como grasa multiusos.

Grasas de extrema presión (EP)Aunque no están designadas por el uso, estaterminología se aplica a las grasas con alta capa-cidad de llevar carga, como lo determinan las má-quinas Timken o de cuatro bolas. Las propiedadesEP pueden incorporarse en cualquiera de los tiposde uso, más frecuentemente a aquellas designa-das como multiuso o ELI.


APLICACIONES EN ACERIAS

Históricamente las chumaceras han sido fundamen-tales en la industria ferrometálica, particularmenteen labores de laminación. Sin embargo, las aceríasmás nuevas usan gran cantidad de rodamientos.

En acerías los cojinetes de mesa y cuello cilíndri-co están sujetos a condiciones difíciles de servi-cio. En este medio hostil se sabe que los cojine-tes de rodamientos, transmiten fuerza y soportancarga más efectivamente que los cojinetes planos.En el proceso de laminación, los espacios entrelos rodillos se reducen, después de cada paso con-secutivo del lingote. Los cojinetes deben por tantotolerar el alto impacto inicial de carga y luego man-tener la carga por largos períodos hasta que el lin-gote se adelgace a las dimensiones finales pres-critas.

Los rodamientos, también son componentes im-portantes de grúas, cargadores, correas transpor-tadoras y quemadores.


Una copa de grasa.

METODOS DE APLICACION DE LAGRASA

La grasa se puede aplicar de varias formas, de-pendiendo del número de cojinetes u otras piezasmóviles comprometidas y de las condiciones bajolas cuales funciona una máquina en particular. Losmétodos de aplicación van desde el manual, en suforma más simple, hasta los sistemas de provi-sión de grasa centralizados y completamente au-tomáticos.

Empacado manualEl sistema de aplicación más simple es el de lle-nar a mano con grasa, ciertos tipos de cojinetesantes del ensamblaje final o al momento de larelubricación. El relleno manual es despilfarrador ydeja que la mugre u otras materias extrañas pene-tren al cojinete con la grasa.

Engrase por copa de compresiónEste mecanismo se atornilla directamente en elensamblaje de los cojinetes y es ampliamenteutilizado en ciertos tipos de maquinaria. La copase llena con grasa y la tapa se atornilla hacia aba-jo lo suficiente para engranar una rosca. La grasase coloca dentro del cojinete dándole vuelta conti-nuamente a la tapa; la tasa de alimentación gene-ralmente la marca el número de vueltas por hora,por día, o por cualquier otra unidad de tiempo, de-pendiendo de las necesidades. A pesar de consi-derarse una mejora comparada con la manual, estesistema falla en dar al cojinete una cantidad unifor-me y eficiente de grasa y requiere de frecuenteatención.

Engrase de copa automáticoEste método es un refinamiento del vaso de com-presión, se trata de un reservorio lleno de grasacon un émbolo forrado en cuero y activado por unresorte que empuja lentamente la grasa dentro delcojinete. La válvula de rosca de la base delreservorio se puede activar o desactivar en cual-quier punto intermedio para regular la salida o elflujo de grasa. Ninguno de los dos tipos de copade grasa se recomienda para uso bajo condicio-nes de grandes variaciones de temperatura que pue-dan afectar la consistencia de la grasa.


Aplicación por presiónEl método que se utiliza con más frecuencia paraaplicar la grasa es el de accesorios de presión. Lagrasa se puede aplicar por medio de una pistolade grasa, que se opera manualmente o por unida-des eléctricas o de aire comprimido. Estos acce-sorios de presión pueden enroscarse directamen-te dentro del alojamiento del cojinete. Cuando lagrasa se aplica en la parte de arriba bajo presión,se abre una válvula de flotador que permite el flujode grasa dentro del área del cojinete. Cuando sequita la presión, la válvula se cierra para aislar elcojinete de la mugre y prevenir escapes que pue-den surgir en el cojinete por la presión de retorno.

Existen accesorios de presión en diferentes canti-dades de diseño, que se adaptan a varias aplica-ciones.

Se prefieren los accesorios de presión a los devaso por las siguientes razones:

- La lubricación por presión permite sacar achorro la grasa antigua y los contaminantesdel cojinete.

- Los accesorios de presión protegen másefectivamente el cojinete de la entrada de par-tículas extrañas.

- Los sistemas de presión se espera que

Sistema Automático de Engrase.

ResorteResorte

Cámara Cámara de descargade descargaPistónPistónCámara Cámara

IntermediaIntermedia

De la bombaDe la bomba

Retorno Retorno

Válvula Válvula

Al Al CojineteCojinete

Al CojineteAl Cojinete


brinden una lubricación más eficiente porqueel desperdicio de grasa es mínimo.

Sistemas centralizados de engraseLos sistemas centralizados de engrase son mu-cho más confiables y económicos que los méto-dos de engrase manual descritos anteriormente.Los sistemas centralizados permiten la lubricaciónde gran número de cojinetes y partes móviles mien-tras la máquina está funcionando. Más importanteaún, los sistemas centralizados eliminan el poten-cial de lesiones asociadas con los sistemás ma-nuales y facilitan el suministro de grasa al cojinetey accesorios cuyo acceso generalmente es difícily peligroso.

Los sistemas centralizados automáticos suminis-tran la grasa en cantidades medidas a muy distin-tos sitios. Básicamente los sistemas automáticosconsisten de una bomba, que produce la presiónrequerida para empujar la grasa a través de lasválvulas medidoras, líneas, y conexiones de man-guera flexibles hacia todos los puntos de cojineteque requieren lubricación. La bomba puede ope-rarse manualmente, con un motor, o ser acciona-da por alguna pieza de vaivén.

La frecuencia de la operación se controla manual-mente o a través de un reloj eléctrico que se puedeajustar para que funcione a los intervalos que serequieran.


Las recientes innovaciones a la lubricación centra-lizada incluyen cronometraje electrónico, progra-mación por computador y diseños modulares

CONSIDERACIONES SOBREMEDIO AMBIENTE

Los aspectos del medio ambiente continuarán te-niendo una gran incidencia en la industria de gra-sas lubricantes tanto para el fabricante como parael usuario, tal como ocurre con los demáslubricantes y áreas de lubricación.

La biodegradabilidad es un tema ambiental de ex-cepcional importancia aunque no el único.

Otros factores importantes que afectan el medioambiente son:

- Toxicidad de los productos terminados.

- Uso de metales pesados (tales como plomoy antimonio).

- Uso del cloro para mejorar el desempeño EP.

- Aplicaciones de unidades selladas para redu-cir la cantidad de grasa que se usa.

- Grasas como las fórmulas poliméricas queminimizan las pérdidas por escapes o a sesacan de la pista, o grasas resientes a esca-pes que se usan en minería)

APLICACIONES DELICADAS

Cualquier aplicación que involucra exposición a loselementos es susceptible a que la grasa se esca-pe o salga por arrastre. Las industrias y sus típi-cas aplicaciones que tienen él más alto potencialde afectar el medio ambiente son:

- Ferrocarril (grasas curvas y de zapatas).

- Minería (grasas de transmisiones abiertas).

- Acero (lubricantes de laminadores).

- Agricultura (lubricantes de recolectoras dealgodón).


- Construcción (lubricantes de excavadoras).

- Marítima.

- Forestal (lubricantes de levas).

BIODEGRADABILIDAD

Mejorar la capacidad de los componentes de lagrasa para que se degraden como resultado de unproceso biológico natural, es el área de más activi-dad dentro de la industria de grasas. Las grasasbiodegradables se componen esencialmente de losmismos químicos como los de los producto nodegradables,

75 - 95 %75 - 95 %Base fluidaBase fluida

5 - 20 %5 - 20 %EspesantesEspesantes

1 a 8 %1 a 8 %AditivosAditivos

Aceites vegetalesAceites vegetales

Aceites sintéticosAceites sintéticos

JabonesJabonesconvencionalesconvencionales

Inhibidores de oxidaciónInhibidores de oxidación

Inhibidores de corrosiónInhibidores de corrosiónAgentesAgentes anti anti-desgaste-desgaste

EP, polímerosEP, polímeros

son costosos. Si se requiere alto desempeño, laaditivación de estos productos se convierte tam-bién en un reto.

Por ejemplo, en la fabricación de las grasas quemás se usan en las aplicaciones multiusos conbase en litio 12-hidroxiestearato o en la químicadel jabón de complejo de litio el aceite y elespesante se calientan a 4000 F. A esta tempera-tura, el aceite vegetal se oxidaría. Por tanto, lasgrasas biodegradables se elaboran de jabón de cal-cio que tiene una temperatura de cocción más bajapero que también tiene limitaciones de desempe-ño.

Las grasas biodegradables se han elaborado tam-bién de arcilla, poliúrea y jabones de complejo dealuminio pero todas tienen limitaciones de desem-peño/costo.

Las especificaciones de métodos estandarizadosde prueba de las grasas biodegradables es un áreaen desarrollo. Actualmente, las pruebas delubricantes solubles en aceite incluyen CECL-33-T-82 con un criterio de aprobación de 70-80% depérdida y la prueba Sturm Modificada con un cri-terio de aprobación de 60% o más.

El componente primario que afecta la biodegra-dabilidad es la clase de aceite base utilizado enla fórmula. Se deben usar aceites vegetales y/osintéticos porque los aceites minerales no son rá-pidamente biodegradables.

El reto al utilizar aceites vegetales es su limitaciónpara altas temperaturas y los aceites sintéticos


El grupo de trabajo de Grasas y Medio Ambientedel Instituto Europeo de Lubricantes de Grasas(ELGI) está desarrollando las especificaciones deprueba (usando la prueba CEC modificada para usocon grasas) para medir la biodegradabilidad de lagrasa. Esta prueba se denomina CEC L-33-A-94.

RESPONSABILIDAD GLOBAL

Históricamente las consideraciones de costo ydesempeño eran primordiales en determinar cómose formulaban y fabricaban las grasas. Ahora, unconcepto más global demanda la consideración devarios factores adicionales como:

- Restricciones ambientales.

- Biodegradabilidad.

- Amplitud de conciencia del posible impacto enel medio ambiente a lo largo del ciclo de vidade un producto desde su formulación y fabri-cación hasta su utilización final.

- Mayor información en la etiqueta delproducto respecto al correcto manejo, uso,disposición y peligros potenciales.

PRUEBAS DE GRASAS

Las especificaciones estandarizadas de las prue-bas imparten las guías para determinar y verifi-car las características importantes del desempe-ño de las grasas. Los usuarios pueden identificarlos criterios de desempeño requeridos utilizandotales especificaciones y controlar los surtidos quellegan para asegurar el cumplimiento del productocon tales criterios. Las especificaciones típicas delas grasas para automotores, industrial y uso mili-tar se resume en el ánexo A. También se incluyenlas especificaciones y estándares internacionalescomunes (Europeos y Japoneses).

La lista de las pruebas de grasa común de la Tabla(Indice de pruebas de grasas) no cubren todas laspruebas ideadas para determinar las característi-cas de las grasas bajo varias condiciones. Sin em-bargo, es una compilación de las pruebas usadasmás frecuentemente. La mayoría de ellas se ciñena las pautas desarrolladas por varias organizacio-nes que elaboran los estándares.

Las pruebas no estandarizadas se emprendenpara evaluar las características de las grasas bajoaplicaciones o ambientes de operación específi-cos.


A continuación se incluye una guía de la nominación y alcance de las pruebasestandarizadas más comunes.

CaracterísticasCaracterísticas EspecificacionesEspecificacionesPruebaPrueba

IP*IP*

Resistencia al sangradoResistencia al sangrado

DenominacionesDenominaciones

CorrosiónCorrosión

Extrema presión /Extrema presión /antidesgasteantidesgaste

Identificación y controlIdentificación y controlde calidadde calidad

Resistencia a laResistencia a laoxidaciónoxidación

FTM 321.3FTM 321.3ASTM D - 1742ASTM D - 1742

ASTM D - 1743ASTM D - 1743EMCOREMCOR

ASTM D - 4048ASTM D - 4048

ASTM D - 2596ASTM D - 2596ASTM D - 2509ASTM D - 2509ASTM D - 2266ASTM D - 2266OptimolOptimol SRV SRV

ASTM D - 2265ASTM D - 2265

ASTM D - 942ASTM D - 942ASTM D - 3527ASTM D - 3527ASTM D - 3336ASTM D - 3336

DIN - 51806DIN - 51806SKF RDFSKF RDF

220220

326326239239

142142

Separación de aceite (estático)Separación de aceite (estático)Separación aceite presiónSeparación aceite presión

Prueba de corrosiónPrueba de corrosiónCorrosión del aceroCorrosión del aceroCorrosión del cobreCorrosión del cobre

Cuatro - bolasCuatro - bolasMétodo - Método - TimkenTimkenDesgaste de cuatro bolasDesgaste de cuatro bolasOscilaciónOscilación

Punto de goteoPunto de goteo

Oxidación de bombaOxidación de bombaVida del cojinete de ruedaVida del cojinete de ruedaDesempeño a alta temperaturaDesempeño a alta temperaturaCojinete de rodilloCojinete de rodilloAltas temperaturas y velocidadesAltas temperaturas y velocidadesPrueba

Viscosidad aparenteViscosidad aparente

Capacidad de / BombeoCapacidad de / Bombeo

Estabilidad de corteEstabilidad de corte

EscapeEscape

Resistencia al aguaResistencia al agua

ASTM D - 1092ASTM D - 1092

ASTM D - 4693ASTM D - 4693U.S.U.S. Steel Steel LT37 LT37

ASTM D - 217ASTM D - 217ASTM D - 1831ASTM D - 1831ASTM D - 4290ASTM D - 4290

ASTM D - 1263ASTM D - 1263

ASTM D - 1264ASTM D - 1264ASTM D - 4049ASTM D - 4049

5050

215215

A la rata de corte de 16A la rata de corte de 16

TorqueTorque de baja temperatura de baja temperaturaMovilidadMovilidad

PenetraciónPenetración multiempo multiempoEstabilidad de rodamientoEstabilidad de rodamientoFiltración del cojinete de ruedaFiltración del cojinete de rueda

Barrido por aguaBarrido por aguaRociado por aguaRociado por agua

Velocidad constante deVelocidad constante delas juntaslas juntas

CVJCVJ Desempeño CVJDesempeño CVJ

* Instituto de Petróleo (Reino Unido)


TipoTipo Prueba cojinetePrueba cojinete CargaCarga

SKF R2FSKF R2F 22312 M.C422312 M.C4

6204 2Z (C3)6204 2Z (C3)

3020630206

7312, 31312A,7312, 31312A,29412B29412B

Cojinete de cono,Cojinete de cono,D= 6.3.5 mm y 49 mmD= 6.3.5 mm y 49 mm

Velocidad (Velocidad (rpmrpm))

IP 168 / 79IP 168 / 79SKF ROFSKF ROF

FAG KSMFAG KSM

FAG FE 9FAG FE 9

FAG FE 8FAG FE 8

Tendencia alTendencia alescape de lasescape de las

grasasgrasas

63086308

72067206

1500, 2500, 35001500, 2500, 3500

20000, 10000, 600020000, 10000, 6000

3000, 15003000, 1500

7.5 / 75 / 750 / 1500 /7.5 / 75 / 750 / 1500 /30003000

660660

1200 a 100001200 a 10000

3000, 60003000, 6000

Radial (N)Radial (N) Axial (N)Axial (N)

85108510

13341334

5050

----

--

TensiónTensióndede

correacorrea

100100

45004500

15001500

3000300045004500

80000,80000,50000,50000,20000,20000,10000,10000,50005000

--

Temperatura Cojinete (C)Temperatura Cojinete (C) Duración (Duración (hrhr))

< 150< 150

Criterio de clasificaciónCriterio de clasificación

< 177< 177

< 170< 170

< 250< 250

< 250< 250

< 250< 250

104104

480480500500

A fallaA falla

11

A fallaA falla

500 ó a falla500 ó a falla

66

Condición y distribución de grasa, condición de cojineteCondición y distribución de grasa, condición de cojinete

Temperatura del cojinete, condición del cojineteTemperatura del cojinete, condición del cojinete

Tiempo de marchaTiempo de marcha

Aumento deAumento de torque torque, temperatura, temperatura falla de, temperatura, temperatura falla detiempo de marcha, condición del cojinete y la grasa,tiempo de marcha, condición del cojinete y la grasa,desgaste del cojinetedesgaste del cojinete

Tiempo de marchaTiempo de marcha

Aumento deAumento de torque torque, temperatura condición de distribución de, temperatura condición de distribución degrasagrasa

Distribución de grasa, % de pérdida de grasa ASTMDistribución de grasa, % de pérdida de grasa ASTM

Pruebas de Cojinetes usados ampliamente en Europa

Estas pruebas se usan para determinar las características más importantes de desempeño de las grasas.Una copia actualizada de la especificación de cada prueba suministrará una completa descripción de losparámetros, aparatos, procedimientos y criterios de evaluación de resultados de la prueba.


En la Tabla se provee una descripción de las prue-bas de cojinetes lubricados con grasa que se usanmás comúnmente en Europa.

GUIA PARA PRUEBAS COMUNES

ASTM D-217: Penetración del cono de la gra-sa lubricante.Una medida de la distancia, en décimas de unmilímetro, que un cono, de peso y dimensión pre-cisas, penetra una muestra de grasa a 250 C du-rante 5 segundos.

ASTM D-2265: Punto de goteo de grasa lubri-cante.Determina la temperatura a la cual la grasa pasade un estado semisólido a uno líquido.

ASTM D-4049: Resistencia de la grasa lubri-cante al rociado de agua.Capacidad de la grasa de adherirse a un panel deacero inoxidable cuando se somete al rociado di-recto del agua.

ASTM-D 1264: Características de arrastre poragua de las grasas lubricantes.Resistencia de la grasa al arrastre por agua deun cojinete cuando marcha bajo las condicionesprescritas.

ASTM-D 1743: Propiedades preventivas de co-rrosión de las grasas lubricantes.Diferencia las características inhibidoras de co-rrosión de las grasas lubricantes bajo condicio-

nes de prueba específicas.

ASTM D-2266: Características de prevenciónde desgaste de las grasas lubricantes.Evaluación de la capacidad de la grasa para preve-nir el desgaste en las aplicaciones de deslizamientode ac.ero sobre acero.

ASTM D-2509: Medición de las propiedades EPde las grasas lubricantes.Se utiliza para diferenciar las grasas que mues-tran niveles bajo, medio, o alto de las caracterís-ticas EP utilizando “Timken Tester”.

ASTM D-2596: Medición de las propiedades EPde las grasas lubricantes (método Four-Ball).Provee el método de diferenciación de las gra-sas que poseen características de niveles de ex-trema presión bajo, medio y alto.

ASTM D-3527: Vida de la grasa del cojinete derueda.Evalúa la vida de desempeño a alta temperaturade la grasa de cojinete de rueda.

Sistema de prueba “Optimol SRV”Determinar la fricción y el desgaste de loslubricantes y materiales bajo condiciones de osci-lación.

Corrosión del acero Estándares IP 220, NF60135, SIS 155130, DIN 51802 del métodoEMCOR.Las propiedades preventivas de corrosión en el


acero de las grasas lubricantes se determinan ex-clusivamente bajo condiciones dinámicas por me-dio de estos estándares, comúnmente conocidocomo: el método EMCOR, que fue originalmentedesarrollado por SKF.

DIN 51806: Prueba mecánico-dinámica de lasgrasas de los descansos de cojinetes de roda-miento.El objetivo de la prueba es el de determinar el com-portamiento de las grasas lubricantes en los coji-netes de rodillos en condiciones (diferentes tem-peraturas y velocidades) que sean representativasdel funcionamiento práctico. De acuerdo a DIN51825 esa temperatura se considera la temperatu-ra máxima de servicio al que la grasa pasa la prue-ba de recorrido B.

SKF RDF: Pruebas de las grasas lubricantespara altas temperaturas y altas velocidades.El procedimiento de prueba SKF, RDF predice laconveniencia de las grasas lubricantes para servi-cio en altas condiciones de temperatura, a altavelocidad (hasta 20000 r.p.m.) y relativa pocacarga sobre el cojinete (6204 2Z/C3).

Prueba Kugelfischer FAG FE 8.El desempeño de la grasa en el equipo de la prue-ba FE 8, donde se miden la temperatura, torque ydesgaste, se puede utilizar para indicar su conve-niencia en una aplicación específica de serviciocuando están bien definidos el tipo de cojinete, lavelocidad, la carga y temperatura de funcionamien-to.

CVJ Juntas de velocidad constante.El uso de las juntas de velocidad constante (CVJ)para transmitir fuerza entre la unidad conductora ylas ruedas de los carros particulares, ha aumen-tado significativamente en los últimos años. La ex-periencia ha demostrado que los complicados pro-cesos de fricción se pueden reproducir en las prue-bas de laboratorio solamente hasta cierto límite;es decir se necesitan pruebas orientadas a la prác-tica que solamente se puede realizar directamen-te en las juntas de velocidad constante.


ESPECIFICACIONES DE LA GRASAANEXO (A)

Las siguientes son especificaciones oestipulaciones representativas de grasas para lasnecesidades de aplicaciones automotrices, indus-triales, y militares. En cada caso la identificacióno requerimiento de la especificación se entrega conuna pequeña exposición de su área de aplicación.

REQUERIMIENTOS SIDERURGICOS

Fuente: Manual de Lubricación del Ingeniero, USS1981.

Grasa para cuello de cilindro,Requisito No. 340Aplicaciones: La grasa cuello cilindrico se usaen los cojinetes de cuello cilíndrico para losdebastadores, lingotes, fresadoras y laminador deplancha de la tela, bronce, metal babit o combi-nación y tipos segmentados. Estos cojinetes es-tán sometidos a grandes cantidades de agua y lu-bricación límite. El método de aplicación se hacepor sistema de lubricación centralizado, en ciclosde cinco a diez minutos de tiempo. En algunoscasos, estos sistemas sirven los tornillos y tuercasdel laminador, cojinetes cónicos, cojinete de rodi-llo, etc.

Grasa de extrema presión,Requisito No. 350Aplicaciones: Las grasas EP se usan en tempe-raturas de funcionamientos normales, de 660 C

(no exceder 930 C) en rodillos de refuerzo, rodillode trabajo y cojinetes de mesa; esto incluye con-diciones que se hallan en cojinetes de bola, derodillo y planos y lubricación de uso general don-de hay grandes cantidades de agua. La grasa deextrema presión necesita ser suministrada pormedio de sistemas centralizados de lubricaciónbajo una amplia escala de temperaturas.

Grasa EP trabajo extra,Requisito No. 352Aplicaciones: La grasa EP Trabajo Extra se utili-za para temperaturas de funcionamiento másaltas, de 930 C, pero que no excedan los 1210 C,de los rodillos refuerzo, rodillos de trabajo y coji-netes de mesa. Estas condiciones se hallan enlos cojinetes de bola, de rodillo y planos y lubri-cación de tipo general donde hay gran cantidadde agua. Esta aplicación también necesita sersuministrada a través de un sistema centralizadode lubricación bajo una escala amplia de tempe-raturas.

Grasas EP de extrema temperatura,Requisito No. 355Aplicaciones: Las Grasas EP Extrema Tempera-tura se utilizan para lubricar cojinetes de bola yrodillo que cubren una gran escala de condicionestales como exposición al agua, presión extrema,alta y baja temperatura, corte y oxidación. Estas


condiciones usualmente prevalecen en los rodillosde los motores de ventiladores, cojinetes de ruedadel carro del quemador, de hornos de recolección,hornos de secado, plantas de concreto, y fosos derecalentamiento en los que el lubricante debe ser-vir por largos períodos bajo severas condiciones sinningún reaprovisionamiento.

Grasa EP alta temperatura,Requisito No. 370Aplicaciones: La grasa multiusos, alta temperatu-ra, se utilizan para la lubricación de cojinetes debola y rodillo que cubren una amplia escala de con-diciones tales como exposición al agua, alta y bajatemperatura, corte, oxidación y extrema presión.Estas condiciones se encuentran generalmente enlos cojinetes de motor, cojinetes de rueda, cojine-tes de fresadora de trabajo pesado y sistemas depresión que necesitan buenas movilización a ba-jas temperaturas y en los que el lubricante debeservir por largos períodos de tiempo bajo condicionesseveras sin ningún reaprovisionamiento.

Grasa de cojinetes de bola y rodillo,Requisito No. 371Aplicación: La grasa multiusos, alta temperatura,se utiliza para lubricar los cojinetes de bola y rodi-llo que cubren una amplia gama de condicionestales como exposición al agua, alta y baja tempe-ratura, corte y oxidación. Estas condiciones sepresentan en los cojinetes de motores eléctri-cos, cojinetes de rueda, cojinetes de palan-cas de engranaje, cojinetes de transportado-res, y sistemas de presión que demanden

buena movilidad a baja temperatura y en lasque el lubricante debe servir por largos perío-dos de tiempo bajo condiciones severas sin nin-gún reaprovisionamiento.

Grasas temperatura extrema,Requisito No. 372Aplicación: La grasa de extrema temperaturase usa para lubricación de cojinetes de bolay rodillo que cubren una amplia escala de con-diciones tales como exposición al agua, alta ybaja temperatura, corte y oxidación. Estascondiciones generalmente prevalecen en loscojinetes de cualquier ventilador de motor,cojinetes de rueda del carro de horno, hor-nos de recolección, hornos de secado, plan-tas de concreto, y fosos de recalentamientoen los que el lubricante debe servir bajo se-veras condiciones sin ningún reaprovisio-namiento.

Grasa para chumaceras ferroviarias(especificaciones AAR M-917-64, versión con-densada), requisito No. 374Aplicaciones y requisitos de prueba de servicio.

a.) Para la aprobación de la Asociación Ame-ricana Ferroviaria (AAR) la grasa debe lubricarsatisfactoriamente cada cojinete de rodillo delos vagones durante una prueba de simulaciónde servicio de ocho semanas en el LaboratorioCentral de Investigaciones de la AAR.

b.) La grasa debe mantener una consistenciaestable en los montajes de los cojinetes con


una penetración no inferior a 325 o más de 385a 250 C durante la prueba acelerada de ochosemanas.

Grasas de taller de servicio,Requisito No. 375Aplicaciones: La grasa de taller de servicio seusa para operaciones en condiciones comunescon cojinetes de bola, rodillo y planos, inclu-yendo cuellos de cilindro y lubricación de tipogeneral, donde hay grandes cantidades de aguaen las que la adherencia al metal es esencial.Esta aplicación requiere también de sistemasde suministro en masa para uso en toda la plan-ta.

Grasa de bloque,Requisito No. 400Aplicación: Los bloques de grasa se puedencortar según pedido en distintos tamaños yse aplican manualmente a los cuellos de lafresadora de rodillo. Se necesitan distintasconsistencias para las varias temperaturas deoperación. Debe ser resistente al agua pero


sin embargo emulsionar hasta cierto punto por loque forma una película lubricante en los cuellosrodantes de la fresadora sin romperse o des-moronarse bajo diversas condiciones de tem-peratura.

ESPECIFICACIONES FEDERALES:GRASAS INDUSTRIALES Y DE USO

GENERAL

Espec. FederalVV-G-632a, Septiembre 18 1967

Las especificaciones generales están disponiblesen los departamentos de Marina y de Defensa.

Estas especificaciones cubren las grasas lubrican-tes que se quieren usar en la lubricación de ma-quinaria que esté equipada con copas de gra-sa tipo compresión.

Finalidad del uso: NLGI Grado 1: Para usarse enuna escala de temperaturas de -23 hasta + 490C;grado 2: -18 hasta + 540C; grado 3: -12 hasta +600C.

Todos estos grados de grasa bajo esta pauta sonresistentes al agua y por tanto apropiados parausarse bajo condiciones donde hay presencia dehumedad.

Ninguno de los tres grados de grasa de estas pau-

tas de deben utilizar en equipo automotor o de ar-tillería. A estas grasas no se les puede inhibircontra la oxidación y por tanto no pueden preve-nir la corrosión bajo condiciones adversas. Parala lubricación de equipo automotor y de artillería,úsese MIL-G 10924.

ESPECIFICACIONES MILITARES

GRASA MULTIUSO, MIL-G-23549C, Marzo 31, 1981.

Las especificaciones federales están disponiblesen los departamentos de la Armada y de Defensa.

Esta pauta cubre los requisitos de una grasa tipoúnico de uso general (bisulfuro de molibdeno) parauso extenso a temperaturas hasta de 1770C, y porperíodos breves a temperaturas de hasta 2040C.

INTERNATIONAL HARVESTER

Materiales de Ingeniería.Especificación B-27International HarvesterEstas pautas cubren los requisitos generales degrasas lubricantes de la compañía.

Las grasas lubricantes deben ser productos sóli-dos a semisólidos de una dispersión de agentesespesantes y lubricantes líquidos. Se podrían in-cluir otros ingredientes que brinden propiedadesespeciales. La base de jabón debe se Litio 12-hidroxiestearato. El material debe ser combatiblecon otras fuentes aprobadas y satisfactorio paraser usado como grasa lubricante.


GENERAL MOTORS CORPORATION

Especificaciones GM 6031-M, Julio 1970, Gra-sa Multiusos.General Motors Corporation.Aplicación: Para lubricación automotriz de suspen-sión frontal de juntas de bola, cojinetes de rueda yarticulaciones del timón.

FORD MOTOR COMPANY

Especificaciones ESW- M1C87A,Enero 1979, Grasa NLGI Grado 1Ford Motor Company.Aplicación: Grasa que se usa como un lubricantede larga duración del alojamiento del mecanismode dirección.

CHRYSLER CORPORATION

Especificación MS 3551E(Parte No 2264833), Noviembre 23, 1976Adhesivo de grasa lubricante- Grado 2Chrysler Corporation.Aplicación: Grasa lubricante apropiada para usar-se en suspensión sellada y en las juntas de rue-da de la varilla de dirección.

EUROPEAS

DIN 51825, Junio 1981, Grasa LubricantesDIN Normen, estandar Alemán.Aplicación: Esta norma se aplica a las grasas lu-bricantes NLGI clases 0 a 4 según el

DIN 51818para lubricación de rodamientos, cojinetesdeslizadores y superficies deslizantes para utili-zarse en un rango de temperatura de servicio de -20 hasta + 1400C.

ESTANDARES DE LA INDUSTRIA JAPONESA

GRASA LUBRICANTE, JIS K 2220-1984Estandares de la Asociación Japonesa.Aplicación: Este estandar se refiere a la grasa lu-bricante que debe utilizarse principalmente comolubricante de varias piezas de maquinaria y condi-ciones de servicio que incluyen rodamientos, coji-netes de rueda y de chasis de automóvil, sistemásde lubricación central, cargas pesadas, engrana-jes y fines generales.

ESPECIFICACIONES DE DESEMPEÑODE GRASA AUTOMOTRIZ

ASTM D-4950 Categoría “L”LA: Para lubricación frecuente 3,200 km (2,000millas) o menos.LB: para rango de temperatura amplio.

ASTM D-4950 Categoría “G”GA: Para rangos limitados de temperatura.

GB: Para rangos amplios de temperatura frecuen-temente tan alto como 1200C. ocasionalmente tanalto como 1600C.

GC: Nivel más alto de desempeño.

NLGI Marcas de Certificación


Guía de requisitos de automotores por categoría de grasa.

ASTM

D - 217

LA LB GA GB

D - 566 *

o ASTM

D - 2265

D - 1264

D - 1742

D - 1743

D - 2266

D - 2596

D - 3527

D - 4170

D - 4289

D - 4290

D - 4693

Penetración

Punto de goteo

Lavado por agua

Separación de aceite

Protección oxidación

Desgaste 4 bolas

Extrema presión 4 bolas

Vida de alta temperatura

Desgaste por rozamiento

Compatibilidad elastómera

Escape

Torque a baja temperatura

X

-

X

--

-X

--

X

X

-

X

-

X

-

X

X

X

X

X

X

X

-

-

-X

X

--

GC

---

-

--

X

X

X

X

X

X

X

-

X

X

-X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

-X

X


*Se entiende que se utilizan los cojinetes correctos instalados y alieneados en forma adecuada

SíntomaSíntoma Posible causaPosible causa RevisarRevisar

Cojinete de RodamientosCojinete de Rodamientos

Ruido excesivoRuido excesivo Condición del cojineteCondición del cojinete Cojinete desgastado o endurecidoCojinete desgastado o endurecido

RecalentamientoRecalentamiento Sobre engraseSobre engrase Aplicación muy frecuenteAplicación muy frecuenteCojinete lleno al topeCojinete lleno al tope

ResequedadResequedad Frecuencia insuficiente de lubricaciónFrecuencia insuficiente de lubricación

Producto incorrectoProducto incorrecto Viscosidad incorrecta del aceite baseViscosidad incorrecta del aceite baseDeficiente capacidad de soportar carga Deficiente capacidad de soportar carga (calidad EP).(calidad EP).Escape excesivo de lubricanteEscape excesivo de lubricante

Escape excesivoEscape excesivode lubricantede lubricante

SellosSellos Daño mecánicoDaño mecánicoEncojimientoEncojimiento o o inflamamiento inflamamiento excesivos excesivosInstalación incorrectaInstalación incorrectaCojinete de RodamientosCojinete de RodamientosGrasa demasiado suave para la Grasa demasiado suave para la aplicación o reblandecimiento en elaplicación o reblandecimiento en elservicioservicio

Grado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrecto

Incompatibilidad de grasasIncompatibilidad de grasas Ingredientes de grasasIngredientes de grasas

Desgaste excesivoDesgaste excesivo Falta de capacidad de soportar cargaFalta de capacidad de soportar carga(EP de la grasa para manejar carga de(EP de la grasa para manejar carga dechoque)choque)ResecamientoResecamientoContaminación por agua, herrumbre oContaminación por agua, herrumbre omugremugreLímite excedido vida activa del cojineteLímite excedido vida activa del cojineteGrado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrecto

RemplazoRemplazofrecuente defrecuente decojinetescojinetes

Alineación incorrectaAlineación incorrecta Alineación incorrectaAlineación incorrecta

DIAGNOSTICO S DE APLICACION DE GRASA


Cojinetes planos

Grado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrectoIncorrecta canalización del cojineteIncorrecta canalización del cojineteFrecuencia de lubricaciónFrecuencia de lubricaciónLubricador defectuoso / taponadoLubricador defectuoso / taponado

Mala distribución de laMala distribución de lagrasa en el cojinetegrasa en el cojineteResecamientoResecamiento

Aplicación incorrecta deAplicación incorrecta dela grasala grasa

RecalentamientoRecalentamiento

ResecamientoResecamiento Lubricación poco frecuenteLubricación poco frecuenteLubricador defectuoso / taponadoLubricador defectuoso / taponado

ExcesivoExcesivodesgastedesgaste

Estabilidad mecánica de la grasa en elEstabilidad mecánica de la grasa en elservicioservicio

Capacidad inadecuada de la grasaCapacidad inadecuada de la grasapara llevar cargapara llevar cargaRango de temperatura de la grasa Rango de temperatura de la grasa

Aplicación incorrecta deAplicación incorrecta dela grasala grasa


Engranajes cerrados

Grado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrectoGrasa muy suave paraGrasa muy suave paraaplicaciónaplicación

IncopatibilidadIncopatibilidad de la de lagrasagrasa

Escapes excesivosEscapes excesivos

Falta de lubricaciónFalta de lubricación Nivel inadecuado de lubricanteNivel inadecuado de lubricanteGrado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrecto

RecalentamientoRecalentamiento

Contaminación con grasasContaminación con grasasincopatiblesincopatibles

Grado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrectoNivel incorrecto de lubricanteNivel incorrecto de lubricante

RuidoRuido

Falta de lubricaciónFalta de lubricación

Lubricación excesivaLubricación excesivaGrado NGLI incorrectoGrado NGLI incorrecto

AgitaciónAgitación

Generalmente no estáGeneralmente no está

Generalmente porGeneralmente pordiseño incorrecto ydiseño incorrecto yrelativo a la fatigarelativo a la fatiga

Rotura de dienteRotura de diente

Falta de películaFalta de películalubricantelubricanteAplicación inadecuadaAplicación inadecuadade la grasade la grasaDesgaste abrasivoDesgaste abrasivoAlineación incorrectaAlineación incorrecta

Nivel incorrecto del lubricante,Nivel incorrecto del lubricante,Consistencia, calidad EP, y viscosidadConsistencia, calidad EP, y viscosidadde la base de aceitede la base de aceiteContaminaciónContaminaciónCorrecta alineaciónCorrecta alineaciónContaminaciónContaminaciónAlineación correcta Alineación correcta

Aunque no tiene relación con elAunque no tiene relación con ellubricante, utilizar una grasa o aceitelubricante, utilizar una grasa o aceitebase más pesado puede retardar elbase más pesado puede retardar elprogreso de las picadurasprogreso de las picaduras

Desgaste y rayadoDesgaste y rayado

PicadurasPicaduras

Nivel incorrecto del lubricante,Consistencia, calidad EP, y viscosidadde la base de aceiteContaminaciónCorrecta alineación


Engranajes abiertos

Falta de películaFalta de películalubricantelubricante

Lubricación excesivaLubricación excesiva

Desgaste delDesgaste delengranajeengranaje

Frecuencia excesiva de lubricaciónFrecuencia excesiva de lubricaciónTipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricanteContaminaciónContaminación

Sedimentos en losSedimentos en losengranajes o enengranajes o encircunferencias decircunferencias deraiz raiz

Lubricación incorrectaLubricación incorrectaFrecuencia incorrecta de lubricaciónFrecuencia incorrecta de lubricación

Superficies deslizantes

Lubricación insuficienteLubricación insuficienteMovimiento noMovimiento nouniforme (uniforme (stick slipstick slip))

Frecuencia de aplicaciónFrecuencia de aplicaciónTipo apropiado de lubricaciónTipo apropiado de lubricación

Juntas universales

Motores eléctricos

Lubricación insuficienteLubricación insuficienteDesgaste excesivoDesgaste excesivo Tipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricanteFrecuencia de lubricación grasaFrecuencia de lubricación grasa

Escape excesivo deEscape excesivo degrasagrasa

FuncionamientoFuncionamientoeléctrico incorrectoeléctrico incorrecto

Muy lubricadoMuy lubricadoAltas temperaturasAltas temperaturas

Frecuencia de lubricaciónFrecuencia de lubricación


Lubricadores centralizados

Depósito vacíoDepósito vacíoFallas de la bombaFallas de la bombaObturador delObturador deldosificador bloqueadosificador bloqueael sistema de aire el sistema de aire

No llega la grasa aNo llega la grasa alos puntos delos puntos deaplicación aplicación

Accesorio obturador delAccesorio obturador deldosificadordosificadorDescargue defectuosoDescargue defectuoso de la válvula de la válvulaGrado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrecto

ContaminaciónContaminación

Examinar y repararExaminar y reparar

Tipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricante

Sistema altaSistema altapresiónpresión

Llenar con el lubricante apropiadoLlenar con el lubricante apropiadoSuministro electricidad / aireSuministro electricidad / aireTipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricante

Escape excesivo degrasa

Separación centrífuga

Acople seco

Grasa incorrecta Tipo apropiado de lubricante

Tipo apropiado de lubricante

Excesivo desgaste

Grasa endurecida

Sellos dañadosGrado NGLI incorrectoAberturas en las ranuras

Acoples


Alta temperatura

Lubricación insuficienteLubricación insuficienteRuido, alto desgasteRuido, alto desgaste

IncopatibilidadIncopatibilidad de las grasas de las grasasGrado NLGI incorrectoGrado NLGI incorrectoViscosidad inadecuada delViscosidad inadecuada delaceite baseaceite baseSellosSellos

Endurecimiento de laEndurecimiento de lagrasagrasa

Frecuencia aplicaciónFrecuencia aplicaciónTipo apropiado de lubricanteTipo apropiado de lubricante

Aplicación incorrecta de laAplicación incorrecta de lagrasagrasa

Tipo deTipo de espesante espesanteOxidación de la grasaOxidación de la grasa

Aplicaciones húmedasLubricación insuficienteRuido, alto desgaste

Arrastre del lubricante Tipo apropiado de lubricante

Herrumbre excesiva

Frecuencia aplicación

Tipo apropiado de lubricante

Aplicación errónea de lagrasa Tipo apropiado de lubricante

Aplicaciones húmedas


Vibración(Estabilidad mecánica)

Resistencia al agua

Propiedades contraherrumbre

Aplicaciones típicas

= Excelente = Bueno = Adecuado XX = Insuficiente

RodamientosMolinospapalerosCojinetesAnti - fricción

MineríaMolinospapelerosReductores

RodamientosMotoreseléctricosCojinetesgrandesIndustria enGral . .

Maquinariasde obrasciviles,equipos demovimientosde tierras,Agricultura, juntas yquinta rueda

EngranajesabiertosMolinos decarbónAcerías y cables

Motoreseléctricos.Rodamientosa alta temperaturaEquipo de construcción

Alta temperatura(Estabilidad térmica) Máx .150º C Máx .150º C Máx .150º C Máx .150º C Máx .180º C Máx .180º C

XX XX

XX

Alta velocidad(Ruido en cojinetes)

Vida de la grasa

Bombeabilidad(Larga distancia)

Alta carga(Propiedades EP)

Aldiba EPAlvania EP Alvania R Rimula Grease

Malleus GL Stamina URetinax EP Retinax WB Retinax HDX


MALETIN PROBADOR SHELL DE GRA-SAS PARA DETERMINAR POR

CORRELACION LAS DIFERENTESFRICCIONES FHD Y EHD

Este probador y su método plantean de forma sen-cilla el prototipopor el cual podemos y a través delmismo medir los resultados de fricción que un de-terminado sistema tribotécnico pueda en el cam-po real experimenta de su diseño y del desempe-ño de la grasa que para cojinetes y rodamientosse este empleando bajo lubricación FHD Y EHD

FHD Fricción de régimen fluido hidrodinámicoEHD Fricción de régimen fluido elastohidrodinámico

CONSIDERACIONES PREVIAS

CONSTRUCCION CASO VEHICULO AUTOMO-TOR RODAMIENTO DE RUEDA

RODAMIENTO DE RODILLOS

Dm = 4.45 cm

F = 250 Kgf

rpm = 347

T = 58°C.

1. Lubricación elastohidrodinámica es igual a lubricación bajo régimen hidrodinámico (véasecita y nota bibliográfica (a)) una vez hecha lacorrección de viscosidad absoluta sobre el aceite lubricante con que se elaboró la grasa (tipo

Litio multipropósito generalmente es un SAE 50,por efecto de la presión de Hertz que esfunción de la fuerza de compresión (véase nota(f)).

2. Aplicable a relaciones de diseño (véase nota(b)) donde

30 < ZN < 300 (en cp x RPM) P P (psi)

Régimen < 30 se agrega aditivo E.P.

3. En el caso general los automóviles cumplenZN > 30 a partir de 36 km./hr. a P

temperatura rodamiento de 58°C.

Caso verificación un Hyundai/Accent de 1.700 kgf(peso bruto) y 250 kgf (pasajeros) y 50 kgf (equi-paje).

Deformación Elástica (c)Distribución real carga soportada por cada rodilloproducida por la

QQPresión de Hertz

En cada rodillo óesfera del rodamiento.

Deformación Elástica (c)Distribución real carga soportada por cada rodilloproducida por la

QQPresión de Hertz

En cada rodillo óesfera del rodamiento.


(d) Nomograma SAE 50 a 58°C es 100 cSt y con-siderando la gravedad específica de = 0.89 se ob-tiene la viscosidad dinámica = 90 x 0.89 x 1.004 =90 cp. O sea 90 cp a 58°C.

P max = 0.175 x F x E x 1 + 1 /L(en psi)(e) 4 r1 r2

Z = Viscosidad en cp del aceite básico tipo con elque se hace la grasa, es de un SAE 50 que es 90cp a 58°C, (temperatura media de operación) y suviscosidad absoluta, corregida por aumento a la pre-sión de Hertz según (f)

Rodamiento Rueda Delantero Interno Delantero ExternoReferencia KLM11749/10 KLM45449/10No. Rodillos 14 19No. Rodillos Promedio 16.5 16.5r2 Promedio Cálculo r2 = (d1 + D1) + (d2 + D2) 2 + 14 mm = 0.55"

2 2L = 8 mm = 0.315" r1 = r1" = 2.5 mm = 0.1"

Consideración de carga máxima sobre cada roda-miento.

Fmax = Bajo régimen EHD (elastohidrodinámico)la duplicación de la carga lo reduce en un <10%, como se puede apreciar la ecuación de ré-gimen no resulta altamente sensible al aumentode la Q carga incluso a niveles de duplicarla dadoque en la ecuación de régimen se verá reflejadapor el valor de la variable P (Presión de contacto).Pero por otra parte resulta de la ecuación del régi-men EHD de alta sensibilidad a las variaciones queZ y N puedan tener.

A continuación y con base en lo anterior se tomala carga Q sobre cada elemento de rodadura delrodamiento como Fmax = F/8 donde F es el pesodel vehículo ejemplo.

Fmax = F/8 = Peso vehículo/8 (rodamientos/cua-tro delanteros y cuatro traseros) a su vez divida elnúmero de elementos rodantes promedio que es16,5 por rodamiento

2000 kgf / 8 /16,5 x 2204 =33,4 Lbf

Verificación:

F = radio rodillo = 0.1"

r1 = radio rodillo = 0.1”

r2 = radio pista interna = 14 mm ó 0.55"L = ancho rodillo = 8 mm ó 0.315"

E1 = E2 = módulo elasticidad acero = 31.3 x 106 lb/psi

= Viscosidad aceite SAE 50 en la grasa(253 cSt a 40°C) (d)

1/2


DEMOSTRACIONCASO QUE REPRESENTA

CONDICIONES REALES VEHICULO VS.PROTOTIPO E IGUAL ECUACION DE

REGIMEN ZN/P = 2.09"

F = 33,4 Lbf =

r1 = radio rodillo = 13 mm = 0.55"

L = ancho rodillo = 8 mm ó 0.315"

E1 = E2 = módulo elasticidad acero = 31.3x10 psi

V = Viscosidad aceite en la grasa que es general-mente SAE 50 (200 a 220 cSt a 40°C)

Z = La Viscosidad absoluta del SAE 50 mineralevaluada a 58°C (temperatura típica de funciona-miento de la grasa en una rueda vehicular) segúnnomograma de las paramétricas de viscosidad, esde 90 cSt (d),que multiplicados Z = V x β x ℘ = ℘ = gravedadespecífica del aceite mineral 0.89

β = densidad agua = 1.004 gr/cm3

Z = 80 cp

Hyundai/Accent, llanta rin 13

Coraza Good Year 13 x 175 x 70Vtr = Velocidad tangencial rodamiento red que representa el productovehículo = 0,57 km./hr mínima crítica y real, supuesto de empujar porun caminante el carro varado enVt rod = 694 mm/s x (22,25 mm) (122.5 mm + 165 mm)

r.p.m. = 12.3 x 60

694 mm/Sg

22.5 mm

165 mm

122.5 mm

6

= 12.3 mm/s

2 x π x 22.25= 5.3 rpm

VALORES DIMENSIONALESCAMPO REAL


respuesta en psi (e) Manual de Marks

Presión máxima soportada por el rodillo

(F) NOMOGRAMA PARACORRECCION DE VISCOSIDAD POREFECTO DE LA PRESION DE HERTZ

Aumento de viscosidad en los lubricantes co-rrientes debido a Max Presión Hertz de cálculoconocida la presión para la corrección de visco-sidad según presión de Hertz

ZEDH P Z dinámica

9 cp 0 psi 80 cp

2740 cp 82.841 X => X = 80 x 2.740 = 24.357 cp9

ZH x NH = 24.357 x 5.3 = 1.5340 PH 82.841

Vis

cosi

dad

abso

luta

10 7

10 6 Silicona a 74°C Aceite Mineral a 50°C

10 5 Diester a 55°C

10 4 40.000 cp

10 3 Aceite Mineral a 58°C(Caso ejemplo)

10 2 Diester a 73°C

10 1

10 20 40 60 80 100 120 140 160

Presión en Psi x 1000

P = 0.175 x F x E x + / L 1r1

1r2

1/2

P = 0.175 x F x E x + / L 1r1

1r1

1r2

1r2

1/2

P = 0.175 x 33.4 x 31.3 x 10 x + / 0.315 = 82.841 10.1

1/26 1

0.55


REPRODUCIBILIDAD CASO REAL DELREGIMEN EHD DEL CASO EJEMPLO A

TRAVES DEL PROBADOR

Reflejando condiciones críticas automóvil Hyundai/Accent 98

Z x N P

Condiciones para simular caso ejemplo

1 Temperatura 8°C (Bogotá en mañana fría)

2 Cuatro Rodillos (prototipo)

3 Aceite SAE 50 (Retinax WB-2)

4 Velocidad de 7 cm (longitud de cada pista prototipo) en 3,0 sg (es el tiempo que se toma halarcon el dinamómetro cada patín superior el prototipo) ó sea 35 mm/sg de velocidad tangencial.

N = 35 mm x 60 = 56 r.p.m. 2 x π x 6

F = Fuerza de compresión máxima por rodillo

(que es a su vez el peso del patín superior de 2.1kgf dividido entre los cuatro rodillos = F/5 rodillosF = 2.1 kg x 2.204 Lbf/kgf/5 = 0.93 Lbf

(g) Pmax = [0.175 x (F) x 31.3 x 10 / (L x r)]r = radio rodillo = 6 mm = 0.24"

L = ancho rodillo = 52 mm = 2.01"

Vel. 35 mm/sg

12.0mm52,0mm

CARGA

2,1 KgfVel. 35 mm/sg

12.0mm52,0mm

CARGA

2,1 Kgf

Pmax = [ 0.175 x (1.16) x 31.3 x 106 / (2.01 x0.24)]1/2Pmax = 3.249

(F) Corrección viscosidad por presión Hertz =

Z Dinámica P Z dinámica

9 cp 0 psi 80 cp20 cp 3,242 x 10 X=>X = 189 cpvelocidad prototipo 7 cm/2 sg, ó sea = 56 r.p.m. encada rodillo N = 56 r.p.m.

Z x N = 89 x 56 / 3.249 = 1,534 es < 30requiere EP

6 1/2


ZN = 1,534

ZN = 1,534

P

P

Hyundai / Accent(58°C)P = 82,841 x 10 psiN = 5,217 rpmV = 0,57 km/h

3

E f

El incremento de la temperaturaes función = (frenado y sudisipación de calor)

1,534 30 300

RégimenMixtoRégimen

deLubricaciónLimitrofe

Régimen FHD y/o E

HD

ZN = 1,534

ZN = 1,534

P

P

Hyundai / Accent(58°C)P = 82,841 x 10 psiN = 5,217 rpmV = 0,57 km/h

3

E f

El incremento de la temperaturaes función = (frenado y sudisipación de calor)

1,534 30 300

RégimenMixtoRégimen

deLubricaciónLimitrofe

Régimen FHD y/o E

HD

Prototipo(58°C)P = 3,24 x 10 psiN = 56 rpmV = 35 mm/sg


BENCH MARKING GRASAS EP ANALISIS DE FRICCION BAJOCRITERIO LIQUIDO NEWTONIANO A

TEMPERATURA REAL MEDIA DE 58 °CTEMPERATURA

RETINAX EP 2 MULTIFACK EP 2

PATINB B

grs de Fricción Dinámicapara

y parasubir a salir de reposo y parasubir a

° C RPM= 0 RPM = 37,33 RPM= 0 RPM = 37,33

SIN GRASA A 18 ° CCON GRASA A 18°C

20405058 96,7 246,7 106,3 276,775

100130150

NO FUGO NO FUGO

NO MANCHO SI MANCHO

PUNTO GOTEO180°C

MANCHADO A FINDE

PRUEBA

grsde Fricción Dinámicapara

salir de reposo

Fgr MULTIFACK EP 2y = mx+c ⇒⇒ y m = 276,7 – 106,3 = 14.200

0,012

20,838

276,7

m =

106,35,217 rpm Hyundaió sea 0,57 km./hró sea 0,012 m./s

347 rpm Hyundaió sea 70 km ./hró sea 1,46 m./ s

Fgr Retinax EP 2

18,346

246,7

96,7

y = mx+c ⇒⇒ y m = 246,7 – 96,7 = 12.5000,012

5,217 rpm0,012 m/s

347 rpm1,46 m/s

Velocidad tangencial de rodamiento

= 0.57 Km/h x 1000 m/Km x x

= 0,12 m/sg

Sg3600 h

22,55 mm287,5 mm


Distribución Costos / Industria

Combustible y ó Energía (Eficiencia

82%)26,17%

Costos Generados por Lubricante que

Falló3,74%

Correctivo Daños Fatiga y Variado

Origen2,80%

Componentes por Mtto Preventivo No

Lubricados2,80%

Componentes por Mtto Preventivo

19,63%Administración

6,54%

Mano Operativa29,91%

Despreservación Comp/tes( rel 1.25:1

Manual)5,84%

Lubricantes1,87%

Desconserv Energía (2%)

0,70%

Distribución Costos / Mov.Tierras/Fab.Materiales

Llantas y Trenes Rodamiento

15,69%

Lubricantes0,17%

Desconserv Energía ((1.38%+0.5%)*0.6+(2%)*

0.4)1,68%


Administración7,84%


13,07%Componentes por Mtto

Preventivo No Lubricados

4%

Despreservación Comp /tes (rel 1.5:1

Manual)6,54%

Correctivo Daños Fatiga y Variado Origen

8,72%Costos Generados por

Lubricante que Falló0,52%

Combustible y ó Energía (Eficiencia 60%)

20,92%

Distribución Costos / Minería


41%)31,59% Costos Generados

por Lubricante que Falló0,96%


Origen1,44%

Despreservación Comp/tes (rel1.25:1

Manual)2,39%


Lubricados3,83%

Componentes por MttoPreventivo

Lubricados9,57%

Administración2,87%


Desconservación Energía (1.38%)

0,96%

Lubricantes0,43%


28,72%


Distribución Costos / Transporte


Energía 38%)28,75%

Costos Generados por Lubricante que Falló

0,96%


Origen2,87%

Despreservación

Comp/tes (rel 1.25:1 Manual)

3,35%


Lubricados10,54%


13,41%

Admisnitración2,87%


Desconserv Energía (1.38%+0.5%)

0,40%

Lubricantes0,43%


19,16%

Distribución Costos / Movimiento de Tierras e Insumos Agrícolas


17%Lubricantes

0%

Desconserv Energía ((1.38%+0.5%)*0.6+(2%)

*0.4)2%

Mano Operativa31%

Administración8%


6%


Lubricados1%

Despreservación Comp/tes (re l1.25:1

Manual)3%


Origen9%Costos Generados por

Lubricante que Falló1%

Combustible y ó Energía ( Eficiancia

38%)22%


CONCLUSIONES

1. Tenemos un Λm de menor fricción fluidodinámica delahorro a orden de =Λm = 23,4/32,66 =0,72 mismo caso anterior enmenor tendencia generadora de fricción, pero si apartir de la mayor fricción inicial por parte de laMultifack EP.

2. Perdidas de energía

T = Torque = Fricción x Vueltas =

Pot = Potencia = T(gr)*9.8 x R.P.M./60/1000 = KwΛPot = (Fricción Grasa mayor 58°C - Fricción gra-sa menor a58°C) x R.P.M./60ΛPot = Pérdida

Velocidad = 347 r.p.m. x 2 π x 0.0225 = 1.46 mts/sg 60

Fricción en las rodamientos vehículo a 70km./hr y58°C temp. rodamientos es:

= ΛFricción x Velocidad

= (Fricción Multifack MP-Fricción Retinax WB) x 1.46 m/s x 8=

= ó sea 1,26 Hp de una potencia totalde = 88 Hp, significa una reducción de lapeficiencia mecánica en 1,26 y de gasolina de5,11%

3. Ahorro en pesos / año que un taxista ganaríacon RETINAX EP2 mismo caso anterior. 1440 ga-lones x 0,0511 = 73,6 a 3,500 $/galón, serían$257.544/año - 110 US$/año

(20.838 gr – 18.346) x9.8 dina/gr Newton

1.000 dinas

x 1,46 m/s x 8 x16,5 (rodillos rodamiento)

5 (rodillos patín)= 940 w

x


4. Además Retinax EP 2, no causa lacado y carbonización con depósitospropios de su degradación al permanercer en temperaturas cercanas a los165-180°C, por un espacio no mayor a los 5 minutos. Lo anterior puedesuceder cuando tenemos sistemas de frenos recalentados sobre una víaque conduce en baja permanente y considerable velocidad (viaje a Melgar).


GUIA DE COMPATIBILIDAD AGENTES ESPESANTES GRASAS

ESPESANTE AL AL Cplex Bario Calcio Ca Cplex Bentonita Litio Ca/Li Li Cplex Poliurea

AL SI NO NO NO NO NO NO SI REGULAR

AL Cplex SI NO NO NO NO NO NO SI REGULAR

Bario NO NO NO NO NO NO NO NO REGULAR

Calcio NO NO NO NO SI SI SI SI REGULAR

Ca Cplex NO NO NO NO NO NO NO SI SI

Bentonita NO NO NO SI NO NO NO NO NO

Li NO NO NO SI NO NO SI SI REGULAR

Ca/Li NO NO NO SI NO NO SI SI REGULAR

Li Cplex SI SI NO SI SI NO SI SI REGULAR

Poliurea REGULAR REGULAR REGULAR REGULAR SI NO REGULAR REGULAR REGULAR

* SODIO : ES INCOMPATIBLE CON CUALQUIER TIPO DE GRASA


COLOR

PRODUCTO SEGMENTO

TEM

PE

RA

TUR

A

ALTA

VE

LOC

IDA

D

BA

JA V

ELO

CID

AD

EX

TRE

MA

PR

ES

ION

VIB

RA

CIO

N

VID

A

AG

UA

VID

A U

TIL

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SIV

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BIE

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SLIZA

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TICU

LAC

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TOR

ES

ELE

CTR

ICO

S

CA

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S

EN

GR

A. A

BIE

RTO

S

CA

RG

AS

DE

CH

OQ

UE

AC

OP

LE

S D

E E

NG

RA

NA

JES

AEROSHELL 5 INDUSTRIA GLOBAL XXXX XXX XXXX XXX XXXX XX XX XXXX XXXX LIBRE Pb XXX XXXX XX XXXX XXXX XXXX XXX CREMA

ALVANIA R-2 BASICO INDUSTRIA XX XX X X XX XX XX LIBRE Pb X XXX X XX XX X CAFE

ALVANIA R-3 BASICO INDUSTRIA XX XX X XX XX XX XX LIBRE Pb X XXX X XX XXX XXX CAFE

ALVANIA EPR-00 BASICO INDUSTRIA XX X X XXX XX XX XX LIBRE Pb X X XXX XX XX XXX XX XXX CREMA

ALVANIA EP-1 BASICO INDUSTRIA XX X X XXX X XX XX XX LIBRE Pb X XX X XX XX XX XXX XXX CAFE

ALVANIA EP-2 BASICO INDUSTRIA XX XX XX XXX XXX X XX XX LIBRE Pb XX XXX X XX XX XX X XXX XXX CAFE

MALLEUS JB AGROINDUSTRIA XXX X XXX XX XX LIBRE Pb XX X XX XXX XXX XX XXX XXX NEGRA

MALLEUS 3200 AGROINDUSTRIA XXX XX X XX XX XX XX LIBRE Pb XX XXX NEGRA

SHELL S 8085 AGROINDUSTRIA XX XX X X XX XXXX XX XX LIBRE Pb XXXX XXX NEGRA

SHELL INGENIOS AGROINDUSTRIA XX XX X X X XXXX XX LIBRE Pb X XXX X XXXX XXXX XXX XX NEGRA

SHELL MINEX L. MINERIA Y MOV TIERRAS X XXX XXX XXX XXX LIBRE Pb XX X XXXX XXX X XXXX XX NEGRA

MALLEUS GL 205 L. MINERIA Y MOV TIERRAS XX XXX XXX XX X XXXX XXX XXX LIBRE Pb XX X XXX X XXXX XXX NEGRA

MALLEUS TC1/2 LINEA PETROLERA X XX XXX X XXX XXX XXX X LIBRE Pb XX XXX NEGRA

ALBIDA EP-2 LINEA ACERO Y ALUMINIO XXX XX XX XXX XX XXXX XXXX XXX LIBRE Pb XXX XXX X XX XX XXX XXX CAFE

NERITA HV 2.5 LINEA ACERO Y ALUMINIO XXXX XX XX XXX XXX X XXX XXX LIBRE Pb XXX XXX XX XX XX XXX XX XXX XXX AMARILLA

DARINA R-2/R-3 LINEA CEMENTO Y VIDRIO XXX X XXX XX XXX XX X XXX X LIBRE Pb XXX XX X XXX XX X XXX XXX AMARILLA

MALLEUS ET LINEA CEMENTO Y VIDRIO XXXX XXX XX X XXX XX XXX LIBRE Pb XXX XX XX NEGRA

CASSIDA RLS 00 LINEA ALIMENTOS XXX XXX XXX XXXX X USDA HI X X XXX XX X XXX XX CLARA

CASSIDA RLS 1 LINEA ALIMENTOS XXX XX X XX XXX XXX XXXX X USDA HI X XX X X X CLARA

CASSIDA RLS 2 LINEA ALIMENTOS XXX XXX X XXX XXXX XXXX X USDA HI X XXX X XXX XX XXX CLARA

GRASA ROJA LINEA AUTOMOTRIZ X X XXX LIBRE Pb X X XXX XX ROJA

RETINAX ROD/TOS LINEA AUTOMOTRIZ X XX XX XXX XXX XX XX

RETINAX WB 2 LINEA AUTOMOTRIZ XX XX XX XXX XXX XX XXX XXX XXX LIBRE Pb XXX XXX XX XX X XXX ROJA

RETINAX EP-2 LINEA AUTOMOTRIZ XX XX XX XXX XX XXX XXX XXX LIBRE Pb XXX XXX X XX XX X X XXX NEGRA

RETINAX LM-2 LINEA AUTOMOTRIZ XXX XX XX XXX XXX XXXX XXXX XXX LIBRE Pb XX XXX X XX XXX XX X XXX CAFE

RETINAX HDX-2 LINEA AUTOMOTRIZ XXX XX XX XXXX XXX XXXX XXXX XXX XXX LIBRE Pb XX XXX X XX XXX XX X XXX NEGRA

NO RECOMENDABLE BUEN SERVICIO XX EXCELENTE XXXX

MARGINAL SERVICIO X XXXS O B R E S A L I E N T E E N S E R V I C I O

CONDICIONES DE OPERACION OTRAS CARAC APLICACIONES

GUIA ESENCIAL DE GRASAS SHELL


GRAFICO ASTM DEVISCOSIDAD-TEMPERATURAESTANDAR PARA LOSLUBRICANTES INDUSTRIALESDERIVADOS DEL PETROLEO

VISCOSIDADCINEMATICACENTISTOKESLUBRICANTES CONKVI < 100

ISO1.5001.000

800680460320220150100

6846322215

60.00030.00015.00010.000

5.0003.0001.6001.000

500300200150100

8548302015

1098765

4

2

0

VISCOSIDADES LUBRICANTES MINERALES


CITAS BIBLIOGRAFICAS

a) Manual de Mantenimiento SKF 1.992 de Rodamientospag. 207

b) Criterio para diseño dentro de régimen EHD es ZN> 30 < 300 fig. 8.4.5., pag. 8-127, Manual del Ingenie-ro Mecánico de Marks, edición 9a, 1.995.

c) Distribución de la carga en un rodamiento Revistade Rodamientos SKF Española No. 240, 1.992, pag.4

d) Nomograma SAE 50 (aceite conque se elaboraRetinax WB-2 que es parte del caso ejemplo) a 58°Ces 100 cSt y considerando la gravedad específica de= 0.89 se obtiene la viscosidad dinámica = 100 x 0.89x 1.004 = 90 cp. O sea 90 cp a 58°C

e) Formula para Presión Max entre cilindros pag. 5-55 manual del Ingeniero Mecánico, Marks 9a. Edi-ción 1.995

f) Nomograma Tutor de Shell Lubricantes, Grasas yRodamientos, corrección viscosidad absoluta a pre-sión de Hertz. Datos nomograma: Curva aceite mine-ral a 58°C.

g) P= Presión Máxima de compresión según Fórmula/«Presión Cilindros y Placa Plana»/pag. 5-56 ManualMarks Edición 9a, 1.995

h) Tabla 144, pag. 586, Manual de Tribología de laLubricación de Pedro Albarracín.

i) Pag. 73 Libro Albarracín Líquidos Newtonianos

Lubricantessintéticos

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Siete

ContenidoIntroducción

Aplicaciones

Tipos de lubricantes sintéticos

Hidrocarburos sintetizadosPolialfaofelinasAlquil BencenosPolisobutilenos

EsteresDiésteresCambio de aceite mineral a diésterEsteres de poliol

Esteres de fosfato

Polialquilen glicoles - PAG

SiliconasEsteres de silicatosEsteres de polifenilShell XHVI

Lubricantes sintéticos Shell

Manejo de aceites usados

Qué aceites son compatibles con el medioambiente?

Qué es la biodegrabilidad?

Toxicidad y ecotoxicidad

Bio-acumulación

Métodos de prueba

Efecto sobre el medio ambiente

Cuando pensar dos veces

Aceites biodegradables



INTRODUCCION

Los lubricantes sintéticos, son productos elabo-rados o sintetizados por reacción química paraproducir un fluido de alto peso y estructurasmoleculares, de características determinadas.Los fluidos base utilizados para su formulación,son elaborados de compuestos químicos espe-cíficos, muchos de los cuales son sintetizadosdel petróleo o del carbón. Es importante tenerclaro que no existe un lubricante sintético típico.La mayoría de las clases son tan diferentes en-tre sí, como los aceites minerales lo son de lossintéticos.

Entre las ventajas de los lubricantes sintéticossobre los minerales están: Mayor estabilidad tér-mica y a la oxidación, mejores característicasviscosidad - temperatura, desempeño superior encuanto a volatilidad y fricción.



La expectativa de vida es 8 veces mayor que la de aceites depetróleo.

APLICACIONES

Una de las principales limitantes para el uso gene-ralizado de los lubricantes sintéticos, es el costo,el cual puede ser muy elevado con relación a losde origen mineral. Por esta razón se emplean enaquellas circunstancias donde un requerimiento par-ticular, no puede ser cubierto con lubricantes con-vencionales como son: temperaturas muy eleva-das, temperaturas excesivamente bajas, lubrica-ción de por vida, períodos de cambio muy prolon-gados, mayor reducción del consumo de energía,etc.

Sus mayores aplicaciones están en: Compresores,unidades de refrigeración, sistemas hidráulicos, sis-temas sellados de por vida, sistemas de circula-ción y bombas de vacío.

El hecho de que un lubricante sea sintético, no lohabilita para cualquier aplicación. Donde un aceitepuede funcionar excelentemente, otro puede fa-llar catastróficamente. Para evitar esto, se debenconocer las condiciones de operación, el tipo defluido a seleccionar y optimizar el mantenimien-to.

1

2

4

8

ACEITE SINTETICO

8000 hrs.

en horas

8000

4000

1000

No. de cambiospor año

Tiempo entre cambios

1000 hrs.

Tiempo

ACEITE MINERAL

GRAFICA COMPARATIVA ENTRE ACEITESSINTETICOS Y MINERALES



TIPOS DE LUBRICANTES SINTETICOS

Existe una gran cantidad de lubricantes sintéticos,cada uno de Ellos posee características particula-res que los hacen aptos para determinados equi-pos y aplicaciones. Los principales son:

HIDROCARBUROS SINTETIZADOS POLI ALFA OLEFINAS (PAO) ALQUIL BENCENOS POLIISOBUTILENOS

ESTERES ESTERES DEACIDOS DIBASICOS (DIESTERES ) ESTERES DE POLIOLESTERES DE FOSFATO

POLIALQUILEN GLICOLSILICONAS, SILICATOS, SILOXANOS.



actúa como un inhibidor natural contra la oxida-ción. Son compatibles con los aceites minerales.Tienen capacidad limitada para disolver losaditivos que requiere el lubricante y tiendena contraer los sellos. Para superar estas des-ventajas, se agrega una determinada cantidad dediéster o polioléster y compuestos que mejoran eldesempeño frente a los sellos. Prácticamente lasPAO ya se están aplicando en la mayoría de loscampos de la lubricación.

APLICACIONES: Se emplean como fluidos baseen lubricantes para motores, engranjes industria-les y automotrices, transmisiones automáticas,compresores, turbinas, cojinetes que trabajan aaltas temperaturas y como fluidos hidráulicos.

ALQUIL BENCENOS

Se producen mediante la reacción de una olefinacon el benceno o con otros componentes aromáti-cos. Los alquil bencenos pueden ser lineales oramificados dependiendo de las cadenasalquílicas unidas al anillo bencénico.

HIDROCARBUROS SINTETIZADOS

Son elaborados mediante la combinación químicade varios hidrocarburos de bajo peso molecular.Dentro de este grupo, los más importantes son laspolialfaolefinas, alquil bencenos y poliisobutilenosque son polímeros de una molécula original.

POLIALFAOLEFINAS

Son muy similares a los aceites parafínicos, perode un nivel de refinación y pureza mucho máselevado. Son estructuras de hidrocarburos y no con-tienen azufre, fósforo, metales ni ceras.

CARACTERISTICAS: Buena estabilidad térmica,que les permite trabajar hasta los 180°C. Exce-lente fluidez a baja temperatura debido a que nocontienen ceras, pudiendo operar entre los -42 y -65°C. Alto índice de viscosidad, superior a 135.Baja volatilidad. Buena resistencia a la oxidación,siempre y cuando se les incorporen aditivosantioxidantes. Cuando no los tienen, su capa-cidad antioxidante es inferior a la de los mi-nerales, atribuída a la ausencia de azufre el cual

CH2 = CH2 CH3CH2 (CH2- CH2) 3CH2 =CH2 + OTRA - OLEFINA

ETILENO - DECENO

1. OLIGOMERIZACION

2. HIDROGENACION

C8H17 C8H17 C8H17

CH3-CH(CH2- CH) XCH2CH2

X = 1(TRIMERO) 4 cSt PAOX = 2 (TETRAMERO) 6 cSt PAOX = 3 (PENTAMERO) 8 cSt PAOX =? (POLIMERO) 40-100 cSt PAO

2R CH CH2 +2R CH CH2 +

CHCHCHCH

CHCH

CHCHCHCH

CHCH

CHCH

CHCHCHCH

CC

CH2 CH2 RCH2 CH2 R

C CH2 CH2 RC CH2 CH2 RCHCH

**

** CATALIZADORCATALIZADOR

OLEFINA BENCENO DIALQUILBENCENO OLEFINA BENCENO DIALQUILBENCENO



CARACTERISTICAS: muy buenas propiedades abaja temperatura, buena solubilidad de aditivos. Elíndice de viscosidad es bajo, aproximadamente 50para los de cadena lineal y mucho menor para losde cadena ramificada.

La estabilidad térmica es buena, muy similar a lade las PAO. Su lubricidad es comparable a la delas bases nafténicas.

APLICACIONES: En compresores, transforma-dores, sistemas de refrigeración, engranajes ysistemas hidráulicos. Cuando se cambia de acei-te mineral a alquil bencenos, se puede producirdescarbonación debido a su capacidad disolvente.

CH3

C ( CH2 C )

n CH

2 C

CH3

CH3 CH

3

CH2

CH3

CH3

POLISOBUTILENOS

Se producen por la polimerización de los butenose isobutilenos. Su principal aplicación es como ais-lante en transformadores. También se aplica en laextrusión del aluminio cuando éste se debe tem-plar posteriormente. Se utiliza como complemen-to de básicos de hidrocarburos en formulacionesde aceites semisintéticos para motores de altasrevoluciones, especialmente de dos tiempos, porsu baja tendencia a producir humos y formar car-bones.



ESTERES CARACTERISTICAS: Los diésteres presentan pro-piedades naturales de lubricidad y de altadetergencia y dispersancia, por lo que reciben elnombre de lubricantes de operación limpia. Suestabilidad térmica les permite trabajar hasta los180°C. Pueden operar a baja temperatura, ya quesus puntos de congelación están entre

-50 y -60°C. El índice de viscosidad es alto, cer-cano a 140. Tienen baja volatilidad, alta solvenciatanto para los aditivos como para los depósitos,limpiando los lodos dejados anteriormente; tien-den a disolver barnices y lacas. Reblandecen loselastómeros de los sellos, por lo que se reco-mienda utilizar con estos aceites, sellos de vitóny buna N de nitrilo mediano a alto. Son compati-bles con los aceites minerales y sonbiodegradables.

APLICACIONES, se emplean como lubricantespara: Compresores, maquinaria textil y automo-tores. En la fabricación de grasas que deben ope-rar en rangos de temperatura muy amplios. Comofluidos hidráulicos de alta temperatura, y en pe-queñas cantidades se utilizan con las PAO paramejorarles la solvencia de aditivos.

CAMBIO DE ACEITES MINERALES ADIESTERES

Drenar el aceite caliente inmediatamente despuésde parar el equipo.

Drenar el aceite del filtro, enfriadores y líneas.

Limpiar los depósitos, barnices, lodos y gomas de

2ROH + HO C (CH2)n C OH RO C (CH2)n C OR + 2H2O

O O OO

ALCOHOL(R=8, 9, 10, 13)

ACIDO DIBASICO(N=4, 7, 8)

ADIPICOAZELAICOSEBACICOFTALICO

DIESTER

ADIPATOSAZELATOSSEBACATOSFTALATOS

AGUA

R C OH + HO R R C OR1 + H2O

O O

ACIDOCARBOXILICO

ALCOHOL ESTER AGUA

CATALIZADOR1

Los ésteres son el resultado de la reacción quími-ca de un ácido orgánico y un alcohol.

Cuando un ácido tiene dos grupos carboxilos (gru-po funcional característico de los ácidos orgáni-cos) se llama diácido y el producto de su reaccióncon alcohol se denomina diéster. El alcohol quetiene más de un grupo hidroxilo (grupo funcionalcaracterístico de los alcoholes) se llama poliol. Elproducto de la reacción de un ácido orgánico conun poliol, recibe el nombre de éster de poliol.

DIESTERES



los cilindros y válvulas.

Cambiar los elementos del filtro de aceite.

Chequear, limpiar, o reemplazar los filtros de aire.

Llenar con el grado apropiado de SHELLMADRELA P.

Iniciar el ajuste de las ratas de alimentación delcompresor a los niveles requeridos.

Monitorear la caída de presión a través de los fil-tros. Los depósitos de carbón de los aceites delpetróleo, pueden ser desalojados por la accióndetergente de los diésteres.

Cambiar los elementos del filtro que sean reque-ridos.

Muestrear el aceite de cárter del sistema, empe-zando a las 300 horas de operación para determi-nar los intervalos de drenaje apropiados.

NOTA: Si existen depósitos previos que no ha-yan sido removidos en la limpieza inicial, se debehacer un lavado inicial con SHELL MADRELA P,para eliminarlos.

ESTERES DE POLIOL

CARACTERISTICAS: Son similares a las de losdiésteres, pero tienen mayor estabilidad a altastemperaturas que éstos. Los puntos de congela-ción varían entre - 30 y -70°C, dependiendo de loscompuestos utilizados en la reacción. Poseen altoíndice de viscosidad, superiores a 140, muy bajavolatilidad, alta detergencia y dispersancia natura-les; mayor biodegradabilidad y estabilidad a la oxi-dación que los diésteres y el ataque a los selloses igual a éstos.

APLICACIONES: Tienen gran aplicación en la lu-bricación de turbinas de aviación, debido a su ex-celente desempeño a altas y bajas temperaturas,que son justamente las características de opera-ción de estos equipos. En la lubricación de turbi-nas industriales; cadenas de los hornos; para laelaboración de grasas de altas temperaturas yresistentes al fuego y en aceites para motores dedos tiempos de bajas emisiones de humo.

R

O

O CH2

R C O CH2 C CH2 O C R

CH2

O

C=O

R

ACIDOS GRASOSLINEALES

POLIOLESESTORBADOS

PENTAERITITROL TETRAESTER(R = C 5 A 10)

(C = 5 A 10 )

LA AUSENCIA DE HIDROGENOEN ESTA POSICION LLEVA AUNA ALTA ESTABILIDAD TERMICA

+

O

C=O



En la reacción de esterificación, se forma aguacomo subproducto, la cual debe ser eliminada.Cuando el agua está presente como contami-nante en un lubricante tipo éster, bajo ciertascircunstancias puede producir la reacción conoci-da como hidrólisis, la cual invierte la reacción, for-mando nuevamente el alcohol y el ácido iniciales.

Si los ácidos formados son fuertes, se puedenpresentar problemas de corrosión. Algunos aditi-vos pueden estimular la hidrólisis, por lo quese debe ser muy crítico en la selección de losaditivos. El hierro y el zinc presentes tambiénpueden promover la hidrólisis. Esta es másprobable que ocurra en los diésteres que en losésteres de poliol y en caso de que ocurra en és-tos, los materiales formados son menos corrosi-vos.



OR

OR

RO P O

ESTERES DE FOSFATO

Su síntesis se efectúa a partir del oxicloruro defósforo y alcoholes o fenoles. Los fenoles puedenser obtenidos sintéticamente o del alquitrán del car-bón.

CARACTERISTICAS: Tienen excelentes propieda-des de resistencia al fuego, las cuales provienende la presencia de fosfato en una molécula orgáni-ca. No significa ésto, que sean ininflamables. Si lafuente de energía es muy alta y las condicionesson favorables ocurre el fenómeno. Presentanmoderada estabilidad térmica, buenas propiedadesde lubricidad, buena adhesividad, baja volatilidad.

Sus características viscosidad-temperatura sonmuy pobres, por lo que su índice de viscosidad esmuy bajo, entre 0 y 40.

Su punto de congelación está entre

-3 y -30°C. Poseen alto punto de llama, superior a

320°C, e igualmente un alto punto de autoigniciónel cual supera los 500°C.

Atacan las pinturas y sellos convencionales, porlo que se recomiendan sellos de vitón y las resi-nas epóxicas cuando se requiere pintar las super-ficies.

APLICACIONES: Su principal aplicación es comofluido hidráulico resistente al fuego.

En la lubricación de: compresores cuando la tem-peratura del aire de descarga es alta y de cojine-tes de turbinas de vapor. Como aditivos antidesgasteen los lubricantes minerales y sintéticos, debido aque reacciona con el hierro de las superficies me-tálicas, formando aleaciones de fósforo, que ac-túan como un reducidor de fricción de bajo puntode fusión.



POLIALQUILEN GLICOLES- PAG operación, carga y viscosidad. Mientras que lospoliglicoles obtenidos a partir de óxidos depropileno, son solubles en hidrocarburos, pero noen agua. De ahí, la influencia de la relación de unosy otros en el desempeño de los copolímeros.

Estas características de solubilidad, son importan-tes tenerlas en cuenta porque al utilizar un lubri-cante soluble en hidrocarburos, en contacto conellos, tiende a absorberlos diluyendo el lubricanteal punto en que la viscosidad es insuficiente paraofrecer una lubricación adecuada, lo que podríaocurrir en un compresor de gas. En este caso, sedebe utilizar un PAG, insoluble en hidrocarburos.

Los PAG, tienen muy buenas propiedadeslubricantes, resistencia de película y capacidadantidesgaste, destacándose la extraordinaria ca-pacidad para soportar todo tipo de cargas y sucaracterística de muy baja fricción. Poseen muybuena estabilidad química y térmica, cuando losPAG se someten a condiciones extremas, tam-bién se forman ácidos, pero en lugar de formarcadenas poliméricas, se empiezan a descompo-ner con un decrecimiento gradual de la viscosi-dad; la ventaja de esta reacción es que no se for-man depósitos pesados de carbón.

Tienden a evaporarse durante su operación a lasmás altas temperaturas, utilizándose como por-tadores para la dispersión de grafito. Sus excelen-tes propiedades

viscosidad-temperatura se manifiestan en los ele-vados índices de viscosidad, que pueden oscilar

CH2 2

OH OH

CH2 ( CH2 2 n CH2

OH OH

CH

) O CH

También llamados poliglicoles, pueden ser obteni-dos por polimerización de óxidos de etileno, o depropileno o una mezcla de ambos para formarcopolímeros. En este caso, la relación de óxidode etileno a óxido de propileno en la estructurade la molécula, tiene un efecto muy grande en lasolubilidad con otros fluidos.

CARACTERISTICAS: Las características de lospoliglicoles, dependen del monómero utilizado, asícomo de la relación entre éstos cuando se trata decopolímeros; del peso molecular y de los gruposterminales de la molécula los cuales pueden serdioles, si el iniciador de la reacción es agua o glicoly un monoéter si el iniciador es un alcohol.

Los poliglicoles elaborados a partir de los óxidosde etileno, son solubles en agua e insolubles enhidrocarburos estando la cantidad de agua que pue-den tolerar, determinada por las temperaturas de



entre 150 y 400. Mediante la incorporación de adi-tivos antioxidantes adecuados se consiguenlubricantes estables de larga vida. Presentan pun-tos de fluidez relativamente bajos, entre -20 y -50°C. Son biodegradables. Su compatibilidad conotros lubricantes es pobre, presentan inestabili-dad al corte y una limitada solubilidad de aditivos.Se debe tener precaución en la selección de pintu-ras y sellos en los equipos que utilizan estos acei-tes pues no todos son resistentes a los PAG.

APLICACIONES: Su buena estabilidad a altastemperaturas, los hace importantes en la lubrica-ción de compresores de aire y su insolubilidadcon el gas natural (los que son insolubles) permiteaplicarlos en compresores de gas de proceso. LosPAG se emplean en la lubricación de engranajes ycojinetes industriales que trabajen a altas tempe-raturas, como algunos encontrados en la indus-tria textil, del caucho, del papel y plásticos, princi-palmente cuando su solubilidad en agua es impor-tante.

Tienen aplicación como aceites de corte, pudien-do separarse de la solución acuosa a altas tempe-raturas, lubricando las superficies calientes de laherramienta y de la pieza de trabajo. Cuando seutiliza como fluido de temple de metales, la forma-ción de la película de PAG en el metal calientecontrola la velocidad de enfriamiento. Los insolu-bles en agua, se utilizan como fluidos de transfe-rencia de calor, fluidos hidráulicos para alta tem-peratura y de resistencia al fuego, en la lubrica-ción de compresores de refrigeración (R-12, R-22,con temperaturas en el evaporador hasta de 73°C)

del tipo de tornillo con cámara de compresión hú-meda (el aceite está en contacto con el refrigeran-te).



R = CH3, ALQUIL PEQUEÑO, C 6H5

R Si O Si O Si R

R R Rn

R R R

SILICONAS

Las siliconas son compuestos orgánicos con en-laces de silicio y oxígeno en sus moleculas. Enellas el silicio sustituye al carbón como elementoprimario.

CARACTERISTICAS: Poseen índices de viscosi-dad excepcionalmente altos, superior a 300, bajopunto de fluidez y buena estabilidad térmica y a laoxidación. Si ésta ocurre, los productos de des-composición incluyen óxidos de silicio, que pue-den ser abrasivos.

Son químicamente inertes, no tóxicos, resisten-tes al fuego y repelentes del agua.

La principal desventaja es su baja tensión interfacialpor lo que tienden a expandirse y no forman unapelícula lubricante efectiva. Son compatibles conun gran número de plásticos y elastómeros. Ofre-cen poca protección contra el desgaste, y su res-puesta a aditivos antidesgaste y reducidores defricción es pobre debido a su baja solubilidad conellos, razón que limita su aplicación sólo en condi-

ciones hidrodinámicas (en las cuales hay una pe-lícula completa de lubricante separando las super-ficies metálicas). Tienen baja volatilidad.

APLICACIONES: El principal uso de las siliconases como fluido base en grasas que operen en tempe-raturas de un rango muy amplio, o muy altas; engrasas para válvulas que tienen contacto con el gascloro y otros agentes químicos oxidantes o corrosi-vos, también son usados como fluidos hidráulicosespeciales y en la lubricación de compresores y co-jinetes de los ventiladores de los hornos.

ESTERES DE SILICATOS

R R R

O O O

R O Si O R R O Si O Si O

R = ALQUIL y ARIL

R R R

O O O

CARACTERISTICAS, tienen excelentes propieda-des: Viscosidad-temperatura y estabilidad termica,bajo punto de fluidez, buena estabilidad frente a laoxidación.

Se descomponen fácilmente en presencia de agua.

APLICACIONES: Se utilizan como fluidos de trans-ferencia de calor y como fluido hidráulico especial.



Se emplean también en transformadores y su ran-go de utilización se extiende entre -22 y 260°C.

ESTERES DE POLIFENIL

CARACTERISTICAS: Poseen una excelente es-tabilidad térmica que les permite trabajar a tempe-raturas cercanas a los 500°C, resistencia a la oxi-dación a altas temperaturas y a la radiación. Sinembargo su uso está restringido a temperaturasambientes, por su alta viscosidad.

APLICACIONES: Se utilizan como fluidos de trans-ferencia de calor, como lubricante para bombas dealto vacío, como fluido base para grasas resisten-tes a la radiación y en complejos de generación deenergía atómica.

SHELL XHVI

Esta base lubricante, patentada por SHELL, es ob-tenida por un proceso de hidroisomerización de iso-ciclo parafinas o HVIs. Este proceso produce unabase sintetizada de alto índice de viscosidad, ex-celente solubilidad de los aditivos y una mayorcompatibilidad con los combustibles derivados delpetróleo (gasolina y diesel), lo cual disminuye ries-gos de separación o degradación de los compo-nentes, logrando aportar mayor protección al mo-tor o al equipo, comparativamente con una PAO.



COMPARACION ENTRE ACEITES

MINERALES - PAO Y XHVI

RESUMEN DE LAS CARACTERISTICASDE LOS LUBRICANTES SINTETICOS

PROPIEDAD

Viscosidad, cSt a: - 18 °C

Viscosidad, cSt a: 40 °C

Viscosidad, cSt a: 100 °C


Punto de chispa, °C

XHVI

915

30

6.2

145

228

HVI+SHELL VIS

1920

32

5.2

140

210

PAO

1000

30

5.6

140

230

FORTALEZAS

CostoDisponibilidad

HidrocarburoEstabilidad hidrolítica

DetergenciaDispersanciaBiodegrabilidad

Inmiscibilidad con gases a alta presiónBaja formación de lodosVersatibilidad frente al agua

ACEITE BASE

Minerales

PAO

Esteres

Poli alquilen glicoles

DEBILIDADES

Desempeño a alta / baja temperaturaEstabilidad a la oxidaciónFormación de depósitosFormación de ceras

Solubilidad de aditivosCompatibilidad con sellos(encogimiento)

Compatibilidad con sellos y pinturas

Incompatibilidad con aceites mineralesHigroscopicidad

Poli isobutilenos

Esteres de fosfato

Dialquil bencenos

Siliconas

Resistencia al fuego

Bajo costo

RefrigeraciónCompatibilidadBaja temperatura

Resistencia químicaSobresaliente índice de viscosidad

VolatilidadIndice de viscosidad

SolveciaIndice de viscosidad

SolveciaIndice de viscosidad

LubricidadCompatibilidad con sellos(encogimiento)Costo



LUBRICANTES SINTETICOS SHELL

SHELL posee una gama amplia de aceites y grasas sintéticos que le permite atender los diferentessegmentos del mercado. A continuación relacionamos algunos de nuestros productos:

APLICACION

MOTORCAJAS/TRANSMISIONESENGRANAJES INDUSTRIALESENGRANAJES INDUSTRIALESCOMPRESORESCOMPRESORES HIDRAULICOSRESISTENTES AL FUEGOTURBINAS DE AVIACION

PRODUCTO

HELIX ULTRASPIRAX S/DENTAX SHYPERIA STIVELA SAMADRELLA ASMADRELLA APSHELL SFRAEROSHELL TURBINE

BASE SINTETICA

XHVI-PAO-DIESTERESPAOPAOPOLIALQUILEN GLICOLPAOESTERESTERES DE FOSFATOESTER

La información sobre estos productos está disponible en las hojas técnicas de cada uno de ellos.



MANEJO DE ACEITES USADOS

El aceite usado puede tener muchos impactos ne-gativos sobre el medio ambiente. Cuando se viertedirectamente en la tierra, el aceite usado puededestruir este ecosistema y conducir a contaminarel agua del subsuelo (y el agua potable). Verter elaceite usado por los desagues o descargarlo enlagos y ríos puede destruir el ecosistema acuáticonatural. Utilizar aceite usado sin los debidos con-troles puede contaminar la atmósfera con metalespesados. En su papel de líder del mercado delubricantes, Shell se preocupa por mejorar el ma-nejo del aceite usado y por minimizar la contami-nación. La quema controlada del aceite usadocomo combustible suplementario en hornos de ce-mento puede tener muchas ventajas ambientalesy económicas.

Existen diferentes opciones para disponer del acei-

te usado como son: Mezcla con combustible, frac-cionamiento por destilación al vacío,reprocesamiento por refinación, tratamiento ácidoy neutralización en rellenos, decantación ycentrifugación, tratamiento por arcilla, ultrafiltraciónpor medio de membranas semipermeables, hornode cemento, incineración a alta temperatura,biodegradación bajo condiciones aeróbicas y apli-caciones en bitumen para mezclas asfálticas. Den-tro de estas opciones posibles sobresale tanto parael medio ambiente como desde el punto de vistaeconómico, la de reciclar en hornos de cemento elvalor energético del aceite usado. Los peligrososcontaminantes del aceite usado, tales como hi-drocarburos aromáticos policíclicos, hidrocarburosclorinados y metales pesados se destruyen o sehacen inofensivos a través del proceso de fabrica-ción de cemento. Está permitido como máximocontenido de aceite el 5% en peso, sobre el totalde combustible.



QUE ACEITES SON COMPATIBLES CONEL MEDIO AMBIENTE?

Exceptuando el agua pura ningún producto es real-mente bueno para el medio ambiente. En lo quese refiere a lubricantes, su denominación de acep-tables para el medio ambiente se utiliza en gene-ral para referirse a los aceites que se desintegranrápidamente en el medio. Sin embargo, labiodegradabilidad de un aceite no es suficiente paradeterminar si es o no compatible con el medio. Latoxicidad de un aceite es otro de los factores quese debe tener en cuenta.



QUE ES LA BIODEGRADABILIDAD?

Tanto el suelo como el agua contienen una grancantidad de microorganismos. Cuando una subs-tancia, cualquiera que ella sea, entra en contactocon microorganismos, estos empiezan inmediata-mente a tratarla y a desintegrarla en componentesmás pequeños. Biodegrabilidad es la medida de larapidez con la que una substancia es desintegradacompletamente.

Los aceites vegetales y la mayoría de los aceitessintéticos se desintegran más rápidamente que losaceites minerales, estos requieren un poco másde tiempo.

Sin embargo, la relativa tendencia de un lubricantepara desintegrarse no es suficiente para evaluarcon exactitud su efecto sobre el medio.

Cuando se evalúan los efectos de un lubricantesobre el medio ambiente es importante distinguirentre sus efectos primario y secundario. El prime-ro es el efecto directo del producto sobre el medio,por ejemplo, contaminación del agua. El segundoes el efecto por utilización del producto en diver-sas aplicaciones, es decir, aumento/disminucióndel consumo como resultado de la lubricidad delaceite en la máquina.



TOXICIDAD Y ECOTOXICIDAD

Cuando se valoran los efectos biológicos del lubri-cante, otro aspecto importante es la toxicidad dela substancia para los distintos organismos. Algu-nas veces los científicos han ido un paso mas alláy tratan de determinar el daño a los distintosecosistemas. Un ecosistema es un sistema natu-ral cerrado, autosuficiente que comprende diferen-tes tipos de organismos y materia en que circulanlos nutrientes.

Un ejemplo de ecosistemas son los lagos y losbosques.

BIO-ACUMULACION

Todos los organismos vivos absorben diferentessubstancias; algunas se desintegran mientras otrasse acumulan. La acumulación de una substanciapor un organismo se llama bioacumulación.



METODOS DE PRUEBA

Hay numerosas pruebas para determinar que tanrápidamente se puede desintegrar una substancia,qué tan tóxica es y su capacidad debioacumulación. Sin embargo, la mayoría de es-tas pruebas se desarrollaron para substancias fá-cilmente solubles en agua.

Las substancias que no se disuelven rápidamenteen el agua como algunos aceites base y la mayo-ría de los aditivos, son más difíciles de analizar.Existen algunos métodos de prueba de otros am-bientes como tierra y aire.

Constantemente, se están desarrollando nuevosmétodos de prueba. Más aún, el número de méto-dos puede aumentar puesto que se están tratando

de adaptar a los requerimientos prevalecientes enlos diferentes grupos químicos, de los productosen contacto con el ambiente.

PRUEBA CEC.L-33-T-82

Este método de prueba mide la biodegradabilidadbajo el criterio de que el 67% de la substancia sedesintegra en 21 días.

PRUEBAS OECD

Las pruebas OECD de gran avanzada, miden losefectos biológicos, químicos, físicos y toxicológicosde las diferentes substancias. Para que una subs-tancia se clasifique como rápidamentebiodegradable, una cantidad específica de ella debedesintegrarse a los 28 días en un 60-70%.



EFECTO SOBRE EL MEDIO AMBIENTE

La biodegrabilidad de los ACEITES MINERALES,es generalmente de 20 - 40%. El umbral de rápidabiodegrabilidad de un aceite es 60 - 70%. Sin em-bargo es importante recordar que estos aceites síse descomponen, aunque más lentamente por loque son conocidos como substancias potencial-mente biodegradables.

Los distintos aceites minerales toman diferentesplazos de tiempo para desintegrarse ya que es-tán compuestos por un gran número de distintoshidrocarburos. Otro punto a tener en cuenta es eldiferente sabor de los hidrocarburos ya que losmicroorganismos responsables de la desintegra-ción van primero por las substancias más “sabro-sas” y dejan las otras para lo último. Esta es larazón por la que ciertos hidrocarburos sedesintegran más lentamente que otros. Los acei-tes minerales, en su mayoría, tienen baja toxici-dad aguda para los organismos acuáticos.



CUANDO PENSAR DOS VECES

La elección del aceite correcto desde el punto devista de la biodegradabilidad, no es un asuntofácil. Se hace especialmente difícil en los casosde aplicaciones técnicamente complejas queinvolucran sistemas hidráulicos diversos. Debedársele prioridad a las características ambienta-les del aceite ó a sus características técnicas o aambas.

Lo ideal, por supuesto, es que se desee minimizarel riesgo del daño al medio ambiente sin compro-meter el desempeño técnico. No siempre se con-sigue totalmente esto al reemplazar el aceite mi-neral con una alternativa compatible con el medio.

Los sistemas hidráulicos técnicamente avanzadosestán sometidos a una fuerte presión. Por un lado,tienen que funcionar a temperaturas bajo cero,por el otro, deben funcionar igualmente bien cuan-do el calor se hace más intenso. Si todo tiene quefuncionar perfectamente, el aceite utilizado en es-tas aplicaciones debe tener propiedades técnicasexcelentes. Es por eso que se elige el aceite mi-neral para los sistemas hidráulicos; sin embargo,a medida que las exigencias ambientales se vanhaciendo más rigurosas, algunos usuarios, parti-cularmente los de la industria forestal, están op-tando por alternativas ambientalmente compatibles.

Es cierto que los aceites compatibles con el me-dio en algunas aplicaciones, se desempeñan sa-tisfactoriamente, pero también es verdad que enciertos aspectos son técnicamente inferiores a losaceites minerales. Debe, por tanto, hacerse uncuidadoso análisis antes de cambiar el aceite delos sistemas hidráulicos.

He aquí algunos ejemplos de situaciones en lasque no se debe usar aceites hidráulicos basadosen aceites vegetales:- En sistemas de engranajes y/o frenos húmedos

que se lubrican con aceite hidráulico.- En sistemas que cuenten con piezas

galvanizadas de plomo.- En sistemas que tengan grandes cantidades de

agua.

Las garantías ofrecidas por los fabricantes de ma-quinaria son una clara evidencia de la incertidum-bre que rodea el desempeño de los aceites vege-tales. Las garantías absolutas solamente se dansi el producto ha sido aprobado y se siguen lasrecomendaciones del fabricante de la maquina. Elproblema es que nueve de cada diez de estas re-comendaciones se aplican a aceites minerales.Para que los lubricantes compatibles con el mediopuedan ganar terreno, tiene que haber una colabo-ración más estrecha entre las partes involucradas.



ACEITES BIODEGRADABLES

Al ser una de las compañías de petróleo más gran-des, SHELL juega un papel clave en la reduccióndel impacto ambiental de los lubricantes. Esto esalgo que tomamos muy en serio.

El objetivo de SHELL es llevar la delantera de suindustria en el área de la salud, seguridad y el me-dio ambiente. Para lograrlo escuchamos lo que di-cen los expertos, trabajamos en conjunto con lasautoridades locales y las universidades y respal-damos varios proyectos de investigación. A lo lar-go de los años, esto nos ha permitido conseguiruna gran cantidad muy útil de información, partede la cual hemos utilizado lógicamente para for-marnos una opinión acerca de los lubricantesbiodegradables.

Pero, afortunadamente, nada es eterno y podríaser que con algo de ayuda, las viejas verdades seanreemplazadas por otras nuevas.

Confirmando nuestro compromiso con el medio am-biente SHELL ha desarrollado una familia de acei-tes hidráulicos biodegradables SHELL NATURELLEcompuesta por los siguientes miembros:

SHELL NATURELLE HF-X: Es un fluido de largavida para trabajo pesado, elaborado a partir demezclas de ésteres y avanzados aditivos desarro-llados por SHELL. Excede la mayoría de las espe-cificaciones para fluidos hidráulicos biodegradablesy los requerimientos de los fabricantes de equipospara fluidos biodegradables.

SHELL NATURELLE HF-E: Es un fluido de largavida para trabajo pesado, elaborado a partir demezclas de ésteres y aditivos especiales desarro-llados por SHELL. Cumple la mayoría de las espe-cificaciones para fluidos hidráulicos biodegradablesy con los requerimientos de los fabricantes de equi-pos para fluidos biodegradables.

SHELL NATURELLE HF-M: Fluido hidráulicoantidesgaste, biodegradable, elaborado a partir demezclas de ésteres y aceites vegetales. Poseenaditivos antidesgaste, antiherrumbre e inhibidoresde oxidación.

SHELL NATURELLE HF-R: Fluido hidráulicoantidesgaste biodegradable. El fluido base es acei-te derivado de plantas naturales cuidadosamenteseleccionadas. Contiene aditivos para otorgarlesla categoría de fluido hidráulico antidesgaste tipopremium.

Aceitespara compresores

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Ocho


Compresores de aire reciprocantes

Introducción

Compresores de aire reciprocantes

La lubricación de compresores de airereciprocantes

Sección Dos

Compresores de aire rotatorios

Tipos de compresores de aire rotatorios

Compresores rotatorios de paletas

Compresores rotatorios de tornillo

Otros tipos de compresores rotatorios

Sección Tres

Aceites lubricantes SHELL paracompresores de aire



Sección UnoCOMPRESORES DE AIRE

RECIPROCANTES

Los compresores de aire son ampliamente usa-dos en la industria como una fuente de potenciasegura, confiable y conveniente.

En esta sección nos concentraremos en loscompresores reciprocantes veremos cómo tra-bajan, cómo están lubricados y cómo pueden sersatisfechas las exigencias sobre sus lubricantes.

Cuando haya estudiado la información clave enesta sección usted estará en condiciones de:

Describir cómo un compresor reciprocanteproduce aire comprimid.

Explicar la diferencia entre un compresor deacción simple y uno de acción doble, y entrecompresores de una etapa y los multietapas.

Resaltar la función de los filtros de aire deentrada, los enfriadores intermedios, losenfriadores finales, los receptores y losseparadores.

Resumir las ventajas y desventajas de loscompresores reciprocantes.

Listar las funciones que debe cumplir un com-presor reciprocante.

Especificar las características más importan-tes requeridas por un lubricante paracompresores reciprocantes.

Si estudia la información suplementaria, Usted po-drá:

Resumir la relación entre la presión de gas, su vo-lumen y su temperatura.

Describir el efecto que la compresión de gas tienesobre la temperatura; y explicar por qué es máspráctico producir un alto grado de compresión envarias etapas con enfriamiento después de cadauna de ellas.

Explicar por qué la refrigeración de aire comprimi-do en un sistema de compresión está invariable-mente asociado con la condensación delahúmedad.



Pistón. Cruceta. Laberinto. Diafragma.

Paleta. Anillo Líquido.

Tornillo Sencillo.

Lóbulos.

Tornillos.

AxialCentrifugo

Desplazamiento positivo Dinámicos

Reciprocante Rotatorio

De un rotor De dos rotores

INTRODUCCION

Un compresor es una máquina que admite un gas,lo comprime y lo descarga a una mayor presión.Los compresores tienen muchas aplicaciones in-dustriales.

Por ejemplo, son utilizados en sistemas de refri-geración, aires acondicionados, en la presurizaciónde gases durante la fabricación de plásticos,polímeros y otros químicos.

Pero el uso más importante de los compresoreses el de la producción de aire comprimido, prácti-camente toda planta moderna, sitio de construc-ción o taller está equipado con un suministro deaire

comprimido. Esta fuente de energía instantánea,segura y flexible puede ser usada para operartodo tipo de herramientas neumáticas, suministrarrefrigeración, operar maquinaria y controlar proce-sos de fabricación de diversos tipos.

TIPOS DE COMPRESORES



CLASIFICACIONDE LOS COMPRESORES

COMPRESORESDE DESPLAZAMIENTO POSITIVOEl aire o el gas de trabajo aumentasu presión mediante la reducción devolumen.

COMPRESORES DINAMICOAceleran el gas e incrementan laenergía cinética la cual es converti-da en presión.

Son muy útiles cuando se requierengrandes volúmenes de aire compri-mido, hasta 20000 m3/min.

Sin embargo, los compresores deaire se clasifican en dos categoríasbásicas, las cuales serán objeto denuestro estudio: Compresoresreciprocantes y compresoresrotatorios.

Ambos tipos de compresores pue-den generar ambientes críticos paralos lubricantes, por lo que se requie-re de aceites especiales para sulubricación. Con el objeto de apre-ciar las necesidades específicas eneste campo estudiaremos el funcio-namiento de los compresores ini-ciando con los reciprocantes, tra-tando los rotatorios en la sección 2.

10,000

1,000

100

10

1

0,1

0

Reciprocante

Centrífugo

AxialRotatorio

Soplador

Capacidad del compresor - litros / segundo.

100 1,000 10,000 100,000 100,000

RANGOS DE OPERACION DE DIFERENTESTIPOS DE COMPRESORES



tón moviéndose hacia arriba en un cilindro sellado,su presión aumentará, debido a que las moléculastienen menos espacio donde moverse y chocaráncon las paredes del recipiente más frecuentemen-te.

La relación entre la presión y la temperatura noes tan obvia. La temperatura de un gas está rela-cionada con la velocidad relativa a la cual semueven las moléculas. Entre más caliente estéel gas, más rápido se moverán las moléculas. Así,cuando la temperatura de un volumen fijo de gasse incrementa, sus moléculas se mueven más rá-pidamente y chocan contra el recipiente más fre-cuentemente y con mayor fuerza, por lo tanto supresión aumenta.

PRINCIPIOS DE LA COMPRESION

Todo gas está compuesto por un enorme númerode moléculas que se mueven en todas las direc-ciones, chocando entre sí y con las paredes delrecipiente que las contiene. La presión ejercidapor el gas es debida a la colisión de las moléculascon las paredes del recipiente; entre más choqueshaya y mayor sea la fuerza con que ocurran, ma-yor será la presión del gas. Para un gas denomi-nado ideal (en donde las moléculas se comportancomo unas esferas perfectamente elásticas de ta-maño despreciable) hay sólo dos factores que afec-tan su presión: El volumen y la temperatura.

Cuando el volumen de una determinada masa degas es disminuido, como por ejemplo, por un pis-

Cuando el volumen disminuye, la presión aumenta Cuando la presión aumenta, el volumen disminuye.

Vol

umen

Vol

umen

TemperaturaTemperaturaPresión

Pre

sión



COMPRESORES DE AIRERECIPROCANTES

Cómo TrabajanUn compresor reciprocante es básicamente untipo de bomba en donde el aire es comprimidopor un pistón que se mueve dentro de un cilindro.El pistón es empujado, por una biela conectora yun cigüeñal movido por algún tipo de motor. Elflujo de aire que entra y sale de la cámara es nor-malmente controlado por válvulas actuadoras queabren y cierran por diferencia de presión en am-bos lados de ellas.

Los compresores reciprocantes más sencillos sonlos de acción simple, son máquinas que tienenuna sola cámara de compresión y pueden

Cilindro

Biela

Válvulas

Cámara de compresión

Pistón

Cigüeñal

descargar hasta diez metros cúbicos (10 m3) deaire por minuto. (un metro cúbico contiene 1000litros o casi 220 galones).

Válvula de entrada

Válvula de salida

1 2 3

A medida que el pistóndesciende en el cilindro, el

aire es admitido en el cilindroa través de la válvula de

entrada

Cuando el pistón se muevehacia arriba, la válvula deentrada se cierra y al aire

es comprimido

Cuando el pistón llega a laparte superior del cilindro laválvula de salida se abre y

al aire comprimido esdescargado fuera del cilindro

Un compresor reciprocante

Etapas de trabajo de un compresor reciprocante de acción simple



COMPRESORES DE UNA ETAPA YMULTIETAPA

Las máquinas que comprimen todo el aire en unaetapa, se denominan compresores de una etapa.El grado de compresión del aire, o sea la relaciónentre los volúmenes en el cilindro cuando el pistónestá en la parte baja del recorrido y cuando estáen la parte alta del recorrido, es conocida comorelación de compresión.

Una relación de compresión próxima a 10:1, esla más alta que se puede alcanzar en una solaetapa. Este límite es una consecuencia del incre-mento en la temperatura que sufre un gas, cuan-do se comprime haciéndose necesario controlarla temperatura del cilindro. En la práctica, las

máquinas de una etapa se usan para producir pre-siones hasta de 5 bar (1 bar es aproximadamenteequivalente a la presión de una atmósfera la cuales 14.5 lb/in2 a nivel del mar).

Etapas de trabajo de un compresor reciprocante de acción doble

Pistón

Cámaras de compresión

Cruceta

Compresor de acción doble

A medida que el pistón desciende en el cilindro, el aire es admitidodentro del cilindro superior a presión atmosférica mientras que el

aire en la cámara inferior es obligado a salir.

Cuando el pistón se mueve hacia arriba, el aire es admitido en lacámara baja mientras que el aire comprimido es forzado a salir en

la cámara superior

Válvula de

entrada

Válvula de

salida

1 2 3



Compresor de dos etapas refrigerado con agua

El aire a presión atmosférica es admitido a baja presión en el cilindropor la válvula de entrada, es comprimido a cerca de 2 bar y pasado alenfriador. La mayoría del calor generado durante la compresión esremovido por el agua refrigerante. El aire fluye luego al cilindro dealta presión donde es comprimido a cerca de 7 bar antes de ser des-cargado a través de la válvula de descarga

Cuando se requieren mayores presiones, la com-presión se lleva a cabo en dos o más etapas, en-friando el gas en cada una de ellas mediante unrefrigerador intermedio. La refrigeración pue-de ser con aire, pero en máquinas más grandesse hace usualmente con agua. La ilustraciónmuestra un compresor de doble acción, de dosetapas refrigerado con agua, el cual produce airea una presión de 7 bares.

Los compresores multietapas tienen varios cilin-dros y refrigeradores en un solo conjunto, un ci-lindro alimenta al siguiente. Estos se encuentrandisponibles en una variedad de configuraciones,que incluyen arreglos verticales, horizontales, TipoV y Tipo L. Presiones de hasta 850 bares pue-den ser desarrolladas en algunas máquinasmultietapas.

Enfriador Salida de aire

comprimido

Cilindro de alta presiónCilindro de baja

presión

Entrada de aire

1 Bar

1 Atmósfera (atmos)

1 Libra por pulgada cuadrada

1 Kilogramo por centímetro cuadrado

1 Milímetro de mercurio (mm.Hg)

1 Pulgada de mercurio (in.Hg)

1 Pié de gua (ft. H2O)

Atmos lb / in2 Kg / cm2 mm.Hg in.HgBar ft.H2O

1

1.013

0.069

0.981

0.001

0.034

0.030

0.987

1

0.068

0.968

0.001

0.033

0.029

14.50

14.70

1

14.22

0.019

0.491

0.433

1.020

1.033

0.070

1

0.001

0.035

0.030

750.0

760.0

51.71

735.6

1

25.40

22.42

29.53

29.92

2.036

28.98

0.039

1

0.883

33.46

33.90

2.307

32.81

0.045

1.133

1

UNIDADES DE PRESION - TABLAS DE CONVERSION



Compresión Isotérmica y Adiabática

Cuando un gas es comprimido por un pistón, lasmoléculas que colindan con el pistón aumentansu velocidad. El trabajo realizado por el pistón setransfiere al gas, el cual se calienta. Si la com-presión tiene lugar muy lentamente, de tal formaque el gas pueda perder calor hacia los alrede-dores y mantenerse a la misma temperatura, sedice que su operación es isotérmica. Si la com-presión tiene lugar muy rápido, en una cámaraaislada, de tal forma que no hay pérdida de calor,se dice que la operación es adiabática. Se debehacer más trabajo para producir un cambio dadoen volumen, adiabáticamente que isotérmica-mente, ya que en la compresión adiabática partedel trabajo realizado se usa para producir el cam-bio de temperatura.

Por razones prácticas los compresores industria-les operan rápidamente, produciendo condicio-nes que se aproximan más a la operaciónadiabática que a la isotérmica.

Con el objeto de minimizar el trabajo que tieneque hacer, y para mantener las temperaturas ba-jas, la compresión se lleva a cabo en varias eta-pas con enfriamiento del aire en cada una de ellas.

Más acerca de las unidades de presiónLa unidad de presión del SI (Sistema internacio-nal) es el Pascal. Esta es la presión producidapor una fuerza de un newton aplicada uniforme-mente sobre un área de un metro cuadrado. Elpascal es una medida inconvenientemente peque-ña para medir altas presiones, por lo que se usa

el bar como alternativa. Un bar es equivalente a105 Pascales. En términos de otra unidad frecuen-temente usada, pero desactualizada, un bar escasi equivalente a una presión de una atmósfe-ra (que es la presión promedio del aire a nivel delmar) a 1 kg/cm2 y a 14.5 lb/in2 (o psi).

El efecto de llevar a cabo una compresión en dos etapas conrefrigeración entre cada etapa.

Volumen

Compresión adiabática

Pre

sión

Trabajo extra efectuado durantela compresión adiabática

Compresiónisotérmica

Pre

sión

Volumen

Trabajo ahorrado por enfriamientoentre etapas de compresión

Enfriamiento

Primeracompresión



OTROS COMPONENTES DEL SISTEMADE AIRE COMPRIMIDO

Filtro de entrada de aireEl polvo y la arena presentes en la corriente deaire de entrada, pueden contaminar el aceite lu-bricante, incrementar el desgaste de las partesmóviles y formar depósitos sobre las superficiesdel compresor y el sistema de aire. Es por lo tan-to importante filtrar el aire a la entrada del com-presor. Existen diversos tipos de filtros para talpropósito que incluyen filtros de tela secos o acei-tados, baños de aceite y separadores centrífu-gos.

EnfriadoresCuando el aire o un gas en general se compri-me, sufre un calentamiento, lo cual hace que latemperatura de operación del equipo sea eleva-da. Para mantener la temperatura de trabajo delcompresor dentro de límites tolerables y permitirque continúe operando eficientemente, loscompresores reciprocantes multietapas estánequipados con enfriadores intermedios, que pue-den utilizar agua o aire.

Los enfriadores que utilizan aire, normalmenteestán compuestos de largos tubos aleteados opresentan un diseño similar al radiador de un ve-hículo con una corriente de aire soplada por unventilador.

Filtración seca.

El aire pasa a través de un medio seco usualmente.

Impregnación viscosa.

Se fuerza al aire a que pase por superficies aceitadas a las cuales se adhiere el polvo.

Tratamiento por baño de aceite.El aire pasa a través del aceite al cual se adhiere el polvo.

Separación centrífuga.

Un movimiento giratorio de gran movilidad en el aire, causa que las partículas sean expulsadas centrífugamente.



El diseño más común de los enfriadores de aguaconsiste de una red de tubos a través de los cua-les pasa el agua mientras que el gas comprimidopasa sobre ellos.

Algunas veces, también, se incorporanenfriadores a la salida del sistema de aire com-primido para asegurar que el aire descargado estéa una temperatura aceptable.

Los enfriadores ayudan a la remoción de la hu-medad que tiende a acumularse cuando el airecomprimido caliente es enfriado.

Esta función es muy importante ya que la pre-sencia de agua puede causar herrumbre en losdepósitos, líneas de aire y equipos. Puede cau-sar problemas en herramientas neumáticas alcondensarse.

Enfriado con agua

Enfriado con aire

DepósitoEl aire descargado de un compresor generalmen-te se almacena en un depósito o reservorio deaire totalmente lleno. El aire del depósito alimen-ta a los equipos según su necesidad.

Este arreglo suaviza cualquier fluctuación en elsuministro de aire comprimido y el compresor notiene que parar, arrancar o cambiar su frecuenciade descarga para suplir las diferentes necesida-des. Adicionalmente actúan como una fuente adi-cional de enfriamiento y como punto de recolec-ción de agua condensada y de gotas de aceite.

SeparadoresEl aire descargado por los compresoresreciprocantes está invariablemente contaminadopor agua y aceite. Para muchas aplicaciones estono es problema, pero algunos equipos requierende aire seco libre de aceite, para conseguir estoes necesario pasar el aire descargado a travésde un separador que remueve las gotas de aguay aceite. Una variedad de trampas, filtros yseparadores centrífugos pueden ser usados paraeste propósito.



La compresión del aire y la condensación de lahumedadEl aire normalmente contiene vapor de agua ensuspensión y la cantidad que puede contenerdepende directamente de la temperatura, entremás elevada sea ésta mayor cantidad de aguapuede mantener y viceversa. Es por esto quepodemos observar en nuestro aliento en unamañana fría, que la humedad que contiene secondensa en pequeñas gotas al enfriarse.

La humedad relativa del aire es una relaciónentre la cantidad de agua que contiene y la máxi-ma que puede contener a una temperatura de-terminada. Así, el aire que posee la máxima can-tidad de agua a una temperatura dada, se diceque tiene una humedad relativa del 100%. Tam-bién recibe el nombre de saturado. El aire quetiene menos humedad que la máxima posible auna temperatura dada recibe el nombre de par-cialmente saturado y su humedad relativa estáexpresada en términos de saturación completa.Así, el aire con una humedad relativa del 75%tiene tres cuartas partes de la capacidad máxi-ma que puede contener.

Cuando el aire se comprime, la presión del vaporde agua que contiene aumenta proporcionalmen-te. En la práctica la temperatura del aire compri-mido tiende a incrementarse y por lo tanto au-menta su capacidad de contener humedad.

Sin embargo, cuando el aire comprimido es enfria-do, su humedad relativa puede alcanzar el 100% yparte del agua que contenga será condensada.

Trampa simple

Se somete al aire a un bruscocambio de presión, queocasiona la aglomeración dela neblina de aceite y lahumedad

Separación centrífuga

Se le imparte un movimientogiratorio al aire, que causa laseparación por fuerza centrífuga delas partículas más grandes.Finalmente el aire se dirige haciasuperficies diseñadasespecialmente o bafles, donde hayun efecto impregnante.

Gasa metálica o Tamiz metálico

El aire pasa a través de una serie dehojas múltiples de paño, fibras decoco o lana de madera.

Cojín o colchón de filtración

Gotas de agua y aceite sondetenidos por una combinación deimpregnación y acción capilar.



Ventajas y desventajas de los compresores deaire reciprocantesLos compresores de aire reciprocantes son lasmáquinas más simples y confiables. Tienen lar-ga historia de uso en la industria y probablemen-te existen más compresores de este tipo que decualquier otro en servicio. Pueden descargar aireen un gran rango de presiones y ratas de flujo,pero son más utilizados donde se requiere des-cargar aire a presiones superiores a 10 bares yratas de flujo mayores de 100 m3/min. Es tam-bién la única forma práctica de producir presio-nes de aire muy altas.

Las desventajas de los compresoresreciprocantes son el ruido y la vibración que in-variablemente acompañan su operación, parti-cularmente en máquinas más grandes. Las vi-braciones pueden ser reducidas con montajesadecuados de amortiguadores, pero estos requie-ren de espacio y pueden presentar problemas enla instalación. Además, debido a que loscompresores reciprocantes contienen partes mó-viles, su mantenimiento puede ser una tarea cos-tosa y dispendiosa. Por estas razones tienden aser reemplazados por compresores de airerotatorios los cuales, si bien no pueden alcanzarpresiones tan altas, son mucho más silenciosos,más compactos, fáciles de mantener y económi-cos de operar.

La cantidad de agua producida por un compresorde aire puede ser considerable. Por ejemplo, unamáquina que toma 10 m3/min de aire con una hu-medad relativa del 75% a la presión atmosféricay temperatura ambiente, y lo descarga a 8 baresproduce cerca de 5 litros de agua por hora.

Enfriador y depósito de aire o tanque de depósito

El agua de enfriamiento pasa a través del enfriador a la salida y refrigera el

aire comprimido

Aire comprimido caliente y húmedo

El aire comprimido es almacenado en

el recipiente para aire

Aire comprimido seco y frío

Aire atmosférico, temperatura 20°C,humedad relativa 75 %

Aire comprimido caliente, temperatura200°C, humedad relativa 60 %

Aire comprimido frío, temperatura 25°C,humedad relativa 100 %



LA LUBRICACION EN UN COMPRESORRECIPROCANTE

FUNCIONES DEL LUBRICANTELos compresores están diseñados y construidosdentro de los más altos estándares de ingenieríadebido a que generan fuerzas considerables yaltas temperaturas. Su operación segura yconfiable demanda que sean correctamente lu-bricados, su lubricación comprende tanto los ci-lindros como los cojinetes del cigüeñal, muchoscompresores reciprocantes utilizan un sólo siste-ma para la lubricación de los dos conjuntos. Enotros, los sistemas son separados y hasta pue-den demandar aceites diferentes, por ejemplo enlos compresores de gas natural se empleanlubricantes sintéticos por que el gas natural essoluble en aceite mineral, pero éste puede serempleado para la lubricación del cigüeñal. El lu-bricante en los compresores reciprocantes cum-ple varias funciones:

LubricaciónLa principal función del lubricante es reducir lafricción entre las partes móviles y cualquier tipode desgaste. Tiene que lubricar tanto los pisto-nes en sus cilindros y los cojinetes del cigüeñalque mueven los pistones.

RefrigeraciónLos pistones y cilindros de un compresorreciprocante son normalmente enfriados con aguao aire. Sin embargo, el calor es retirado de lassuperficies de los cojinetes por el aceite lubri-cante.

ProtecciónEl lubricante debe también prevenir la corrosión.Esto puede ser una tarea difícil ya que loscompresores tienden a producir calor y condicio-nes de humedad que promueven la corrosión.

SelladoEn el interior de los cilindros de un compresorreciprocante se generan altas presiones.

El lubricante debe producir una película suficien-temente fuerte para evitar la fuga de aire entrelos anillos del pistón y las paredes del cilindro.

Cómo son lubricados los compresoresreciprocantes?

Lubricación de los cojinetesSu lubricación cubre los cojinetes del cigüeñal,los de cabeza y pie de biela y otras partes queno entran en contacto con el gas que se está com-primiendo. El aceite que lubrica los cojinetes deun compresor reciprocante se encuentra normal-mente en el depósito del cárter en la base delcompresor. Existen varios métodos para llevar elaceite del cárter a los sitios donde se requierelubricar, su retorno se efectúa por gravedad.

Los cojinetes de los compresores pequeños selubrican normalmente por salpique, o niebla deaceite levantada por el cigüeñal cuando en surotación se sumerge en él.

En compresores más grandes se utiliza con fre-cuencia la lubricación con anillo. En este métodoun anillo de lubricación circula en una ranura del



cigüeñal y se sumerge en el aceite. El aceite esllevado por el anillo al cigüeñal y luego alimenta-do a los cojinetes a través de los canales entre elcigüeñal y la biela.

El método más eficiente para la lubricación delos cojinetes, especialmente de compresoresgrandes, es la lubricación por presión o forzada.Una bomba movida por el cigüeñal, envía aceitea los cojinetes a través de canales en el cigüeñaly la biela.

Para mantener el aceite libre de partículas conta-minantes se utilizan filtros de aceite en el ladode la entrada a la bomba y algunas veces, tam-bién, a la salida.

En todos estos métodos de lubricación, es obvia-mente importante mantener el nivel de aceitedentro de los límites especificados. Si el nivel esmuy alto, el exceso de agitación del aceite (bati-do) puede conducir a elevadas temperaturas yespumación del aceite. Si el nivel es muy bajo,los cojinetes pueden fallar por falta de lubricante.

Lubricación del cilindroLos cilindros de los compresores de acción sim-ple, pueden ser lubricados por salpique, median-te aceite lanzado hacia las paredes del cilindropor el colector en la biela.

Los cilindros de compresores de acción doble sonlubricados por presión mediante el suministro deaceite bombeado directamente a las paredes delcilindro. El aceite puede provenir del cárter o deun tanque separado.

Gran parte del aceite usado para la lubricacióndel cilindro se pierde en el aire comprimido. Porlo tanto, es importante revisar regularmente eldepósito de aceite y completar los niveles reque-ridos. De lo contrario, la degradación del aceitellevará a un contacto metal-metal, recalentamientoy daño severo.

Lubricación porsalpique

Lubricación conanillo

Niebla de Aceite

Lubricante

Lubricante



Lubricación a presión de un compresor de acción doble

La selección de lubricantes paracompresores de aire reciprocantes

En la mayoría de compresores reciprocantes seemplea el mismo aceite para lubricar los cojine-tes y los cilindros. Como los factores que afectanla eficiencia de la lubricación del cilindro, son mu-cho más críticos que los que afectan a los cojine-tes, son aquellos los que determinan la tempera-tura de operación y por lo tanto la viscosidad y eltipo de lubricante a utilizar. Un lubricante para ci-lindros realiza un trabajo particularmente difícil.Tiene que lubricar, refrigerar, proteger y sellar enun ambiente hostil muy, caliente donde es extre-madamente susceptible a la degradación por ca-lor y oxidación. La situación frecuentemente sehace más crítica por la presencia de agua, la cualpuede contaminar el aceite y promover la oxida-ción, la formación de lodos y la corrosión.

Por estas razones, los compresores reciprocantesdeben ser siempre lubricados con aceites espe-ciales, desarrollados para cumplir en estas con-diciones particularmente difíciles.

Las características más importantes de loslubricantes usados en compresores reciprocantesson las siguientes:

ViscosidadLa selección correcta de la viscosidad de el acei-te es esencial. Por un lado el lubricante debe serlo suficientemente viscoso, para prevenir el con-tacto metal-metal entre las paredes del cilindro ylos anillos del pistón y también para proporcionarun sello efectivo que evite fugas del aire compri-mido desde el cilindro a través de los anillos delpistón.

Por otro lado debe evitarse el uso de aceites muyviscosos por que pueden fallar en la protecciónde las superficies de trabajo debido a que no sedistribuyen bien fácilmente. También tienden a in-crementar el arrastre con la consecuente pérdidade potencia. Y además, un aceite de alta viscosi-dad tiene mayor susceptibilidad para atrapar par-tículas contaminantes del aire, los cuales se de-positarán sobre las superficies de trabajo.

Los compresores de una y dos etapas, que ope-ran a presiones moderadas, utilizan con frecuen-cia aceites de viscosidad ISO 68. Otros gradosde viscosidad pueden ser empleados, dependien-do de las condiciones de operación y los requeri-mientos de la máquina.



Los compresores multietapas que descargan a al-tas presiones, pueden requerir un aceite de visco-sidad relativamente alta en los cilindros, en estecaso se debe utilizar un aceite diferente para loscojinetes.

Indice de viscosidadEs importante recordar, que es la viscosidad delaceite a las temperaturas de operación lo quecuenta. Todo aceite experimenta una reducciónen la viscosidad a medida que se calienta. Sinembargo, los diferentes aceites varían conside-rablemente en la proporción en que se adelga-zan cuando la temperatura se incrementa. El acei-te ideal para compresor tiene un alto índice deviscosidad, estos es, que su viscosidad presentauna menor variación con la temperatura, que unaceite con bajo índice de viscosidad. Ese aceitedebe ser lo suficientemente viscoso a altas tem-peraturas para dar una lubricación y sellado sa-tisfactorios pero no tan viscoso que a bajas tem-peraturas haga difícil el arranque.

Estabilidad térmica y a la oxidaciónEs inevitable que ocurra algo de oxidación y dedescomposición del aceite lubricante a las altaspresiones y temperaturas generadas en un com-presor reciprocante. Pero, es vital que ésta seamantenida al mínimo. Por lo que se deben utili-zar lubricantes con bases altamente refinadas yaditivos para incrementar la resistencia a la oxi-dación.

Los aceites minerales sin aditivos se oxidan másfácilmente. La reacción es particularmente rápi-

da en compresores debido a que finas películasde aceite sobre superficies calientes de metalestán expuestas a corrientes de aire.

Las consecuencias pueden ser extremadamenteserias. Las lacas y depósitos de carbón que re-sultan de la oxidación se acumulan alrededor delas partes más calientes del sistema, las válvulasde descarga y la tubería. Los depósitos sobre lasválvulas interfieren con su operación y puedencausar fugas, desajustes y recalentamiento. Losdepósitos en la tubería de descarga pueden res-tringir el flujo de aire y causar un incremento enla presión en los cilindros. La temperatura igual-mente se incrementa, resultando en un círculovicioso en donde hay más oxidación de aceite ypor lo tanto mayor formación de depósitos. Even-tualmente el sistema puede fallar y en el peor delos casos puede haber fuego o explosión. Loslubricantes empleados deben tener la capacidadde mantener los productos de oxidación en solu-ción o dispersión para minimizar la acumulaciónde depósitos sobre las superficies de trabajo.

Los compresores reciprocantes que operan a pre-siones y temperaturas moderadas, se lubrican conaceites minerales altamente refinados y coninhibidores de oxidación y corrosión. Pero, cuan-do descargan aire a altas temperaturas (más de180 0C) y o altas presiones (más de 30 bares) losaceites minerales pueden descomponerse y cau-sar una rápida formación de depósitos en válvu-las y tuberías.

En estas condiciones se emplean los lubricantessintéticos formulados con fluidos base tipo éster.



Propiedades demulsificantesEn las condiciones calientes y húmedas genera-das en los compresores de aire, el lubricante in-variablemente llega a contaminarse con agua.ésta tiene efectos nocivos, acelera la descompo-sición del aceite, hace la lubricación menos efi-ciente, promueve la corrosión y la herrumbre.Estos riesgos demandan del lubricante muy bue-nas propiedades demulsificantes para que el aguasea rápidamente separada y drenada del siste-ma, el aceite descontaminado puede serrecirculado.

Tales fluidos sintéticos son esenciales a altas tem-peraturas (más de 200oC) y altas presiones (másde 200 bares).

Propiedades anticorrosivasLos compresores reciprocantes operan, normal-mente, en condiciones que causan condensa-ción de la humedad. Cuando el agua entra encontacto con una superficie metálica sin prote-ger, tiende a corroerla y puede ocasionar seriosproblemas. Las partículas de herrumbre puedenaumentar el desgaste sobre las superficies de loscilindros. También pueden entrar en la tubería dedescarga y mezclarse con los depósitos deriva-dos de la descomposición del aceite. Bajo ciertascircunstancias, el aire comprimido caliente pue-de provocar una reacción química de esta mez-cla resultando en el desarrollo de en un “puntocaliente”. Si el calor no es disipado, los depósitosaumentarán de espesor y temperatura y puedeniniciar un fuego en la línea de aire. El aceite usa-do en compresores reciprocantes debe contenerinhibidores de corrosión para proteger las super-ficies metálicas lubricadas del ataque químico.

Propiedades demulsificantesEn las condiciones calientes y húmedas genera-das en los compresores de aire, el lubricante in-variablemente llega a contaminarse con agua.ésta tiene efectos nocivos, acelera la descompo-sición del aceite, hace la lubricación menos efi-ciente, promueve la corrosión y la herrumbre.Estos riesgos demandan del lubricante muy bue-nas propiedades demulsificantes para que el aguasea rápidamente separada y drenada del siste-

ma, el aceite descontaminado puede serrecirculado.



Sección DosCOMPRESORES DE AIRE ROTATORIOS

Los compresores rotatorios de diferentes tipos seemplean frecuentemente como alternativa a loscompresores reciprocantes. En esta sección sedescriben los compresores de aire rotatorios máscomúnmente utilizados y sus requerimientos delubricación.

Cuando haya estudiado la información clave deesta sección, Usted podrá:

Describir las principales categorías de loscompresores rotatorios y distinguir principiosbásicos bajo los cuales operan.

Explicar cómo trabaja un compresor rotatoriode paletas.

Explicar cómo trabaja un compresor rotatoriode tornillo.

Especificar las características de loslubricantes para compresores rotatorios y detornillo.

Si estudia la información suplementaria, Ustedpodrá:

Describir cómo se lubrican los compresoresrotatorios de paletas.

Describir cómo se lubrican los compresoresrotatorios de tornillo.



Compresor rotatorio de paletas

TIPOS DE COMPRESORES DE AIREROTATORIOS

Los compresores rotatorios son máquinas en lasque el gas se comprime por la acción de uno ovarios rotores. Hay diferentes tipos decompresores rotatorios, los más importantes son:

- El compresor rotatorio de paletas o de aleta corrediza.

- El compresor rotatorio de tornillo.

Los dos tipos de máquinas operan bajo el mismoprincipio básico del compresor reciprocante; unvolumen de aire es atrapado y el espacio queocupa es reducido de tal forma que el aire se com-prime mecánicamente. Estas máquinas son co-nocidas también como compresores rotatoriosde desplazamiento positivo.

Compresor rotatorio de tornillo

COMPRESORES ROTATORIOSDE PALETAS

Cómo trabajanLos compresores rotatorios de paletas o de pale-tas deslizantes tienen un rotor el cual está mon-tado excéntricamente en una cámara cilíndrica. Elrotor posee una serie de ranuras, cada una de lascuales contiene una paleta que puede deslizarsehacia adentro o hacia afuera de las ranuras. Cuan-do el rotor gira, las paletas son empujadas haciaafuera de las ranuras por la acción de la fuerzacentrífuga entrando sus bordes en contacto conlas paredes del cilindro. Esto produce un númerode compartimentos los cuales primero se contraeny después se expanden.

El aire, que se introduce a la cámara por el orifi-cio de entrada (donde el espacio entre las pale-tas adyacentes es más amplio), es atrapado en-tre dos aletas, que lo llevan por el cilindro.

Al girar el rotor, se va reduciendo el espacio exis-tente entre las aletas y por lo tanto el aire



contenido en ese espacio se comprime. Esto con-tinúa hasta que el aire llega al orificio de salida,donde los compartimentos alcanzan el mínimo ta-maño.

Los compresores pequeños que operan a bajasvelocidades y descargan aire a bajas presionestienen casi siempre paletas de plástico o de ma-teriales no metálicos.

Estas máquinas están usualmente enfriadas poraire; aletas sobre el cilindro de compresión ayu-dan a asegurar una refrigeración adecuada. Encompresores más grandes girando a mayoresvelocidades, las paletas son generalmente deacero endurecido y su refrigeración se efectúanormalmente con agua que circula a través deuna carcasa alrededor del cilindro.

Con el objeto de reducir el desgaste entre las

Cómo trabaja un compresor rotatorio de paletas.

Compresor rotatorio de paletas

puntas de las paletas y las paredes del cilindro, secolocan anillos retenedores sobre las paletas. Losanillos van en ranuras en el cilindro y rotan con laspaletas, manteniendo las puntas libres en la pareddel cilindro.

Chaqueta de enfriamiento

Válvulade No - retorno

Entrada de aire

Paleta deslizante

Rotor

Salida de airecomprimido

1. El aire es admitido, dentro de la 1. El aire es admitido, dentro de la

cámara, a medida que el volumencámara, a medida que el volumen

entre el rotor y su carcasa aumenta.entre el rotor y su carcasa aumenta.

2. El aire es atrapado entre las2. El aire es atrapado entre las

paletas y es girado en la cámarapaletas y es girado en la cámaravolviéndose cada vez másvolviéndose cada vez más

comprimido.comprimido.

3. El aire comprimido es3. El aire comprimido esdescarga do del compresor cuandodescarga do del compresor cuando

el volumen entre el rotor y lael volumen entre el rotor y la

carcasa llega a su mínimo.carcasa llega a su mínimo.



Cualquiera que sea el sistema de lubricación em-pleado, es necesario un separador de aceite parasu remoción del aire comprimido y su retorno alsistema de circulación de aceite.

Los compresores rotatorios de paletas son máqui-nas compactas y fáciles de transportar. Están dis-ponibles con capacidades de salida que varían de0.5 m3/min, el más pequeño, hasta 150 m3/min,suficiente para muchas aplicaciones industriales.Los compresores que operan en una etapa pue-den producir presiones de hasta 7 bar. Compresoresde dos etapas que incorporan enfriadores se usanpara generar presiones de hasta 10 bar o más.

La lubricación de los compresores rotatoriosde paletasEn compresores rotatorios de paletas, éstas ne-cesitan ser lubricadas en la parte en que deslizan(tanto hacia adentro como hacia afuera) en lasranuras en el rotor y donde rozan contra las pa-redes del cilindro o anillos retenedores. Tambiénse lubrican los compresores para sellar las tole-rancias internas, enfriar el gas durante la com-presión y proteger contra la corrosión.

Se han diseñado varios sistemas para su lubri-cación. Uno de los métodos más comunes es laalimentación de aceite a través de los canalesdel rotor en la base de cada ranura. Las fuerzascentrífugas expelen el aceite hacia las paredes delcilindro. En otro diseño, utilizado principalmenteen máquinas más pequeñas, las paletas son lubri-cadas mediante una niebla de aceite creada por lainyección de lubricante en el aire de entrada.

Los rodamientos del rotor son lubricados a travésde un sistema de alimentación de aceite separadoque utiliza el mismo aceite.



COMPRESORES ROTATORIOS DETORNILLO

La mayoría de los compresores que se comercia-lizan hoy en día son del tipo de tornillo rotatorio.Son preferidos en muchas aplicaciones industria-les debido a que son muy poco ruidosos, máscompactos, más fáciles de usar y más baratosde operar y mantener, a pesar de que son inca-paces de producir las altas presiones que se ob-tienen en los compresores reciprocantes.

Cómo trabajan

Los compresores rotatorios de tornillo consistenbásicamente en dos tornillos o rotores, un rotormacho, que tiene cuatro lóbulos de superficie con-vexa, y un rotor hembra que tiene seis lóbulos desuperficie cóncava, que encajan entre sí uno delos cuales tiene una superficie convexa mientrasque el otro tiene una superficie cóncava.

Los tornillos rotan en el interior de una carcasacon orificios de entrada y salida para el aire en losextremos opuestos.

A medida que los tornillos rotan, el aire del orificiode entrada es atrapado entre los espacios de és-tos conducido y comprimido contra una placa yfinalmente descargado bajo presión por el orificiode salida. Como no hay válvulas ni fuerzas mecá-nicas desbalanceadas, los compresores de torni-llo pueden trabajar a altas velocidades y producirvolúmenes grandes en equipos relativamente pe-queños.

Un compresor rotatorio de tornillo de una etapapuede descargar aire a presiones de hasta 5 bar;las máquinas típicas de dos etapas producenpresiones de hasta 15 bar.

Equipos más modernos, que utilizan tecnologíaavanzada, pueden descargar a presiones muchomás elevadas.

Las capacidades pueden oscilar desde 3 a 500m3/min.

Compresor rotatorio de tornillo

Puerto de entrada

Rotor hembra

Rotor macho

Puerto de salida



Cómo trabaja un compresor rotatorio de tornillo

3. Los tornillos continúan avanzandoy la bolsa de aire es movida hacia

adelante y comprimida contra el platode descarga.

4. La válvula descarga seabre y el aire comprimido esdescargado suavemente a

través de ésta.

1

1. A medida que los tornillosdesencajan, el aire es admitido através de la válvula de admisiónen el espacio entre los rotores.

2. A medida que la rotacióncontinúa, la bolsa de aire es

alejada de la entrada y empiezaa ser comprimida.



Más acerca de la lubricación de compresoresrotatorios de tornilloLa mayoría de los compresores rotatorios de tor-nillo son del tipo de inyección de aceite en el queel aceite es inyectado a la cámara de compresióna través de un canal central.

El aceite se mezcla con el aire y evita el contactode los rotores y sella cualquier espacio entre ellos.También actúa como un refrigerante efectivo. Elmismo aceite es bombeado a los rodamientos delrotor para lubricarlos. El sistema de lubricaciónde un compresor típico de tornillo se ilustra a con-tinuación.

El aire comprimido producido por los compresorescon aceite inyectado lleva una cantidad significa-tiva de aceite con él. Este aceite no puede salir dela máquina por razones ambientales y económi-cas, por lo que el separador de aceite (coolascer)se convierte en una característica importante delsistema de lubricación para remover la mayor par-te del aceite del aire comprimido y devolverlo alsistema de circulación. Un filtro terminal a la en-trada del depósito de aire comprimido remuevecualquier traza de aceite que no haya sido extraí-do por el separador.

Filtro de la entrada de

aire

Tanque de airecomprimido

Compresor rotatoriode tornillo

Tanque deaceite

Filtrocoolascente

(Separador deaceite)

Filtro deaceite

Filtrofinal



Lubricantes para compresores rotatorios de pa-letas y de tornilloIgual como ocurre con los compresores de airereciprocantes, los aceites usados en loscompresores de aire rotatorios, deben lubricar, re-frigerar, proteger y sellar.

Para la lubricación de los compresores rotatoriosse recomiendan generalmente aceites con gra-dos de viscosidad ISO entre 32 y 100 y con un altoíndice de viscosidad.

Los compresores rotatorios de paletas, normalmen-te requieren de aceites con viscosidades altas den-tro de este rango con el fin de mantener una pelí-cula adecuada y sellos entre las puntas de laspaletas y las paredes del cilindro.

El principal requerimiento de los aceites emplea-dos en ambos tipos de compresores, es la capa-cidad para resistir la oxidación bajo las severascondiciones de operación generadas. Esto esespecialmente importante para compresores deltipo de inyección de aceite donde éste está ínti-mamente mezclado con aire comprimido calien-te. Las lacas y lodos que resultan de la oxidacióndel aceite pueden bloquear los filtros e interferircon la eficiencia de operación de las máquinasde diferentes maneras. Por ejemplo, encompresores rotatorios de paletas, los depósitospueden ocasionar que las paletas se peguen ensus ranuras. Esto no sólo produce una compre-sión errática, sino que también conlleva al roza-miento y al desgaste. La fricción extra generamayores temperaturas, promueve más oxidacióny conduce a la formación de mayores depósitos.

Los aceites minerales altamente refinados, refor-zados con aditivos antioxidantes e inhibidores decorrosión, normalmente están en condiciones dedar un servicio satisfactorio, pero en máquinasdonde se opera a altas presiones y temperaturasse prefieren aceite sintéticos.



Rotor

Caja

Puerto de entrada

Puerto de descarga

Líquido de trabajo

OTROS TIPOS DE COMPRESORESROTATORIOS

Compresores de anillo líquido.

La construcción de un compresor rotatorio de des-plazamiento positivo de ANILLO LIQUIDO es simi-lar a la del compresor de aleta corrediza.

El rotor se monta excéntricamente en el cilindro ylleva una serie de aletas fijas. Esta construcciónse asemeja a la de una simple rueda de paletas.En el compresor de anillo líquido, el cilindro estáparcialmente lleno de un líquido, generalmente aguasi la máquina comprime aire. El agua se agita enel cilindro por la acción de las aletas del rotor yforma un anillo, la distancia entre el borde interiordel anillo líquido y el rotor es variable y con ellovaría el espacio entre las aletas.

En el compresor de anillo líquido el aire se compri-me en el espacio entre las aletas.

La compresión se produce del siguiente modo:El aire es succionado por el orificio de entrada ha-cia el cilindro, luego es forzado al espacio entre ellíquido y las aletas del rotor que se está reducien-do, y así se comprime.

El aire comprimido sale del cilindro por el orificiodiseñado para tal propósito.

Se pueden obtener varios ciclos de compresióndando la forma adecuada a la cara interior del cilin-dro. En la práctica sin embargo, los ciclos se limi-tan a dos aunque el aire entra continuamente, loque hace que el compresor de anillo no sea muyeficaz. Estos compresores entregan aire libre deaceite y esto justifica su aplicación en la industriaquímica. Las únicas partes que necesitan lubrica-ción son los cojinetes del eje del rotor que estánfuera de la cámara de compresión y pueden serlubricados con aceite o con grasa.



Ventilador tipo Roots o de rotor delóbulo

es pequeño, el aire se comprime en esos espa-cios y se dirige al orificio de salida. La presión esbaja pero el volumen es alto porque el aire fluyeconstantemente hacia la cámara de compresión.Como no hay contacto

metal-metal entre los componentes dentro de lacámara de compresión, las únicas partes que re-quieren lubricación son los cojinetes del rotor y elmecanismo sincronizador.

Los cojinetes pueden lubricarse con grasa o conaceite. En la lubricación por aceite, el mecanismosincronizador se sumerge en un baño de aceite ylos cojinetes se lubrican por la niebla de aceiteque produce el mecanismo de acción.

Las principales ventajas del ventilador tipo Rootsradican en que se construye fácilmente y se pudeconfiar en su funcionamiento.

Estos compresores tienen dos o más rotores en-cerrados en una caja. Los rotores tienen lóbulos ygiran sobre ejes paralelos separados. Son accio-nados por mecanismos exteriores que sincronizanlos rotores para que engranen correctamente.

La compresión se produce de la siguiente manera:El aire es succionado por el orificio de entrada yse introduce en la cámara de compresión. Losrotores al girar fuerzan su paso por la caja. Comoel espacio entre los rotores entre sí y entre la caja



COMPRESORES DINAMICOS

Los compresores dinámicos se designan tambiéncomo compresores aerodinámicos oturbocompresores. Tienen paletas o impulsoresque giran muy rápidamente para aumentar la velo-cidad y presión del aire. Los compresores dinámi-cos, se clasifican en dos tipos según la direccióndel flujo del aire a lo largo de los rotores:compresores de FLUJO RADIAL y compresoresde FLUJO AXIAL.

Compresor de flujo radial o CompresorCentrífugo

COMPRESOR CENTRIFUGO DE CINCO ESTACIONES

dad y aumenta su presión. Luego pasa a la caja.

Los compresores de flujo radial pueden entregaraire a alta o baja presión, según la forma del rotory el difusor. El aire puede entrar de un solo ladodel rotor y el compresor se denomina entoncesde flujo simple.

O puede entrar de ambos lados del rotor al mismotiempo, y se habla entonces de un compresor dedoble flujo. Los compresores de flujo radial puedenser de una o de varias etapas o pasos.

Compresor de flujo Axial

El compresor de flujo axial es similar, en principio,al compresor de flujo radial, con la excepción deque el aire fluye de manera distinta a lo largo delrotor: Se mueve paralelamente al eje del rotor, deaquí el nombre de compresor de flujo axial.

En este tipo de compresor, la caja de la cámarade compresión es amplia en el extremo de la en-trada del aire y estrecha en el de la salida. Lacaja lleva montadas series de hileras de paletascurvas fijas que alternan con paletas curvas mó-viles montadas en el rotor giratorio. En la parteestrecha, las paletas son más cortas y el espa-cio entre ellas es más pequeño. La curvatura delas paletas fijas es opuesta a la de las paletasmóviles.

El aire entra por el extremo amplio hacia el primergrupo de paletas móviles. La forma de éstas es talque aumentan considerablemente la velocidad del

Unión de entrada

Diafragma

Difusor Voluta

Unión de descarga

Tambor de balance de carga

Rodamiento del eje

Unión

Sello

Rodamientode empuje

Canal del rodamiento

Carcasa

Eje Impulsor

El rotor del compresor de flujo radial tiene paletasfijas y gira en una caja de diseño especial. El aireentra en un extremo, aumenta de velocidad y esexpelido. Del rotor el aire pasa al DIFUSOR, cuan-do el aire entra en el difusor, disminuye su veloci-



Los sistemas de lubricación de los compresoresde flujo radial y de flujo axial, son similares y pue-den estudiarse juntos.

El rotor y el difusor no se tocan en el compresor deflujo radial; las paletas fijas y las paletas móvilesno se tocan en el compresor de flujo axial, por lotanto no se necesita lubricación interna de ningu-no de estos compresores. Los cojinetes y engra-najes se lubrican por diversos métodos según eltamaño de la máquina. Las grandes máquinas tie-nen sus cojinetes y engranajes lubricados por unsistema de circulación de aceite. Las máquinaspequeñas pueden usar grasa, un baño de aceite oanillos de engrase para lubricar los cojinetes.

aire antes de hacerlo pasar por el grupo de paletasfijas que sigue.

Al pasar por las paletas fijas, el aire reduce suvelocidad debido a la forma curva de las paletas yaumenta su presión.

El proceso de aumentar y disminuir la velocidaddel aire alternadamente y de aumentar cada vezmás su presión continúa en toda la longitud delrotor en etapas, debido a la forma de las paletas.El aire comprimido es expelido por la parte estre-cha.

El compresor de flujo axial es mucho más peque-ño que el de flujo radial y puede procesar gran-des volúmenes de aire con gran eficacia, ya queuna sola unidad es de por sí de varios pasos.

Cojinete demuñon

y de empuje

Unión

RotorCilindro

Caja de engrajesCompresor de Flujo Axial



CLASIFICACION DE LOS LUBRICANTES PARA COMPRESORES DE AIRE

Los estándares ISO han sido desarrollados para la clasificación de los lubricantes para compresores deaire teniendo en cuenta las temperaturas y presiones a las cuales operan.

CLASIFICACION ISO DE LUBRICANTES PARA COMPRESORES DE AIRE RECIPROCANTES

CLASIFICACION ISO DE LUBRICANTES PARA COMPRESORES ROTATORIOS

TrabajoTrabajo SímboloIntermitente

Condiciones de operación

Contínuo

Suficiente tiempo para permitir el enfriado entre períodos de operación

A) Presión de descarga < 10 bar. Temperatura de descarga < 160 °C. Relación entre etapas < 3 : 1

o B) Presión de descarga > 10 bar. Temperatura de descarga < 140 °C.

Relación de compresión de etapa < 3 : 1

Intermitente

Contínuo

Suficiente tiempo para permitir el enfriado entre períodos de operación

A) Presión de descarga < 10 bar.Temperatura de descarga > 160 °C.o B) Presión de descarga > 10 bar. Temperatura de descarga > 140 °C.

pero < 160 °C. oC) Relación de compresión de etapa < 3 : 1

Intermitenteo

Contínuo

Cuando se es "Medio" para las condiciones A), B), o C) y cuando se espera formación severa de carbones en el sistema de descarga como resultado de experiencias anteriores con aceites de trabajo medio.

Liviano DAA

Medio DAB

Pesado DAC

Trabajo Símbolo Condiciones de operación

Temperaturas de descarga de aire y aire / aceite < 90 °C. Presión descarga < 8 bar.

Temperatura de descarga de aire y aire / aceite < 100 °C. Presión de descarga = 8 a 15 bar.oTemperatura de descarga de aire y aire / aceite 100 a 110 °C. Presión de descarga < 8 bar.

Temperatura de descarga de aire y aire / aceite > 100 °C. Presión de descarga < 8 bar.oTemperatura de descarga de aire y aire / aceite > 100 °C. Presión de descarga = 8 a 15 bar.0Presión de descarga > 15 bar.

Liviano DAG

Medio DAH

Pesado DAJ



Compresores de refrigeración

La refrigeración es el enfriamiento de un espacio ouna sustancia por debajo de la temperatura del me-dio ambiente. Los sistemas modernos logran estepropósito por medios mecánicos que aprovechanlos principios de la termodinámica. El medioenfriante se hace pasar por el espacio que se de-sea enfriar retirando calor, el cual es disipado enotra parte del sistema. El medio refrigerante esrecirculado nuevamente retirando más calor.

El ciclo de refrigeración más comúnmente usa-do es el vapor-compresión. Hay otros ciclos queno vale la pena describirlos.En los sistemas que operan con el ciclo mencio-nado, un líquido de bajo punto de ebullición (el re-frigerante) circula a través de un sistema que con-tiene:

a. Un compresor, que comprime el gas entrante deuna baja presión a una alta presión, elevando sutemperatura.

b. Un condensador, donde el gas de alta tempera-tura y presión es enfriado y convertido en un líqui-do con alta presión.

c. Una válvula de expansión, a través de la cualel líquido refrigerante pasa y se reduce su pre-sión de tal forma que se reduce su punto de ebu-llición.

d. Un evaporador, donde el refrigerante ebulle vol-viéndose gas nuevamente.

Mientras se está evaporando, el refrigerante retiracalor del área que lo rodea (enfriándola). Despuésel refrigerante pasa al compresor para que el ciclo

CICLO DE REFRIGERACION COMPRESION DE VAPOR

Un compresor comprime el vapor

Válvula de expansión

Líquido a alta presión Líquido a baja presión

Vapor a baja presión

Un evaporador evapora el refrigerante

extrayendo el calor del refrigerador

Vapor a alta presión

Un condensador condensa el refrigerante extrayendo el calor haciael exterior



comience nuevamente.

Todos los refrigerantes por lo tanto son líquidos debajo punto de ebullición. Ellos se identifican por unnúmero estándar de un sistema que desarrolló laASHRAE (American Society of Heating,Refrigerating and Air Conditioning Engineers).

Una gran variedad de refrigerantes se utilizancomo son: Amoníaco (R717), dióxido de carbón(R744), cloruro de metilo (R40),diclorodifluorometano (R12 ó Freón 12),monoclorodifluorometano (R22), tricloro-trifluoroetano (R113), y muchos otros hidrocarbu-ros halogenados.

La selección del tipo de refrigerante depende denumerosos factores que incluyen:

- La temperatura de enfriamiento requerida.

- La cantidad de calor que debe ser retirada.

- El tipo de compresor usado.

- Factores de operación, tal como las presionesdel gas en diferentes partes del sistema, paralograr una operación eficiente.

- Factores de salud y seguridad, como soninflamabilidad, toxicidad e impacto ambiental.

Para escoger el fluido que opere en un ciclo derefrigeración, un importante factor es su compor-tamiento a bajas temperaturas.

El agua, por ejemplo, no puede utilizarse a tem-

peraturas por debajo de 0°C y aún a temperaturasmoderadamente bajas, se hace necesario el usode vacío en la sección del evaporador. El amonía-co se usa ampliamente como refrigerante a tem-peraturas muy bajas, pero para aplicaciones enaire acondicionado no se emplea normalmente, enprevención de fugas que puedan ocurrir en las tu-berías o el evaporador dada su naturaleza tóxica.Los hidrocarburos fluorados (Freones) son los másutilizados en el acondicionamiento de aire, por subajo costo, además de ser afines con los aceitesminerales.

Tanto para el amoníaco, como para los freones engeneral, no es necesario mantener presiones devacío.

El tipo de refrigerante afecta también la seleccióndel lubricante para el sistema.

La mayoría de los refrigerantes más comúnmen-te utilizados, incluido el R12, son hidrocarburosfluoroclorados (CFCs) los cuales son relativamen-te inactivos, pero se acumulan en la atmósferadonde reaccionan y atacan la capa de ozono des-truyéndola, y además con otros gases (comodióxido de carbono, metano, y vapor de agua)atrapan el calor generado desde la tierra contri-buyendo al "efecto invernadero".

Dado lo anterior, el uso de refrigerantes no con-vencionales debe incrementarse. Una de las al-ternativas es el R134a, un Fluorocarbonohidrogenado, con nulo potencial de atacar la capade Ozono ya que se descompone en la atmósfe-ra y no desplaza ni destruye el Ozono.



El R134a es incompatible con todos los aceitesminerales para refrigeración utilizados actualmen-te, y con la mayoría de los sintéticos. Este aspec-to es muy importante para tener encuenta en lasrecomendaciones de lubricación.

Shell desarrolló un lubricante sintético ShellClavus HFC que es compatible con el R134a.

Lubricación de los compresores de refrigera-ciónLa lubricación de los compresores en los siste-mas de refrigeración es más exigente que la delos compresores utilizados para aire o gas en otrasaplicaciones, por el cercano contacto entre el re-frigerante y el lubricante. Las funciones que debecumplir un aceite para refrigeración son: Lubricarel compresor para minimizar la fricción y el des-gaste. Sellar el gas comprimido entre el lado dealta y de baja presión. Enfriar los cojinetes delcompresor, Reducir los ruidos generados por elmovimiento del compresor y Aislante eléctrico delmotor en compresores herméticamente sellados.Las propiedades más importantes que deben con-siderarse en la selección del lubricante para es-tos compresores son: Viscosidad, miscibilidad,propiedades de baja temperatura, estabilidad tér-mica, estabilidad química y compatibilidad, estu-diaremos cada una de ellas.

ViscosidadEl lubricante debe ser suficientemente viscosopara lubricar el compresor adecuadamente y pro-veer el sello efectivo donde es requerido. Es im-portante considerar que muchos de los gases

comúnmente utilizados son extremadamente so-lubles en el aceite y pueden causar un decreci-miento pronunciado en la viscosidad. La solubilidaddel refrigerante gaseoso en el lubricante es impor-tante porque el gas disuelto reduce la viscosidaddel aceite.

Al disminuir la temperatura, la viscosidad de unaceite mineral puro se incrementa.

Sin embargo, en presencia de gas refrigeranteque se disuelve en el aceite, la viscosidad delaceite se incrementa y después decrece muy rá-pidamente cuando la temperatura baja.

La pendiente de la curva viscosidad temperaturadepende de la solubilidad del gas en el aceite, quea su vez depende, entre otra cosas, de la presión.Cuando el refrigerante es soluble en el lubricante,puede ser necesario usar un grado más viscosode aceite.

Temperatura

Nota: el efecto del refrigerante con diferente miscibilidad

Aceite / R 22

Aceite / R 12

Lo

g v

isco

sid

ad

Oil solo



MiscibilidadLa miscibilidad del refrigerante líquido en el lubri-cante es importante porque inevitablemente algode aceite se introduce en el circuito, con el refri-gerante que descarga del compresor. Si el lubri-cante y el refrigerante son inmiscibles y no se hacedisposición para remover el lubricante, puedecausar problemas bloqueando el sistema y enalgunos casos dejando sin aceite el compresor,si no se ha diseñado él sistema con separadoresde aceite.

La miscibilidad de un aceite y un refrigerante de-pende de las proporciones presentes de cada unoy de la temperatura.

En los sistemas que no contienen separadores deaceite, una parte del aceite circula constantemen-te con el refrigerante, por lo tanto este aceite nodebe contener aditivos insolubles (generalmente nocontienen aditivos de ninguna clase), y no debeformar cristales de cera o parafinas, o insolublespor la degradación del aceite.

Propiedades de baja temperaturaLa parte más fría del sistema de refrigeración, esla válvula de expansión o evaporador,

la temperatura alcanzada aquí es crítica. Partedel aceite inevitablemente llega a este sitio. Poresto es fundamental que el aceite no se solidifiqueni forme depósitos de cera en el evaporador, loscuales causan obstrucción, reducen la eficienciade la transferencia de calor e impiden el retornodel lubricante al compresor, el cual puede llegara quedarse sin aceite. Igualmente es muy impor-tante el comportamiento de la mezcla refrigerante-lubricante a las temperaturas que se alcanzan enese punto, la cual se debe comparar con el puntode fluidez del lubricante seleccionado.

Algunas de las medidas de las características dedesempeño a baja temperatura de un aceite derefrigeración incluyen: PUNTO DE FLUIDEZ, PUN-TO DE FLOCULACION Y CONTENIDO DE HUME-DAD.

Las áreas bajo las curvas representan condiciones en las que elaceite especificado y el refrigerante no son completamente

miscibles.

R 502

R 22

0 100Aceite (% peso)

Efecto del refrigerante en la miscibilidad con un aceite mineral

Te

mp

era

tura

Aceite mineral

Aceite semi sintético

0 100Aceite (% peso)

Efecto del tipo de lubricante en la miscibilidad con un R 22

Te

mp

era

tura



El punto de fluidez es más importante para laselección de aceites con amoníaco y otrosrefrigerantes que son inmiscibles con el aceite.

El punto de floculación es una medida de latendencia de un lubricante a formar un materialceroso floculante en presencia de refrigerante,cuando es enfriado a temperaturas bajas. Es mássignificativo para seleccionar aceites que van a tra-bajar con refrigerantes en los cuales son miscibles.

Contenido de humedad: Los sistemas de refri-geración deben estar libres de humedad. La pre-sencia de agua en el lubricante puede llevar a laobstrucción del circuito de refrigeración por la for-mación de cristales de hielo, y en unidades her-méticamente selladas al deterioro del aislamien-to eléctrico.

Estabilidad QuímicaEl aceite no debe reaccionar con el refrigerante,ni actuar como un medio para reacciones entreel refrigerante y otros componentes del sistema.En presencia de pequeñas cantidades de aire,humedad y otras impurezas, los aceitesinapropiados pueden reaccionar con losrefrigerantes para formar lacas y lodos.

Un problema particular que se presenta en siste-mas que utilizan amoníaco como refrigerante, esque durante el cambio de aceite, agua y aire pue-den accidentalmente entrar al sistema. El aceitepuede oxidarse y formar productos que por reac-ción con el amoníaco forman lodos. Es por lo tantomuy importante que el sistema se mantenga secocuando se realizan cambios de aceite.

Estabilidad TérmicaEl aceite de refrigeración debe ser térmicamenteestable. Aunque las temperaturas en loscompresores de refrigeración no son tan altas comoen los compresores de aire, puede ser suficientepara descomponer aceites inapropiados con la for-mación de coque como depósitos en las válvulas yen la cámara de compresión.

CompatibilidadEl aceite también debe ser compatible con losmateriales usados en el sistema de refrigeración,incluyendo aislamiento eléctrico, recubrimientos,elastómeros y polímeros.

La mayoría de los compresores de refrigeraciónson lubricados con aceites de base nafténica.Estos aceites tienen por naturaleza puntos de flui-dez bajos y son relativamente libres de ceras quepueden congelarse y causar problemas. Los acei-tes parafínicos normales, son generalmenteinapropiados para aplicaciones en compresoresde refrigeración, pero excepcionalmente se pue-den utilizar aceites intensamente desparafinados.

Los aceites de refrigeración son normalmente li-bres de aditivos, pero algunos contienen aditivosantidesgaste y antioxidantes.

Sin embargo se requieren aceites bases especia-les para su formulación.

Para refrigeración a muy bajas temperaturas (-70oCa -100oC) se deben considerar factores adiciona-les.



GUIA DE SELECCION DE LUBRICANTES PARA OPERACION A BAJAS TEMPERATURAS

Selección del lubricante para muy bajastemperaturas

La temperatura más baja a la cual un aceite pararefrigeración puede ser usado está determinada por:

La naturaleza del lubricante: El punto de flui-dez y las propiedades de flujo del lubricante debenser tales que aseguren que puede continuamentefluir y lubricar eficientemente a la más baja tempe-ratura que encuentre.

El sistema de refrigeración: En sistemas de re-frigeración industrial, se debe adecuar un eficienteseparador de aceite, para que solamente peque-ñas cantidades de éste entren al sistema, las cua-les no causarán problemas.

En otros sistemas los separadores de aceite noson usados y cantidades sustanciales de aceite

llegarán al sistema de refrigeración; es importanteque el aceite no se solidifique y bloquee elevaporador.

La miscibilidad del lubricante y el refrigeran-te: Si el lubricante y el refrigerante soncompletemente inmiscibles, las propiedades de flui-dez del aceite sólo, son el factor limitante. Si elaceite y el refrigerante son completamentemiscibles, el punto de floculación de la mezcladetermina el límite de la temperatura más baja.Cuando la miscibilidad es limitada, el punto defloculación de la fase refrigerante en aceite es elfactor límite.

Refrigerante y lubricanteRefrigerante y lubricante inmiscible inmiscible..

(Ej.:amoniaco y un aceite mineral)(Ej.:amoniaco y un aceite mineral)

RevisarRevisar punto de fluidez del lubricante. punto de fluidez del lubricante. UtiliceUtilice un aceite un aceitetipotipo nafténico nafténico o o alkilbenceno alkilbenceno..

RefrigeranteRefrigerante y lubricante miscibles y lubricante miscibles..

(Ej.: R12 y un aceite mineral)(Ej.: R12 y un aceite mineral)

RevisarRevisar el punto de el punto de floculación floculación del del lubricante ylubricante y el elrefrigerante particularrefrigerante particular..

RefrigeranteRefrigerante y lubricante y lubricante parcialmente miscibles.parcialmente miscibles.

(Ej.: R22 y lubricante tipo alkilbenceno)(Ej.: R22 y lubricante tipo alkilbenceno)

ReviseRevise las propiedades del lubricante a baja las propiedades del lubricante a baja temperaturatemperatura..

UsoUso de lubricantes (costosos) de lubricantes (costosos) sintéticos especialmentesintéticos especialmentediseñadosdiseñados, por , por ejemplo aceitesejemplo aceites siliconados siliconados y fluidos base y fluidos baselitio.litio.

Temperaturas de Temperaturas de evaporaciónevaporación. .

Superior a - Superior a - 5050° o - o - 60 60 ° C. C.

Inferior a - Inferior a - 70 70 ° C. C.



Aceites para compresores de gas

Los compresores de gases inertes normalmen-te se lubrican con los mismos aceites utilizadosen los compresores de aire, en este contexto losgases inertes son aquellos que no reaccionan conel aceite lubricante y no condensan en el com-presor a la presión de trabajo. Ejemplos de estosson: Nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido decarbono, helio, hidrógeno, neón y gases de altohorno (una mezcla de nitrógeno, monóxido ydióxido de carbono). Aceites minerales conven-cionales no pueden ser usados en compresoresde gases inertes empleados en procesos de tra-bajo donde no se pueden tolerar trazas de aceiteen el gas de proceso.

Compresores de gases de hidrocarburosLos compresores reciprocantes son ampliamen-te utilizados para comprimir gases de hidrocar-buro, tanto en procesos químicos e industriales,como para la reinyección en los campos petrole-ros. Su lubricación presenta problemas particula-res cuando se emplean aceites minerales en loscilindros estos son:

Disolución del gas en el aceite con la conse-cuente reducción de viscosidad y los problemasque esto conlleva. El líquido que se forma por lacondensación del gas comprimido tiende a lavarel lubricante de las paredes del cilindro, acele-rando el desgaste por ausencia de aceite.

Pérdida de grandes cantidades de lubricanteen el gas descargado. Estos problemas se

resuelven con el uso de lubricantes sintéticos ba-sados en polialquilén glicol (PAG).

Los gases de hidrocarburo se usan con frecuenciaen la manufactura de plásticos, que posteriormen-te entrarán en contacto con alimentos, tales comopolietileno de baja densidad; las máquinas paracomprimir estos gases deben ser lubricadas conaceites grado alimenticio.

Métodos especiales se han adoptado para la com-presión de gases químicamente activos, los cua-les reacción con los aceites minerales. Tales ga-ses incluyen oxígeno (que forma mezclas explo-sivas con el aceite), cloro, cloruro de hidrógeno ydióxido de azufre (reacciona para formar lodos ydepósitos).

Por ejemplo: El oxígeno es comprimido encompresores libres de aceite o en máquinas lubri-cadas con aceites sintéticos inertes tales comofluidos siliconados.

El amoníaco usualmente se comprime en máqui-nas dinámicas, pero también pueden ser usadoscompresores reciprocantes.

El amoníaco reacciona con algunos aditivos delaceite en presencia de humedad y forma jabo-nes. Formulaciones especiales de aceites mine-rales o lubricantes sintéticos son utilizados encompresores reciprocantes de amoníaco.



Sección TresACEITES LUBRICANTES SHELL PARA

COMPRESORES DE AIRE

Los aceites para compresores de aire más impor-tantes, en el rango de aceites Shell son:

Aceites Shell Corena PSon aceites semisintéticos de altísimo desempe-ño, basado en mezclas de XHVI (Indice de visco-sidad extra alto) y aceites minerales refinados consolventes. Contienen aditivos antioxidantes,anticorrosivos, antidesgaste, antiespuma ydispersantes.

Usos: Los Aceites Shell Corena P son recomen-dados para la lubricación de todo tipo decompresores reciprocantes para unidades peque-ñas de una etapa y máquinas multietapas refrige-radas.

Aceites Shell Corena SLos Aceites Shell Corena S son productos de ca-lidad tipo premium basados en aceites con altoíndice de viscosidad que han sido tratados parareducir su contenido de aromáticos.

Contienen aditivos antioxidantes, anticorrosivos,antidesgaste, antiespuma y dispersantes.

Usos: Los Aceites Shell Corena S son recomen-dados para la lubricación de compresores de airerotatorios de paletas y de tornillo. Pueden ser usa-dos para máquinas de lubricación por llenado de

aceite o inyección de aceite y son adecuados tan-to como para plantas estáticas como móviles.

Aceites Shell Madrela APEstán basados en ésteres. Estos pueden trabajarbien en condiciones que los aceites corrientes nopueden tolerar.

Usos: Los Aceites Shell Madrela AP están dise-ñados para proveer la mejor lubricación posible paracompresores de aire reciprocantes.

Aceites Shell Madrela ASUn lubricante sintético de alta especificación for-mulado con base en fluidos de polialfaolefinas. Estabase sintética confiere excepcional estabilidad ala oxidación a altas temperaturas.

Usos: Los Aceites Shell Madrela AS ofrecen elmejor desempeño y protección para compresoresrotatorios de aire, ya sean de paletas o de tornillo.Es ideal para la lubricación de equipos exigentestales como máquinas rotatorias de dos etapasoperando a altas presiones.Puede ser usado en ambientes donde la tempera-tura ambiente es excepcionalmente alta o muy bajay es adecuado para plantas estáticas o móviles ypara uso marino.

En general, los aceites Shell Corena P y S sonpreferidos cuando la descarga de aire se hace atemperaturas y presiones bajas. Los aceites sin-téticos Shell Madrela AS y AP son diseñados parausarlos en descargas de aire con altas temperatu-ras y presiones.



CompresoresCompresores reciprocantes reciprocantes Compresores rotatoriosCompresores rotatorios

Shell Madrela APShell Madrela Oil AS

Shell Corena Oils SShell Corena Oils P

180 °C180 °Coo30 bar30 bar

100 °C100 °Coo

15 bar15 bar

Incr

emen

to d

e T

empe

ratu

raIn

crem

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Tem

pera

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Aceitespara transformadores

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL

Módulo Nueve


Transformadores

Introducción

Componentes básicos de un transformador

Clasificación de los transformadores

Categorías de equipos

Sección Dos

Lubricantes para transformadores

Tipos de lubricantes para transformadores

Propiedades de los aceites dieléctricos

Composición de los aceites dieléctricos

Clasificación de los aceites dieléctricos

Proceso de degradación de los aceitesdieléctricos

Control de calidad de los aceites dieléctricos

Clasificación de los aceites en servicio

Diagnóstico de fallas en un transformador

Sección Tres

Lubricantes Shell para transformadores

Superioridad regional de calidad Shell Diala Ay Shell Diala AX / Bench Marking

Sección Cuatro

Manejo de aceites dieléctricos

Toma de muestras de aceites dieléctricosen servicio


EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Nueve

Sección UnoTRANSFORMADORES

INTRODUCCION

Los transformadores son equipos encargados deconvertir un voltaje de entrada en otro voltaje desalida.

Los transformadores se encuentran presentestanto en la generación de energía eléctrica comoen su transmisión y distribución. También, su usose extiende al campo de las comunicaciones yen aplicaciones domésticas. El papel que desem-peñan es de gran importancia económica debidoa las graves consecuencias que pueden derivar-se de la falla de estos equipos.

En su forma más simple, un transformador con-siste en un núcleo de hierro dulce que lleva endos regiones del mismo dos enrollados o deva-nados que constituyen los circuitos primario y se-cundario. El circuito o devanado que recibe lapotencia eléctrica es el primario, y el devanadosecundario es el encargado de entregarla a unared exterior.

En el esquema superior, se observan las tres par-tes mencionadas:

1- Una bobina primaria conectada a una fuentede corriente alterna.

2- Una bobina secundaria.

3- Un núcleo laminado de hierro dulce.

A veces, como ocurre en muchos transformado-res de teléfonos y radiofrecuencia, no hay núcleoalguno y se dice que se trata de un transforma-dor con núcleo de aire.

El mecanismo de operación de un transformadores el siguiente; conforme se aplica una corrientealterna en el devanado primario, por inducciónelectromagnética se genera una corriente alter-na en el devanado secundario. La relación entreel voltaje del devanado primario y el voltaje indu-cido en el devanado secundario es función direc-ta del número de vueltas o arrollamientos de cadadevanado.

Vp / V

s = N

p / N

s

Vp = Voltaje de entrada o voltaje en el primario

Vs = Voltaje de salida o voltaje en el secundario

Ip Is

Ep Es

Segu

ndar

io

Pr

im

ar

io

Np Ns



Np = Número de vueltas en el primario

Ns = Número de vueltas en el secundario

De la fórmula se concluye que, si el número devueltas o arrollamientos del devanado primarioes mayor que el secundario, el voltaje de salidaen el transformador es menor que el voltaje deentrada, por lo tanto, se tiene una reducción devoltaje. Pero, si ocurre la situación contraria, esdecir, el número de vueltas o arrollamientos del de-vanado secundario es mayor que el del primario, elvoltaje de salida es mayor que el de entrada y setiene una multiplicación del voltaje.

Como analogía mecánica podemos citar lo que ocu-rre en un par de engranajes, donde la relación develocidad es una función inversamente proporcio-nal al número de dientes de cada engranaje.

=N1 Z

2

N2 Z

1



la señal que recibe el dispositivo medidor (galvanó-metro) será mayor por lo tanto se presenta unamayor deflexión de su aguja indicadora. Cuando elconductor se mueve hacia arriba y corta las líneasde flujo se observa el mismo fenómeno que en elcaso anterior, excepto que la corriente se invierte.

Si no se cortan las líneas de flujo, es decir, si elelemento conductor se mueve paralelamente alcampo, no se induce corriente.

Como ya vimos, un transformador sencillo constade una bobina primaria, una bobina secundaria yun núcleo de hierro. Cada bobina está compuestade una serie de devanados (arrollamientos o espi-ras).

Si una bobina de N vueltas o espiras se mueve yatraviesa las líneas de flujo del campo magnéticoen un imán, la magnitud de la corriente inducidaes directamente proporcional al número de espi-ras y a la rapidez del movimiento. El mismo efectose observará cuando la bobina se mantiene esta-cionaria y el imán se mueve.

Los transformadores modernos son tan eficientesque puede considerarse en muchos problemascomo un dispositivo transformador perfecto. En laforma más sencilla de la teoría del transformadorse supone que:

- Son despreciables las resistencias de los deva-nados.

- Es despreciable la pérdida de energía en el nú-cleo.

Más acerca deFuncionamiento del Transformador

El mecanismo de funcionamiento de un transfor-mador tiene su origen en la LEY DE FARADAY. Eldescubrió que cuando un elemento conductor atra-viesa (corta) líneas de flujo magnético se induceuna corriente eléctrica en dicho elemento.

En la figura se observa que a medida que el ele-mento conductor se mueve hacia abajo y corta laslíneas de flujo se induce una corriente eléctrica.Entre más rápido sea el movimiento del conductor,

Hacia Abajo

Hacia Arriba



- El flujo magnético total atraviesa todas las espi-ras de ambos devanados.

- Las capacidades de los devanados son despre-ciables.

- La permeabilidad del núcleo es muy elevada.

Es decir, no hay pérdidas de energía, no hay fugasmagnéticas y no se presentan corrientes de exci-tación. Así, para un transformador ideal las tensio-nes instantáneas entre bobinas son proporciona-les a los números de espiras de los devanados.V

p/V

s = N

p/N

s

De dónde resulta fácil concluir que si se varía larazón de las vueltas de la bobina secundaria Nsrespecto a las vueltas de la primaria Np, un volta-je de entrada (primario) puede suministrar cualquiervoltaje de salida deseado (secundario).

Ejemplo: En un dispositivo transformador, la bo-bina del secundario tiene 40 veces más vueltasque la bobina del primario. Si el voltaje de entradaes de 120 V, cual será el voltaje de salida?V

s = 40 x 120 V = 4800 V

El rendimiento de un transformador se definecomo la relación entre la potencia de salida res-pecto a la potencia de entrada. Si se recuerdaque la potencia eléctrica es igual al producto delvoltaje por la corriente (P = V x I), el rendimientoo eficiencia de un transformador es:

E = VsIs/V

pIp

donde Ip e I

s son las corrientes en las bobinas del

primario y el secundario, respectivamente. Lamayor parte de los transformadores eléctricos sondiseñados para obtener rendimientos muy altos,generalmente por arriba del 90%.

Finalmente, es importante reseñar que no se ob-tiene una ganancia de potencia como resultadode la acción de un transformador. Cuando el vol-taje se eleva, la corriente se reduce para que elproducto V x I no se incremente.



COMPONENTES BASICOSDE UN TRANSFORMADOR

En el desarrollo y perfeccionamiento de los trans-formadores han influido varios factores. Las pro-piedades físicas de los materiales de que estánconstruidos han mejorado en gran manera, parti-cularmente los aislantes y materiales magnéticospara los núcleos.

La experiencia ha llevado a un empleo más eficazde los materiales disponibles y a mejorar los mé-todos de ensamble de los mismos. Adicionalmente,los aceites actuando como medio de refrigeracióny aislantes han facilitado la construcción de gran-des transformadores de potencia de alta tensión.

El servicio que debe realizar un transformador de-termina las características físicas de su cons-trucción. Los componentes generales son:

NUCLEOEl núcleo de los transformadores está formadopor chapas (láminas) delgadas de hierro magné-tico al silicio. En todos los transformadores elnúcleo es asegurado por una estructura de pren-sado que permite reducir las vibraciones, el nivelde ruido y las corrientes de excitación, evitando el



consecuente calentamiento por dichos fenómenos.

Los dos tipos fundamentales de estructura de trans-formador son el tipo de núcleo, en el cual dosgrupos de devanados abrazan a un núcleo único, yel tipo acorazado, en el cual un único grupo dedevanados abraza, al menos, dos núcleos dispues-tos en paralelo. Una modificación de este tipo esel llamado tipo acorazado distribuido, corrien-temente empleado en transformadores de distribu-ción. Para transformadores de potencia y algunosde distribución para alta tensión se utiliza con fre-cuencia la estructura tipo de núcleo.

La elección del tipo de construcción del núcleo seve influenciada por las características eléctricasque debe aportar, costos de construcción y repa-raciones, exigencias del espacio, refrigeración, ais-lamiento y robustez mecánica.

DEVANADOSLos devanados de los transformadores sumergi-dos en aceite son en general de cobre electrolíticoy, en algunos casos especiales, de aluminio.

Dependiendo del tipo de bobina pueden tenerforma redonda, rectangular o en fleje y, cuandose requiere, las soldaduras son en plata. En lostransformadores pequeños para baja tensión seemplea hilo redondo, pero en los transformado-res grandes los conductores suelen ser rectan-gulares.

La elección del material de los devanados estáinfluenciada por su costo. El oro y la plata sonmejores conductores de electricidad que el cobre

pero en el caso de la plata su costo es unas 50veces mayor comparado con el del cobre. Por susexcelentes características conducción/costo elcobre es el metal de uso casi exclusivo en losdevanados de los transformadores

Tanto los devanados de baja tensión como los dealta, están provistos de canales de refrigeraciónpara la circulación libre del aceite y están aisladoscon papel del tipo presspan, revestido con resinaepóxica, estable ante las altas temperaturas, quepega íntegramente el papel al cobre del devanadoformando un conjunto muy resistente a desplaza-mientos, lo cual permite después del secado obte-ner una adecuada resistencia al cortocircuito.



PARTE ACTIVALos devanados y el núcleo están unidos en unaestructura llamada “parte activa”.

Este conjunto se encuentra inmovilizado dentrodel tanque del transformador evitando que las vi-braciones producidas durante el transporte lo afec-ten y también, que en el caso de un cortocircuito,no se presenten desajustes o deformación de lasbobinas.

TANQUE PRINCIPALLos transformadores que emplean la refrigeraciónpor líquido deben tener sus núcleos y devanadosnecesariamente encerrados en tanques que evi-ten las pérdidas del refrigerante. Estos tanquesestán construidos por chapas (láminas) lisas deacero, soldadas entre sí y pueden tener forma re-donda, ovalada, elíptica o rectangular.

Estos tanques deben tener una holgura suficiente

para permitir la dilatación y contracción térmicasdel aceite. En los transformadores de distribuciónes corriente utilizar un tanque hermético con unacámara de aire suficiente entre la tapa y el aceiteque permita que éste comprima o dilate el aire en-cerrado. En algunos transformadores grandes, lacámara sobre el aceite se llena de nitrógeno man-tenido a una presión ligeramente superior a la at-mosférica.

En general, a los transformadores grandes se lespermite “respirar”. Un método utilizado para elloconsiste en conectar al tanque principal un tambor



“conservador de aceite” o tanque de expansión.mElaceite refrigerante llena el tanque principal por com-pleto y parcialmente el de expansión. En la partesuperior de éste existe un orificio de respiración ala atmósfera. El respiradero puede estar equipadode un filtro químico que elimine la humedad y eloxígeno del aire que penetre en el tanque conser-vador.

REFRIGERACION Y AISLAMIENTO

El aislamiento está compuesto por dos clases dematerial aislante: Sólido y líquido. El material só-lido utilizado es la celulosa o papel aislante querecubre a los devanados de alta y baja tensión, yel aislante líquido es el aceite que tiene como fun-ción principal la refrigeración.

En ciertas aplicaciones, como es el caso de lostransformadores instalados en el interior de edifi-cios, es indispensable reducir al mínimo el peli-gro de incendio a causa del transformador, por loque no resultan convenientes los transformado-res refrigerados por aceite y se emplean los refri-gerados por aire, que circula libremente a travésdel equipo. Las dimensiones de un transforma-dor refrigerado por convección del aire son algomayores que las de un transformador de igualpotencia refrigerado por aceite.

Cuando la tensión es inferior a 4000 voltios y con-venga reducir el peso del transformador y el es-pacio requerido por el mismo, éste se puede re-frigerar mediante un ventilador. La corriente de aireforzada por el ventilador circulará a través del equi-po.

Refrigeración por líquido.Uno de los métodos más efectivos de refrigera-ción consiste en sumergir en aceite las partes deltransformador que conducen la electricidad, lo cualsirve para el doble propósito de facilitar la extrac-ción del calor del núcleo y los devanados, y al mis-mo tiempo, como medio aislante para reducir laspérdidas de energía eléctrica a través del transfor-mador.

La pérdida de energía a través del transformadorocurre por la resistencia que oponen sus partesal flujo de electricidad.

La analogía mecánica que permite comprendermejor este fenómeno se explica a continuación;cuando hay dos superficies en contacto y enmovimiento entre sí, hay una fuerza de resisten-cia a dicho movimiento conocida como fricción,que obliga a gastar una parte de la energía dis-ponible en vencer esta resistencia, por lo que sedice que hay pérdida de energía. Para el caso delos transformadores se habla de una fricción mag-nética, que es la fuerza que se opone al flujo deelectricidad y causa pérdida de energía eléctrica.

Como resulta evidente, el aceite debe tener unaspropiedades y características particulares quecontribuyan a obtener la máxima eficiencia deltransformador.

Un aspecto clave a vigilar es que el aceite paratransformadores es muy volátil y si se vaporiza hayriesgos de explosión.



Aún cuando no explotara, el aceite puede quemar-se produciendo una llama intensa y calor. Por ellolos transformadores refrigerados por aceite debenfuncionar preferiblemente en el exterior, y si estu-vieran en un interior deben hallarse en recintos aprueba de incendio.



Más acerca deMateriales componentes

de un transformador

HERRAJESSon los elementos que permiten la conexión altransformador de los cables de acometida gene-ralmente de cobre.

PINTURAEl tipo de pintura depende del sitio de instalacióndel transformador. Las pinturas anticorrosivas ylos esmaltes empleados para el acabado son sin-téticos.

Para transformadores de potencia y sitios agre-sivos y/o muy salinos se emplean pinturas tipoepóxica y para transformadores de distribución tipoalquídica. El método de limpieza de los equipos,antes de pintarlos, es por chorro de arena (sandblasting).

EMPAQUESSe emplean para asegurar la hermeticidad o sella-do entre tanque y herrajes. Se fabrican de cauchosintético apto especialmente para aplicaciones querequieran resistencia a los aceites derivados delpetróleo, sin llegar a contaminarlos. Poseen bue-na resistencia a los ácidos y las bases, exceptocuando tengan un fuerte efecto oxidante; ademástienen buena resistencia al envejecimiento por tem-peratura, a la rotura por cargas de choque, bajadeformación y buena resistencia eléctrica y a laabrasión.

RADIADORESSe emplean cuando la superficie del tanque no essuficiente para disipar el calor o pérdidas de ener-gía generadas en el transformador. Estos elemen-tos son planos y vienen fijamente soldados al tan-que.

Además de estos componentes básicos, los trans-formadores vienen equipados con otros elemen-tos y con accesorios tales como los dispositivosde protección contra sobrepresiones,sobretensiones, cortocircuitos, indicadores de ni-vel de aceite, etc., cuyo uso depende de la poten-cia del transformador y del grado de protección yconfiabilidad que se requiera del sistema.



en los que por medio de bombas exteriores el aceitecircula forzadamente a través de radiadores venti-lados adecuadamente.

Transformadores tipo secoSon de fabricación especial y se caracterizan por-que el núcleo y los devanados no están sumergi-dos en un líquido aislante y refrigerante. Las bo-binas están fabricadas con arrollamientos de alu-minio y el aislamiento está constituido por unamezcla de resina epóxica y harina de cuarzo, sien-do un material resistente a la humedad e ignífu-go (no combustible, es decir no incendiable).

Los transformadores tipo seco se utilizan bajo te-cho, y ocupan normalmente un espacio más re-ducido que un transformador sumergido en acei-te. Son apropiados para operar en sitios con altoriesgo de incendio o explosión.

La refrigeración puede ser natural o forzada pormedio de ventiladores controlados por temperatu-ra con lo cual se logra un incremento de la poten-cia hasta un 40% para servicio permanente.

CLASIFICACIONDE TRANSFORMADORES

1. Dependiendo de la red de suministro de energíaa la cual se conecte el transformador se distin-guen básicamente tres grupos:

Transformadores de distribuciónPara montaje en postes, opera con potencias has-ta de 150 kVA (kilo voltio amperio) y transforma-ción de 13.200 a 240 o 120 Voltios.

Transformadores tipo subestaciónPara montaje sobre el piso o en plataforma espe-cialmente construida, opera con potencias de 225a 2.000 kVA y tensiones hasta de 34.500 Voltios.

Transformadores de potenciaPara montaje sobre el piso o en plataformas espe-ciales, opera con potencias superiores a 2000 kVAy con tensiones hasta 115.000 Voltios. Normalmen-te las características técnicas están coordinadascon los requerimientos específicos de cada pro-yecto.

2. Con relación al tipo de medio aislante y refri-gerante se clasifican en:

Transformadores sumergidos en aceitePueden ser con ventilación natural o con ventila-ción forzada, ésta última aplicable por costos, atransformadores con potencias superiores a 2.000kVA. Cuando por especificaciones muy particula-res en el diseño o empleo se requieran sistemasespeciales se pueden construir transformadores



Transformadores Especiales

De acuerdo con exigencias especiales del serviciose requieren transformadores con construccionesno convencionales. Dentro de estos casos se en-cuentran los siguientes:

Transformadores tipo Pedestal o Pad MountedDichos transformadores están diseñados paramontaje sobre una base de concreto y aptos parainstalaciones a la intemperie.

Las características constructivas de este tipo detransformador permiten su instalación en lugaresdonde haya circulación de personas

y/o donde el reducido espacio impida el montajede una subestación tradicional.

Transformadores de frecuencia variableEspecialmente diseñados para accionamiento demotores de velocidad variable tales como los uti-lizados en equipos de exploración de petróleo.

Transformadores autoprotejidosIncluyen interruptores o switches automáticospara desconectar el transformador cuando estásometido a una sobrecarga que conduce asobrecalentamiento o para separar el transforma-dor de la red secundaria cuando ocurre un corto-circuito en ésta.

Estos transformadores también vienen equipadoscon pararrayos.



CATEGORIAS DE EQUIPOS

Con el fin de tener en cuenta las diferentes exigen-cias de los usuarios, los equipos han sido clasifi-cados en diferentes categorías a saber:

Categoría O: Transformadores de potencia parasistemas de tensiones superiores a 420 kV.

Categoría A: Transformadores de potencia parasistemas de tensiones superiores a 170 kV y hasta420 kV. Igualmente están incluidos los transfor-madores de potencia, cualquiera que sea la ten-sión asegurada, cuya continuidad de servicio esvital y los equipos similares para aplicaciones es-peciales que trabajan en condiciones de costoselevados.

Categoría B: Transformadores de potencia parasistemas con tensiones superiores a 72,5 kV yhasta 170kV (y aquellos que no pertenezcan a lacategoría A).

Categoría C: Transformadores de potencia parasistemas con tensiones hasta 72,5 kV (aquellosque no pertenezcan a la categoría A). Interrupto-res en aceite, selectores y reguladores de corrien-te alterna blindados.

Categoría D: Transformadores de medida parasistemas con tensiones superiores a 170kV.

Categoría E: Transformadores de medida parasistemas con tensiones hasta 170 kV.

Categoría F: Conmutadores de derivación bajocarga sumergidos en aceite.

Categoría G: disyuntores sumergidos en aceite.



eléctrico. Para ser un excelente aislante el aceitedebe tener baja viscosidad, buenas propiedadesdieléctricas y buena capacidad de disipar el calor.

LUBRICACIONEl aceite debe proveer una película químicamenteinerte y de naturaleza apolar que asegure la pro-tección de las partes metálicas y de los otrosmateriales presentes en una transformador, sinreaccionar con ellos.

Sección DosLUBRICANTES

PARA TRANSFORMADORES

La eficiencia de un transformador depende no solode su diseño y la forma de operación, sino tam-bién de las características del lubricante utilizadopara su refrigeración y aislamiento. De hecho, talcomo ocurre en otras aplicaciones, los lubricantespara transformadores deben cumplir una varie-dad de funciones que incluyen:

REFRIGERACIONLa función más importante que debe desarrollar unaceite dieléctrico es la de enfriamiento y disipa-ción del calor generado durante la operación delos transformadores. Para cumplir de una formaeficaz con este propósito, el aceite debe poseerno solo una buena fluidez, sino también excelenteestabilidad térmica y a la oxidación que le permitacircular libremente sin dejar depósitos. Para estose requiere un aceite de baja viscosidad cuidado-samente refinado para prevenir la formación delodos.

AISLAMIENTOLa función eléctrica de un aceite para transforma-dor es prevenir la formación de arco entre dos con-ductores con una diferencia de potencial grande.Solamente con un aceite que esté esencialmentelibre de contaminantes y permanezca así a travésde todo el periodo de su vida de servicio puedencumplirse totalmente los requisitos de aislamiento



TIPOS DE LUBRICANTES PARATRANSFORMADORES

ACEITES MINERALESLos aceites dieléctricos de origen mineral se ob-tienen de un derivado secundario del petróleo encuya composición predominan los hidrocarburosnafténicos.

Las propiedades de un buen aceite de transfor-mador no son propias o no están presentes, enforma exclusiva, en un determinado tipo de hi-drocarburo, sino que por el contrario se encuen-tran repartidas entre varios (Nafténicos,parafínicos y aromáticos). Una composición típi-ca de un buen aceite dieléctrico responde a lassiguientes proporciones:

- Hidrocarburos Aromáticos: 4 a 7%

- Hidrocarburos Isoparafínicos: 45 a 55%

- Hidrocarburos Nafténicos: 50 a 60%

Los aceites minerales representan el 90% del vo-lumen de ventas de aceites dieléctricos a nivel mun-dial, casi todo usado en transformadores e inte-rruptores de potencia. Una cantidad menor esusada en capacitores y cables.

ACEITES SINTETICOSLa aplicación de aceites sintéticos como aislanteseléctricos ha sido muy limitada. Recientementese han empleado fluidos sintéticos a base desilicona y ésteres de ftalato en aplicaciones es-peciales donde un alto grado de seguridad y muy

amplio tiempo de servicio es requerido. También,últimamente, se están ensayando aceitesdieléctricos de naturaleza predominantementeparafínica.

Las pruebas y su interpretación son prácticamentelas mismas para un aceite sintético a base desilicona que para un aceite mineral. El test de oxi-dación no se requiere para las siliconas debido aque este material no se oxida (no forma lodos).



PROPIEDADES DE LOS ACEITESDIELECTRICOS

Para que un aceite dieléctrico cumpla adecuada-mente con su trabajo debe tener ciertas caracte-rísticas físicas, químicas y eléctricas. Las princi-pales son:

PROPIEDADES FISICAS

VISCOSIDADPor definición, la viscosidad de un fluido es la re-sistencia que dicho fluido presenta al moverse odeslizarse sobre una superficie sólida. Mientrasmás viscoso es el aceite, mayor será la resisten-cia que ofrecerá a moverse dentro del transforma-dor y será menos efectiva su función de refrigera-ción. Por esta razón, los aceites dieléctricos de-ben tener una baja viscosidad para facilitar la disi-pación del calor generado en la operación del trans-formador.

Las viscosidades máximas establecidas paraaceites dieléctricos, a las diferentes temperatu-ras de evaluación, mediante el método ASTM D-445 o D-88, son:

100oC ……………………………....3 cSt. 40oC ……………………………..12 cSt. 0oC ……………………………. 76 cSt.

La figura ilustra el comportamiento típico de laviscosidad de un aceite dieléctrico con las varia-ciones de temperatura.

PUNTO DE FLUIDEZSe define como la temperatura a la cual el aceitedeja de fluir, mientras se somete a un proceso deenfriamiento progresivo. Este dato sirve para iden-tificar diferentes tipos de aceites aislantes. Unpunto de fluidez igual o mayor que 0oC indica lapresencia dominante de hidrocarburosparafínicos, en tanto que puntos de fluidez delorden de -10oC son propios de las fracciones depetróleo en las cuales predominan los hidrocarbu-ros isoparafínicos. Las fracciones de hidrocarbu-ros nafténicos tienen puntos de fluidez entre -20 a-35oC y las fracciones de hidrocarburos aromáti-cos llegan a tener puntos de fluidez del orden delos -40 a -60oC.

Curva de Viscosidad vs. Temperatura de los aceites Dieléctricos

10000

5000

1800

1000800500400300

200150

10075

50403025

20

15

109.08.07.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0-30 -20 -15 -10 100 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

V IS

C O

S I

D A

D, c

ST

T E M PE R A T U R A ºC



Puntos de fluidez aceptables para aceitesdieléctricos, evaluado mediante el método ASTMD-97, es de - 40oC a - 50oC.

PUNTO DE INFLAMACIONSe define como la mínima temperatura a la cualel aceite emite una cantidad de vapores que essuficiente para formar una mezcla explosiva conel oxígeno del aire en presencia de una llama. Elpunto de inflamación de los aceites dieléctricosse ha fijado con un valor mínimo de 145oC y mien-tras más alto, será más segura su utilización entransformadores e interruptores de potencia.

TENSION INTERFACIALConviene recordar que la solubilidad de un líqui-do en otro y también la viscosidad de ellos de-penden, en buena parte, de su tensión superficial.Así por ejemplo, cuando dos líquidos tienen unatensión superficial muy diferente son insolubles,tal como sucede con el aceite y el agua. Ahorabien, en la interface o superficie de contacto dedos líquidos insolubles, se sucede una interacciónmolecular que tiende a modificar la tensión super-ficial de ambos líquidos en la zona de contacto; eneste caso se habla de tensión interfacial, la cualcasi siempre es referida al agua, como patrón decomparación.

Existen compuestos que se forman de la descom-posición natural de los aceites dieléctricos de ori-gen mineral, que son igualmente solubles tanto enel agua como en el aceite, modificando su tensióninterfacial, causando un aumento considerable dela humedad de saturación del aceite y haciéndolo

más conductor de la electricidad.

La tensión interfacial mínima aceptada para acei-tes dieléctricos, evaluada por el método ASTMD-971, es de 40 dinas/cm.

PUNTO DE ANILINATemperatura a la cual un aceite dieléctrico se di-suelve en un volumen igual de anilina. Sirve comoparámetro de control de calidad, ya que un acei-te dieléctrico con alto contenido de aromáticosdisuelve la anilina a menor temperatura.

Temperaturas de disolución entre 78 y 86oC co-rresponden a un buen dieléctrico. El punto de ani-lina aceptado para aceites dieléctricos, evaluadomediante el método ASTM D-611, es de 63 a 84oC.

COLORLa intensidad de color del aceite dieléctrico de-pende de los tipos de hidrocarburos que predo-minen en dicho aceite. Así por ejemplo, las frac-ciones parafínicas e isoparafínicas son blancas ytransparentes, color agua.

Las nafténicas varían de amarillo claro a amarilloverdoso. Las aromáticas poseen coloraciones quevan desde el amarillo rojizo (naranja) al marrón os-curo.

Para los aceites dieléctricos se ha fijado un colormáximo de 0,5 (amarillo claro), buscando que elaceite sea predominantemente nafténico. El co-lor se determina mediante el método ASTM D-1500.



PROPIEDADES ELECTRICAS

FACTOR DE POTENCIAEl factor de potencia mide las pérdidas de co-rriente que tienen lugar dentro del equipo cuandose encuentra en operación. Estas pérdidas decorriente son debidas a la existencia de compues-tos polares en el aceite y a su vez son la causade los aumentos anormales de temperatura quese suceden en los equipos bajo carga.

El factor de potencia máximo permisible (%), eva-luado mediante el método ASTM D-924, es:

25oC …………………………………..0,05%100oC ……………………………….…0,3%

RIGIDEZ DIELECTRICALa rigidez dieléctrica de un aceite aislante es elmínimo voltaje en el que un arco eléctrico ocurreentre dos electrodos metálicos. Indica la habili-dad del aceite para soportar tensiones eléctricassin falla. Una baja resistencia dieléctrica indicacontaminación con agua, carbón u otra materiaextraña. Una alta resistencia dieléctrica es lamejor indicación de que el aceite no contiene con-taminantes. Los contaminantes que disminuyenla rigidez dieléctrica pueden usualmente ser re-movidos mediante un proceso de filtración(filtroprensa) o de centrifugación.



PROPIEDADES QUIMICAS

ESTABILIDAD A LA OXIDACIONLos aceites dieléctricos, en razón de su trabajo,están expuestos a la presencia de aire, altas tem-peraturas y a la influencia de metalescatalizadores tales como hierro y cobre, lo cualtiende a producir en el aceite cambios químicosque resultan en la formación de ácidos y lodos.Los ácidos atacan el tanque del transformador yreducen significativamente la capacidad aislantedel aceite con las consecuentes pérdidas eléctri-cas. Los lodos interfieren en la transferencia decalor (enfriamiento), haciendo que las partes deltransformador estén sometidas a más altas tem-peraturas, situación que también conduce a pér-didas de potencia eléctrica.

Como resulta obvio, es importante reducir al mí-nimo posible la presencia de estas sustanciasperjudiciales (ácidos y lodos). Por esta razón esesencial el uso de aceites refinados que poseanóptima resistencia a la oxidación y estabilidad quí-mica que garanticen amplios periodos de funcio-namiento y alarguen la vida de los equipos.



COMPOSICION DE UN ACEITEDIELECTRICO

La mayoría de los lubricantes dieléctricos estánbasados en aceites minerales sin aditivos y sóloen caso de aplicaciones severas se emplean acei-tes aditivados con inhibidor de oxidación.

El proceso de fabricación involucra la destilacióndel crudo y su posterior refinación mediante algu-nos de los siguientes tratamientos: Por ácidos, ex-tracción por solventes o hidrogenación.

ACEITES BASES

Son hidrocarburos que como su nombre lo indicasolo contienen carbono e hidrógeno, como com-ponentes principales, además de las impurezasinherentes a los derivados del petróleo que sonel azufre, y en una menor proporción, el nitróge-no. Es conveniente mencionar que no todos loshidrocarburos que normalmente se encuentran enlos productos o fracciones del petróleo pueden rea-lizar eficazmente las funciones que los aceitesdieléctricos deben cumplir en los transformadorese interruptores de potencia.

Los aceites dieléctricos son una mezcla de hidro-carburos nafténicos, isoparafínicos y aromáticos,cuya composición varía de acuerdo con el crudodel que se destilan y del método de refinaciónempleado. Cada uno de estos tipos de hidrocarbu-ros tienen diferentes características que le apor-tan al producto final, estas son:

AROMATICOS- Bajo coeficiente de expansión, que dificulta la

disipación de calor y con ello la función de refri-geración o enfriamiento que le corresponde alaceite dieléctrico, cuando están en exceso.

- Baja estabilidad a la oxidación, pero forman com-puestos químicos estables que no presentansubsiguientes reacciones de oxidación, actuan-do como "capturadores" de oxígeno.

- Alto poder de solvencia frente a las lacas y resi-nas (bajo punto de anilina), que puede fácilmen-te arruinar el aislamiento de los devana-dos, dependiendo de las especificaciones de laslacas y resinas del recubrimiento.

Conviene recordar que el lodo, originado en laoxidación prematura de los aromáticos, se acu-mula en los conductos por donde debe circular elaceite y dificulta su función refrigerante. Sin em-bargo, algunos compuestos aromáticos actúancomo INHIBIDORES NATURALES de oxidación, ypor lo tanto, su presencia en pequeña proporciónes siempre deseable y necesaria.

ISOPARAFINICOS- Punto de fluidez es menor que en los parafínicos,

permitiendo que el aceite fluya fácilmente a ba-jas temperaturas y ejerza su función refrigeran-te.

- Tienen menor tendencia a la formación de gaseslo cual es muy conveniente para la operación delos transformadores.



- Buena estabilidad a la oxidación.

NAFTENICOS- Buena estabilidad a la oxidación.

- Excelente fluidez a baja temperatura.

- Baja tendencia a la formación de gases y carbo-nes ante descargas eléctricas.

- Aceptable coeficiente de expansión.

- Alta tensión interfacial.

Lo aceites minerales con un balance de hidrocar-buros adecuado tienen un buen comportamientopor muchos años y a menudo por toda la vida deltransformador. Sin embargo, en transformadoresque operan bajo condiciones severas, el problemade la oxidación del aceite puede ocurrir en un tiem-po más corto. Para los transformadores que ope-ran bajo esas condiciones es preferible usar unaceite que contenga aditivo antioxidante o inhibidorde oxidación.

Estos aditivos son sustancias que alargan consi-derablemente el tiempo de inducción de oxidación.El inhibidor de oxidación más comúnmente utiliza-do en los aceites dieléctricos es un compuestoconocido con el nombre genérico de Di-Butil Para-cresol, del cual existen pequeñas variaciones encomposición, de acuerdo con su procedencia o mé-todo empleado en su producción.

Al igual que los aceites no inhibidos, éstos debenestar libres de cualquier otra clase de aditivos.

No todos los aceites dieléctricos se comportan dela misma manera frente a los inhibidores de oxida-ción y por tanto, siempre resulta conveniente co-nocer la “susceptibilidad del aceite frente al inhibidorde oxidación”, puesto que algunas veces, cuandose agregan cantidades adicionales de inhibidor sepueden obtener resultados contrarios a los espe-rados. Otro aspecto a tener en cuenta es la toxici-dad de los inhibidores.

En la figura se ilustra el proceso completo de fabri-cación de un aceite dieléctrico, ya sea que se uti-lice tratamiento con ácidos, extracción por solven-tes o la hidrogenación, que es el método más acep-tado hoy día, por su mínimo efecto sobre el medioambiente.



CRUDO

HIDROGENACIÓN CATALITICA

FILTRACION O

SECADO

ACEITE DE TRANSFORMADOR

LODO ACIDO

LODO ALCALINO

DESTILADO

TRATAMIENTOCON ARCILLA

TRATAMIENTO CON ARCILLA (OPCIONAL)

HIDROGENO

SOLVENTE

ROCIADO(REMOCION POR

SOLVENTE)

EXTRACCION PORSOLVENTE

FILTRACION

TRATAMIENTO ACIDO

TRATAMIENTO

CON ARCILLA

LAVADO CON

AGUA

NEUTRALIZACIONCON OLCALI

ACIDO SULFURICO

FILTRACION



CLASIFICACION DE LOS ACEITESDIELECTRICOS

Las propiedades y el comportamiento de los acei-tes dieléctricos son similares en muchos aspec-tos a los aceites para turbinas. Ambos circulan atemperaturas de medianas a altas (40 a 95oC) porlargos períodos de tiempo y en continuo contactocon aire y metales. Los aceites dieléctricos secaracterizan por ser de color claro y de baja visco-sidad (ISO 15 o menor).

Las especificaciones de los aceites dieléctricoshan sido establecidas, a nivel internacional, pororganismos oficiales y asociaciones de profesio-nales e industriales con el objeto de garantizar:

a. Una calidad uniforme en su producción.

b. Un desempeño óptimo durante todo el tiempode servicio que, en todo caso, no debe ser me-nor de cinco (5) años, cuando se emplean ra-cionalmente en equipos de alta potencia.

Las especificaciones internacionales más conoci-das y adoptadas son las de la Sociedad America-na de Ensayos y Materiales (American Society ofTesting and Materials, ASTM), que clasifica losaceites dieléctricos, mediante la norma ASTM D-3487, como aceites tipo 1 y tipo 2.

Los aceites dieléctricos tipo 1 se definen comoaceites para equipos eléctricos donde se requiereuna resistencia normal a la oxidación, y los de tipo2 para aquellas aplicaciones donde la resistenciaa la oxidación debe ser mayor.

Los aceites tipo 1 se conocen como aceites noinhibidos, porque solamente contienen hasta0,08% en peso de aditivo antioxidante, y los tipo 2son aceites inhibidos, en los que el inhibidor deoxidación llega hasta 0,3% en peso.

Las cifras típicas de los aceites tipo 1 y tipo 2 semuestran en la tabla siguiente:



Propiedad Parámetro Método ASTM Aceite Tipo 1 Aceite Tipo 2

Física Punto de anilina, oC D-611 63-84 63-84Color, Máx. D-1500 0,5 0,5Punto de inflamación, Mín. oC D-92 145 145Tensión interfacial a 25 oC, Mín. dinas/cm. D-971 40 40Punto de fluidez, Máx. oC D-97 -40 -40Gravedad específica, 15oC/15oC Máx. D-1298 0,91 0,91Viscosidad Máx, cSt D-445 ó

100oC D-88 3,0 3,040oC 12,0 12,0 0oC 76,0 76,0

Inspección visual Claro y traslúcidoEléctrica Caída dieléctrica de voltaje, a 60Hz

- Electrodos de disco, Min. kV D-877 30,00 30,00- Electrodos VDE, Min gap.0.040 pulg. (1.02 m.m.) D-1816 28,00 28,000.080 pulg. (2.03 m.m.) 56,00 56,00Caída dieléctrica de voltaje D-3300 145,00 145,00condición de impulso, 25oC, Mín. kV 1", gap. D-2300 +15,00 +15,00Factor de disipación (o factor de potencial) a 60 Hz. Máx. % +30 +30

25oC D-924 0,05 0,05 100oC 0,30 0,30

Química Estabilidad a la oxidación (prueba de lodos ácidos) D-224072 horas: % lodo, Máx. por masa 0,15 0,10 TAN, mgr KOH/gr.ac.us 0,50 0,30164 horas: % lodo, Máx. por masa 0,30 0,20 TAN, mgr KOH/ gr.ac.us 0,60 0,40Estabilidad a la oxidación (bomba rotativa), Mín. minutos D-2112 195,00Contenido de inhibidor de oxidación D-1473 0,08 0,30Máx. % por masa D-2628Azufre corrosivo D-1275Agua, Máx. ppm D-1533 35,00 35,00Número de neutralización D-974 0,03 0,03Número ácido total, Máx. mgr KOH/gr.ac.us. Cont. de BCP* ppmD-4059 No detectable

NOTA: *BCP es el inhibidor de oxidación Butil P-Cresol



PROCESO DE DEGRADACION DE LOSACEITES DIELECTRICOS

Al igual que ocurre en otras aplicaciones, loslubricantes para servicio en transformadores estánsometidos a diversas condiciones de operación yexpuestos a la presencia de elementos que con-llevan al deterioro gradual de sus propiedades.

El proceso de oxidación de los aceites dieléctricosdepende, entre otros, de los siguientes factores:

- La naturaleza o composición del aceite.

- La cantidad de oxígeno disponible para lareacción de oxidación.

- La presencia del agua y otros catalizadoresde oxidación, tales como partes de cobre.

- El nivel de temperatura al cual es sometidoel aceite dieléctrico durante el servicio.

Como ya se ha mencionado, dependiendo del tipoy balance de hidrocarburos empleados en la fabri-cación del aceite dieléctrico, éste presentará me-jores o peores propiedades tanto refrigerantescomo de estabilidad química y a la oxidación, fac-tores de gran influencia en el proceso de oxida-ción del aceite.

El oxígeno disponible para las reacciones de oxi-dación proviene:

a. Del aire que normalmente está disuelto en di-cho aceite.

b. De las electrólisis del agua presente en el equipo.

A mayor cantidad de oxígeno presente en el acei-te, las reacciones de oxidación son más comple-tas y frecuentes.

El agua, además de aportar oxígeno para las reac-ciones de oxidación que ocurren en el aceite, esun buen catalizador para éstas mismas y sobretodo para aquellas que afectan a los metalesferrosos presentes en el equipo (corrosión de lacarcaza y del núcleo del transformador).

Conviene recordar que el hierro, el cobre y cual-quier otro metal en contacto con el aceite son tam-bién catalizadores de las reacciones de oxidaciónque afectan a éste.

El nivel de temperatura a que normalmente ope-ra el equipo es un factor muy importante en lavelocidad de oxidación del aceite dieléctrico y mien-tras más alta sea dicha temperatura, más rápidaserá la degradación del aceite, tal como se obser-va en la tabla siguiente.

TEMPERATURA VIDA UTIL DEL ACEITE*DE OPERACION DIELECTRICO DEL EQUIPO EN AÑOS

60oC 20,00 70oC 10,00 80oC 5,00 90oC 2,50100oC 1,25110oC 7 meses

*Tiempo estimado para que el número de neutralizacióndel aceite alcance una acidez equivalente a 0,25 mgKOH/g.

NUMERO DE NEUTRALIZACION vs. TEMPERATURA



Los transformadores modernos operan con tensio-nes o voltajes más altos y son de menor tamañoque los equipos de comienzo de siglo. En conse-cuencia, la cantidad de aceite dieléctrico requeri-da por estos transformadores es considerablemen-te menor, por lo cual su temperatura de operacióndepende en gran medida de la eficiencia de su sis-tema de refrigeración, o en otras palabras, de lacapacidad refrigerante del aceite.

En la gráfica se muestra la diferencia existenteentre las curvas de oxidación de un aceite no in-hibido y otro inhibido. Como se puede ver, losinhibidores artificiales de oxidación mantienen la

acidez del aceite a un nivel más bajo que los acei-tes sin inhibidor. Ahora bien, cuando se agota eladitivo antioxidante en el aceite inhibido la reac-ción de oxidación se acelera drásticamente y portanto la curva toma forma exponencial con una pen-diente mayor que la del aceite no inhibido. El con-trol requerido sobre el nivel de acidez de un aceitedieléctrico inhibido, en su período final de servicio,es muy exigente debido al cambio radical en elcomportamiento de su proceso oxidativo, lo cualpodría dar origen a formación excesiva de lodos enel transformador con las consecuentes fallas ensu funcionamiento.

Nú

me

ro d

e n

eu

tra

liza

ció

nN

úm

ero

de

ne

utr

aliz

aci

ón

mg

K

OH

/

gm

g

KO

H

/ g

AÑOS DE SERVICIOAÑOS DE SERVICIO

0.40.4

0.30.3

0.20.2

0.10.1

00

22 44 66 88 11

1 2

1

2

Sin Sin InhibidorInhibidor

ConCon Inhibidor Inhibidor

CURVA DE OXIDACION DE UN ACEITE DIELECTRICO



CONTROL DE CALIDAD DE LOSACEITES DIELECTRICOS

Las pruebas que se realizan con el propósito deevaluar el estado de las propiedades de los acei-tes dieléctricos de origen mineral, se orientan adeterminar tres características básicas en dichosaceites:

- Su composición (pruebas de composición).

- Su pureza (pruebas de pureza).

- Su estabilidad (pruebas de estabilidad).

La composición de un aceite dieléctrico, una vezque ha sido formulado y elaborado adecuadamen-te, no varía significativamente mientras permane-ce en servicio.

La estabilidad del mismo depende primordialmen-te de su composición. Esto significa que las prue-bas de composición y estabilidad no son muy ne-cesarias cuando se trata de controlar la calidad deun aceite dieléctrico en servicio, teniendo en cuen-ta que son estrictamente efectuadas para los acei-tes nuevos.

En conclusión, las pruebas de pureza son las quetienen mayor peso en la determinación del com-portamiento o desempeño de los aceitesdieléctricos en servicio; por lo tanto son éstaspruebas las que se incluyen con más frecuenciaen los programas de control.

En el cuadro siguiente se enumeran las pruebasque se realizan para determinar la calidad de losaceites dieléctricos.

Del cuadro anterior se tiene que los aceitesdieléctricos, entregados en equipos nuevos o to-mados de equipos en servicio, pueden ser some-tidos a un gran número de ensayos; sin embargo,las pruebas siguientes son consideradas como su-ficientes para determinar si el estado del aceite esadecuado o no para continuar en servicio o paraproponer una acción correctiva.

- Contenido de humedad.- Tensión interfacial.- Número de neutralización.- Rigidez dieléctrica.- Factor de potencia.- Color y aspecto.- Análisis de gases disueltos.

Estabilidad de color

Formación de lodoPeríodo de inducciónContenido de inhibidorE

STA

BIL

IDA

D

Contenido de humedadTensión interfacialNo. de NeutralizaciónTensión de ruptura

Factor de potencia

PU

RE

ZA

Punto de anilinaPunto de fluidezColor

Punto de inflamaciónGravedad específicaViscosidadAzufre corrosivo

CO

MP

OS

ICIO

N



VOLTAJE DE OPERACION DEL TRANSFORMADOR kV

Inspección 75 ó menos 76-149 150-250 Más de 250InicialFecha: Antes de energizar el equipoPruebas: ABCDEF ABCDEF ABCDEF ABCDEFG

SegundaDespués de: 2 años 18 meses 1 año 6 mesesPruebas: ABCD ABCD ABCD ABCDEFG

TerceraDespués de: 18 meses 1 año 1 año 6 mesesPruebas: ABCD ABCD ABCD ABCDE

SubsiguientesDespués de: 1 año después de la última inspecciónPruebas: ABCD ABCDEF ABCDEFG ABCDEFG

SIGNIFICADO DE LAS LETRAS

A - Color, ASTM D-1500B - Número de neutralización, ASTM

D-974C - Tensión interfacial, ASTM D-971D - Tensión de ruptura, ASTM D-877E - Factor de potencia, ASTM D-924F - Contenido de agua, ASTM D-1315

ó D-1523G - Análisis de gases disueltos

Las pruebas ya reseñadas y la frecuencia promedio con que pueden realizarse dichas pruebas se mues-tran en los cuadros siguientes:

Es clave hacer énfasis en que la frecuencia de lasinspecciones y pruebas efectuadas a un transfor-mador debe establecerse con base en los factoresque se relacionan a continuación:

1. Capacidad del equipo.

2. Condiciones de operación.

3. Importancia del servicio prestado.

4. Condiciones del aceite dieléctrico:

A medida que aumentan los años de servicio delos transformadores es lógico esperar una pro-gresiva degradación del aceite, con lo cual seaumenta la probabilidad de falla en los equipos.



5. Condiciones ambientales: En condiciones am-bientales adversas, las inspecciones que se de-ben practicar serán más frecuentes, pues tanto elaceite como la carcaza y accesorios externos deltransformador se ven seriamente afectados.



Propiedades Lugar del Categoría del Frecuencia de los ensayosensayo * Equipo

Color y aspecto S o L O,A,B,C,D,E Simultáneamente con otros ensayos cuantitativos

Tensión de ruptura S o L O,A,B,C,D,E,F,G O,A,B.Después del llenado o rellenado y antes de la energización.Luego, pasados 12 meses, después cada dos años.C,D,E.Después del llenado o rellenado y antes de la energización.Luego, pasados 12 meses, después cada seis años.F.Después del llenado o rellenado y antes de ponerlobajotensión.Luego, cada 4 años o cada 70.000 maniobras sí esenúmero se alcanza antes, o según las instruccionesdel fabricante.G.Referirse a las especificaciones del fabricante.

Contenido de agua L O,A,B,C,D,E O,A.Después del llenado o rellenado y antes de energizarlo.Luego, pasados 3 y 12 meses, luego al mismo tiempo que elanálisis de los gases disueltosB,D,E.Después del llenado o rellenado y antes deenergizarlo.Luego, pasados 12 meses, después cada 6 años o deacuerdo con el análisis de gases disueltos.C.No es un ensayo de rutina, solamente cuando la tensión deruptura está próxima al valor límite de rechazo.

Indice de neutralización L O,A,B,C,D,E,F,G. O,A,B,C - Cada 6 añosD,E,F,G - Ningún ensayo de rutina.

Sedimentos y L O,A,B,C,D,E Ningún ensayo de rutina. Efectuar según los resultados deldepósitos (lodos) examen visual o el valor del índice de neutralización.

APLICACION Y FRECUENCIA DE LOS ENSAYOS

O ENSAYOS METODOS CLASIFICACION DE



APLICACION Y FRECUENCIA DE LOS ENSAYOS

Propiedades Lugar del Categoría del Frecuencia de los ensayosensayo * Equipo

Resistividad L O,A,B,C,D,E O,A,B,D.Después del llenado o rellenado y antes de energizarlo.Luego pasados 12 meses, después cada 6 años.C,E.Ningún ensayo de rutina.

Factor de disipación L O,A,B,C,D,E O,A,B,D.dieléctrica, tgs a 100 oC Después del llenado o rellenado y antes de la energización.y 40Hz a 60 Hz. Luego, pasados 12 meses, después cada 6 años.

C,E.Ningún ensayo de rutina.

Tensión interfacial L O,A,B,C,D,E O,A,B,C,D,E.Después del llenado o rellenado y antes de energizarlo.Luego, pasados 12 meses, después cada 6 años.

Contenido de gas L O,A,B,D

Punto de inflamación L O,A,B,C,D,E O,A,B,C,D,E.Ningún ensayo de rutina, quizás revisarlo cuando un oloranormales detectado; enseguida de un defecto interno ocuando el transformador viene de ser llenado.



El agua puede proceder del aire atmosférico o re-sultar de la degradación de materiales aislantes.La solubilidad del agua en el aceite para transfor-madores aumenta en función de la temperatura ydel índice de neutralización.

En el diagrama se observa que para una tempera-tura dada, el aceite disuelve una cantidad de aguadeterminada, la cual depende del punto de equili-brio o de saturación del aceite para cada tempera-tura.

Cuando el contenido de agua sobrepasa un ciertonivel (valor de saturación) no puede permanecer ensolución, y el agua, ahora libre, aparece en formade turbulencia o de góticas provocando invariable-mente una disminución en la rigidez dieléctrica.

A continuación se detalla un poco más sobre cadauna de las pruebas realizadas a los aceitesdieléctricos como parte del programa periódico deinspecciones.

Contenido de HumedadComo se sabe, el agua es poco soluble en losaceites dieléctricos, pero aun así, pequeñas canti-dades de humedad son suficientes para aumentardrásticamente su conductividad eléctrica, reducirsu rigidez dieléctrica y subir su factor de potencia.

Curva A: Saturación en contenido de agua de un aceite nuevo.

Curva B: Saturación en contenido de agua en un aceite oxidadocon un índice de neutralización de 0,3 mg KOH/g.

00

10 20 30 5040 60

10

50

100

150

200

AB

CO

NT

EN

IDO

DE

AG

UA

DE

L A

CE

ITE

(m

g/K

g)

TEMPERATURA DEL ACEITE EN SERVICIO

1000

Temperatura ° C

800

600400300200

60

40

30

20

10

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70

CO

NT

EN

IDO

DE

AG

UA

, ppm

Muestra puramin AD-AD, lote 16,19,5,79



El agua no sólo es perjudicial para el aceite por-que aumenta su conductividad eléctrica sino queademás es un elemento altamente corrosivo a losmetales ferrosos y por ello forma óxido de hierroque al disolverse en el aceite lo hace aun más con-ductor. También, el agua suspendida o depositadaen el fondo de los transformadores propicia el cre-cimiento de bacterias que contribuyen a acelerarel proceso de degradación de los aceitesdieléctricos.

Dentro de un transformador el contenido total deagua se reparte entre el papel y el aceite en unarelación predominante para el papel. Las variacio-nes pequeñas de temperatura modifican sensible-mente el contenido de agua del aceite pero muypoco la del papel.

Conociendo el contenido de agua de un aceite auna temperatura dada, es posible mediante gráfi-cas obtener el contenido de agua del papel. Losvalores límites de contenido de agua recomenda-dos en la tabla Guía de Valores Límites, tienenpor objeto controlar el contenido de agua en el ais-lamiento celulósico (papel), a temperaturas norma-les del aceite en servicio a más de 40oC y hasta60oC.

Un alto contenido de agua acelera la degradaciónquímica del papel aislante y es un indicio de ma-las condiciones de funcionamiento o de un mante-nimiento que necesita medidas correctivas.

Valores típicos de contenido de agua para aceitesdieléctricos nuevos están en el orden de 15 ppm a

30 ppm. Resulta evidente que se requiere some-terlos a un proceso de secado previo a su uso.

Tensión InterfacialEste es uno de los test más ampliamente usadospara determinar el nivel de deterioro y contamina-ción de un aceite dieléctrico.

Esta característica cambia rápidamente durante lasetapas iniciales de envejecimiento, luego su evolu-ción se estabiliza, cuando la degradación es aúnmoderada.

Es por esta razón que los resultados son bastantedificiles de interpretar en términos de mantenimien-to del aceite. Sin embargo, es conveniente anali-zar en detalle los aceites cuyos valores de la ten-sión interfacial se encuentran en el límite mínimorecomendado en la Guía de Valores Límites, queaparece en la página siguiente.

Los valores típicos de tensión interfacial de los acei-tes nuevos están alrededor de 45 dinas/cm; sinembargo, aceites con valores de 20 o más se con-sideran apropiados para el servicio.

Tensiones interfaciales por debajo de 20 dinas/cmindican la contaminación del aceite con productosde oxidación, barnices, glicol, jabones de sodio, yposiblemente otras materias extrañas. La filtracióndel aceite, especificada en la norma ASTM D-971,puede reportar valores altos de tensión interfacial.

Un comportamiento típico de la tensión interfacialcon los años de servicio del aceite se ilustra en lafigura.



AÑOS DE SERVICIO

0

10

20

30

40

50

TE

NS

IO D

E R

UP

TU

RA

2 4 6 8 10 12



O ENSAYOS METODOS CLASIFICACION DE ACEITES ACEITES EN SERVICIO ACEITES REGENERADOS R TRANSFORMADORES SIN USAR D Tensión máxima Recibido GRUPO I GRUPO II GRUPO III Límites de Después de E de operación en equipo por por por aceptación llenar y N nuevo continuar reacondic. regenerar después de antes de

regenerar energizar

1 Tensión de ASTM D877 C <72,5 Kv >30 >26 <26 >30 >30ruptura B 72,5-170 Kv >30 >26 <26 >30

dieléctrica A 170-420 Kv >35 >26 <26 >35(Kv) O <420 Kv >35 >30 <30 >35

ASTM D1816 C <72,5 Kv >25 >23 >23 >26 >26-30(0,04 pulg.) B 72,5-170 Kv >25 >23 >23 >26-30

A 170-420 Kv >30 >26 >26 >26-30O >420 >30 >26 >26 >26-30

ASTM D1816 C <72,5 Kv >40 >34 >34(0,08 pulg.) B 72,5-170 Kv >40 >34 >34

A 170-420 Kv >50 >45 >45O >420 Kv >60 >45 >45

IEC 156 C <72,5 Kv >40 >30 >30B 72,5-170 Kv >50 >30 >30A 170-420 Kv >60 >40 >40O >420 Kv >60 >50 >50

2 Factor de ASTM D924 C <72,5 Kv <0,1potencia (25oC) B 72,5-170 Kv <0,1

(%) A 170-420 Kv <0,1 <1,0O >420 Kv <0,05

ASTM D924 C <72,5 Kv <0,5(100oC) B 72,5-170 Kv <0,5 <1,0 <1,0

A 170-420 Kv <0,5O >420 Kv <0,3

3 Contenido ASTM D1533 C <72,5 Kv <20 <35 35-40 <35de B 72,5-170 Kv <20 <35 35-40 <35 <35

humedad A 170-420 Kv <15 <25 25-30 <20(ppm) O <420 Kv <10 <15 15-20 10-15

4 Número de ASTM D974 C <72,5 Kv <0,03 <0,3 >0,3 >0,5 <0,05neutrali- B 72,5-170 Kv <0,03 <0,2 >0,2 >0,5 <0,05 <0,05zación A 170-420 Kv <0,03 <0,2 >0,2 >0,5 <0,05

(mg KOH/g) O >420 Kv <0,03 <0,1 0,1-0,2 >0,4 <0,05 5 Tensión ASTM D971 C <72,5 Kv >40 >24

interfacial B 72,5-170 Kv >40 >24 <24 <15 >35 >35A 170-420 Kv >40 >26 >35A >420 Kv >40 >30 >35

6 Color ASTM D1500 <72,5->420 Kv <1,0 <1,5 <1,5 7 Aspecto ASTM D1524 <72,5->420 Kv Claro y libre Claro y libre Claro y libre Claro y libre

Visual sedimentos sedimentos sedimentos sedimentos 8 Contenido D831, D1817 C <72,5 Kv

de gases D2945 B 72,5-170 Kv(%) A 170-420 Kv <30

O >420 Kv <0,5 9 Sedimentos Anexo A >72,5 >420Kv Libre Libre Libre

y lodos10 Resistividad IEC 247 C <72,5 Kv 90oC>60 90oC>0,2

(Gm) B 72,5-170 Kv 90oC>60 90oC>0,290oC A 170-420 Kv 90oC>60 90oC>1

O >420 Kv 90oC>60 90oC>120oC C <72,5 Kv 20oC>60

B 72,5-170 Kv 20oC>200A 170-420 Kv 20oC>200O >420 Kv 20oC>60

11 Estabilidad ASTM D2440 <72,5 y >420 Kv Según norma 0,50a la ICONTEC 0,25

oxidación 1465164h - NN

- lodos Según normaBomba ASTM D2112 <72,5 y >420 Kv ICONTEC 150rotativa 1465

GUIA DE VALORES LIMITES PARA LA ACEPTACION, MANTENIMIENTO Y REGENERACIONDE ACEITES AISLANTES PARA TRANSFORMADORES Y OTROS EQUIPOS ELECTRICOS



Número de NeutralizaciónEl índice de neutralización de un aceite es unamedida de la mayor o menor cantidad de ácidosque se han formado en el aceite durante el tiempoen que ha permanecido en servicio.

Su valor, poco importante para un aceite nuevo,aumenta como consecuencia del envejecimientopor oxidación y es utilizado como guía general paraestablecer el momento preciso para reemplazarloo regenerarlo, siempre que se hayan establecidolos límites de rechazo y que otros ensayos lo con-firmen.

El número de neutralización de un aceite nuevo nodebería exceder 0.025 mgKOH/g. Aceites con va-lores de TAN del orden de 0.5 mgKOH/g son con-siderados inaceptables para el servicio.

Es importante aclarar que un TAN bajo no descar-ta la presencia de contaminantes en el aceite, yaque puede tratarse de un material de tipo alcalino.Un caso encontrado con alguna frecuencia es lacontaminación del aceite con silicato de sodio, quees un material empleado por los fabricantes detransformadores en el aislamiento.

Rigidez DieléctricaLa tensión de ruptura es importante como una me-dida de la aptitud de un aceite para resistir los es-fuerzos eléctricos. Un aceite seco y limpio se ca-racteriza por una tensión de ruptura alta.

El valor alcanzado en la prueba de tensión de rup-tura o rigidez dieléctrica dependerá casi exclusiva-

mente de la cantidad de contaminantes tales comoel agua, partículas conductoras, lodos, polvo, y ga-ses disueltos contenidos en el aceite; los cualesreducen severamente esta propiedad.

La rigidez dieléctrica disminuye con los aumentosde la temperatura del aceite, por lo cual, para efec-tos de control, se especifica una temperatura de20oC para la realización de esta prueba.

La gráfica ilustra la variación de la tensión de rup-tura con el contenido de humedad.

Factor de PotenciaEs una prueba muy aceptada en las evaluacionesperiódicas de aceites dieléctricos. El factor de po-tencia de un aceite nuevo no debería exceder de0.05% a 25oC. Un valor alto en un aceite usadoindica deterioro y contaminación con carbón, bar-nices, sodio, glicol, u otras materias conductoras.

La gráfica PFVO aplicable, exclusivamente, para

100

9080

70

60

50

40

30

20

105 15 20 25 30 35 40 45

CONTENIDO DE AGUA, PPM.

TE

NS

ION

DE

RU

PT

UR

A 2

0ºC

, Kv



aceites no inhibidos es útil para evaluar la conti-nuidad en servicio de un aceite, de acuerdo con sufactor de potencia y el tiempo de oxidación.

Color y AspectoEl color de un aceite aislante está determinadopor la luz transmitida y está expresado por un nú-mero obtenido de su comparación con una seriede colores normalizados o estandarizados. El co-lor de un aceite nuevo es generalmente aceptadocomo un indicador de su grado de refinación.

Un cambio en el color del aceite en servicio indicacontaminación o deterioro.

Además del color, el aspecto visual de un aceitepuede poner en evidencia turbulencias y sedimen-tos, lo que puede indicar la presencia de agua li-bre, lodos insolubles, carbón, polvo, fibras, etc.

Para aceites con índices de color por encima de 4se requiere la realización de pruebas adicionalestendientes a determinar si su condición es peligro-sa para continuar en operación

Análisis de gases disueltosEste tipo de prueba se estudiará ampliamente enla siguiente sección de este módulo; Diagnósticode fallas en transformadores.

La tabla de la página siguiente muestra losparámetros de tolerancia en los resultados de laspruebas.

0

3

5

20 40 60 80 100 120

Horas de Oxidación

0

1

2

4

140

Area de aceptación

Factor de potencia (% )

3

2

1

00 2 4 6 8 1210

AÑOS DE SERVICIO

CO

LO

R A

ST

M D

-150

0



PARAMETROS DE TOLERANCIA EN LOS RESULTADOS DE LAS INSPECCIONES

Voltaje de operación kV

CARACTERISTICAS 36 37-170 171-300 300

Número de neutralización: mgKOH, ASTM D974

Aceite no inhibido, Máx. 0,5 0,4 0,4 0,3

Aceite inhibido, Máx. 0,05 0,05 0,05 0,05

Tensión interfacial: dinas/cm, ASTM D971

Aceite no inhibido; Min. 12 15 15 15

aceite inhibido, Mon 20 20 20 20

Constante dieléctrico: kV, ASTM D877

Ambos aceites, Min. 25 30 35 40

Factor de potencia: 60Hz/100oC, ASTM D924

Ambos aceites, Máx. 0,35 0,30 0,25 0,20

Contenido de agua: ppm, ASTM D1315

Ambos aceites, Máx. 40 35 30 25

Contenido inhibidor: peso %, ASTM D2668

Aceite inhibido, Min. 0,1 0,1 0,1 0,1

Contenido de lodo: visual*

Ambos aceites Negativo

* Vierta 50 ml.aproximadamente de aceite en un vaso de precipitado (baker) de igual capacidad, cúbralo con un vidrio de relojy déjelo reposar por 24 horas.

Observe si hay sedimento en el fondo, en caso contrario reporte el resultado negativo.



CLASIFICACION DE LOS ACEITESEN SERVICIO

Es importante establecer guías estrictas e inmu-tables para evaluar los aceites en servicio o pararecomendar los valores límites de ensayos que co-rrespondan a todas las utilizaciones posibles delos aceites aislantes en servicio.

De acuerdo con la experiencia industrial actual,los aceites en uso pueden ser posicionados se-gún una clasificación basada en la evaluación delas propiedades más significativas y/o sobre laposibilidad de restituirles las características desea-das como sigue:

Grupo 1:

Este grupo comprende los aceites cuyo estado ca-racterístico es satisfactorio para continuar en servi-cio. Los aceites cuyas propiedades sé sitúan enlos límites fijados en la tabla Guía de Valores Lí-mites, para la categoría del equipo apropiado, seconsideran pertenecientes a este grupo. Sesobrentiende que estos límites son solamente indi-cativos. Con excepción de la tensión de rupturadieléctrica, el hecho de que una o varias de las pro-piedades se sitúen fuera de los límites indicados norequiere una acción inmediata, aunque, a un térmi-no más largo, esta situación pudiera ocasionar unadegradación acelerada y una reducción de la dura-ción del equipo. En cuanto a la interpretación de losresultados, diferentes factores deben ser tomadosen consideración, tales como: las condiciones deservicio, la edad del equipo y la evolución de lascaracterísticas de los aceites.

Grupo 2:

Este grupo comprende los aceites que necesitansolamente un tratamiento de reacondicionamientoque permita su utilización posterior. Un contenidoalto de agua y una tensión de ruptura dieléctricabaja, indican generalmente esta necesidad; siem-pre y cuando todos los otros criterios sean aúnsatisfactorios.

El aceite puede tener un aspecto turbio o sucio. Eltratamiento apropiado consiste en eliminar por me-dios mecánicos el agua y las materias insolubles.El tratamiento debe ser tal que los valores alcan-zados para el contenido de agua y la tensión deruptura se acerquen a aquellos dados en la tablaGuía Valores Límites, cuando sea aplicable.

Sin embargo, se debe tener en cuenta que un ex-ceso de agua en el aceite puede ser el indicio deque el aislamiento sólido está en malas condicio-nes y que necesita medidas correctivas.

Grupo 3:

Este grupo comprende los aceites en mal estado,cuyas propiedades no pueden ser restauradas aun nivel satisfactorio sino después de una regene-ración. Este estado será generalmente puesto enevidencia por la presencia de depósitosprecipitables, de lodos insolubles y por los valoresdel índice de neutralización y/o el factor de disipa-ción dieléctrica superiores a aquellos dados en latabla Guía de Valores Límites.



Los aceites pertenecientes a este grupo deben serregenerados o bien, reemplazados, dependiendode consideraciones económicas.

Grupo 4:Este grupo comprende los aceites de calidad tanmala que se aconseja descartarlos, lo que corres-ponde a muchas propiedades insatisfactorias.

Otro forma de clasificar los aceites dieléctricos enservicio es por medio del índice de calidad o índiceMyers, que relaciona la tensión interfacial del aceitecon el número de neutralización del mismo.



CLASIFICACION DE LOS ACEITES ENFUNCION DEL N.N. Y T.I.F.

Indice de calidad =Tensión interfacial

Número de neutralización

4040

3535

3030

2525

2020

1515

1010

55

00

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

Franja fueraFranja fuera de lodos de lodos

Aceite Aceite buenobueno

Aceite aceptableAceite aceptable

Aceite marginalAceite marginal

Aceite maloAceite malo

Aceite muy maloAceite muy malo

AceiteAceite extremadamente malo extremadamente malo

Aceite Aceite para desecharpara desechar

Número de neutralización mg KOH / gm aceite Número de neutralización mg KOH / gm aceite

Tensión interfacialTensión interfacialDINAS / cmDINAS / cm



GUIA PARA EVALUAR ACEITES PARA TRANSFORMADORESCHART TO EVALUATE TRANSFORMER OILS

EXCELENTEEXCELENT

BUENOGOOD

ACEPTABLEACCETABLE

MARGINALMARGINAL

MALOBAD

MUY MALOVERY BAD

MALISIMOEXTREMELY BAD

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

No. DE NEUTRALIZACION, mg. KOH/g - NEUTRALIZATION NUMBER, mg. KOH/g

TE

NS

ION

IN

TE

RF

AC

IAL

25ºC

, d/

cm

-IN

TE

RF

AC

IAL

TE

NS

ION

25º

C,

d/cm

2

2



Aceite buenoNN 0.00 a 0.10 - TIF 30.0 a 45.0Amarillo claro

Aceite a ser tenido en observaciónNN 0.05 a 0.10 - TIF 27.1 a 29.9Amarillo

Aceite marginalNN 0.11 a 0.15 - TIF 24.0 a 27.0Amarillo oscuro

Aceite maloNN 0.16 a 0.40 - TIF 18.0 a 23.90Ambar

Aceite muy maloNN 0.41 a 0.65 - TIF 9.0 a 17.9Café

Aceite extremadamente maloNN 0.66 a 1.50 - TIF 9.0 a 13.9Café oscuro

Aceite en condición pésimaNN1.51 o más negro

Indice de calidad: 300 a 1.500 o más

Indice de calidad: 271 a 600





1

2

3

4

5

6

7

CLASIFICACION DE LOS ACEITES SEGUN EL INDICE DE CALIDAD



APLICACION DE LA CLASIFICACION DE LOS AGENTES DIELECTRICOS PARATRANSFORMADORES

Nota Importante: El aceite caliente actúa como un solvente fuerte para disolver sus productos sólidos que están descompuestos. Por esa razónlas unidades para el filtrado deben ser de procesos cerrados, es decir, que calienten el aceite (aprox. 80°C) y los degasifiquen (aprox. 0.1

Torr). Equipos de sólo papel y abiertos son obsoletos

2

3

4

5

6

1

7

OBSERVACIONES

El aceite está cumpliendo con lassiguientes funciones:a. Refrigeración eficienteb. Agente dieléctrico.

Componentes polares (lodos) en solución(producto de la oxidación del aceite)causan bajas en la tensión interfacial.

Acidos grasos cubren las bobinas. Lodosen suspensión listos a iniciarconcentraciones. Alta probabilidad delodos en las fisuras del aislamiento.

En casi un 100% de los transformadoresen este rango se han formado depósitosde lodos sobre las bobinas y núcleo.LODOS SE DEPOSITAN PRIMERO ENLAS AREAS DE REFRIGERACION.

Sedimentos depositados continúanoxidándose y endureciéndose. ELAISLAMIENTO SE ESTACONTRAYENDO. Alta probabilidad defalla prematura.

Sedimentos aíslan áreas de refrigeración yductos causando incrementos detemperatura de operación.

Gran cantidad de sedimentos. Requiereprocesos especiales.

TENSION INTERFACIALdinas/cm

30 - 45

27 - 29

24 - 27

18 - 24

14- 18

9 - 14

6 - 9

No DE NEUTRALIZACIONmg/KOH/ggm

0.03 - 0.10

0.05 - 0.10

0.11 - 0.15

0.16 - 0.40

0.41 - 0.65

0.66 - 1.50

1.5 y Superior

COLOR

Bueno0 - 0.5

Aceptable0.5 -1.0

Marginal1.0 -1.5

Malo1.5 -2.5

Muy malo2.5 - 3.5

Extremada-mente malo

3.5 - 4.0

Aceites para darde baja

4.5 - Sup.

ACCION A TOMAR

Análisis anual del aceite a fin de evaluarfuncionamientos yestablecer tendencias.

Análisis anual del aceite.Establecer programa de mantenimientopreventivo

Análisis anual del aceite.Aceite requiere tratamiento con filtroprensa especial (ver nota), para detenerdeterioramiento rápido del aislamiento

Análisis anual del aceite.Desencubada del transformador.Lavada con aceite nuevo y caliente parteactiva y tanque.Filtrado del aceite con unidad especial.

Análisis anual del aceite.Desncubada del transformador.Proceso similar al (4) usando unidadespecial para filtrado adicionándole tierrade fuller.

Análisis anual del aceite.Procedimiento similar al anterior.Posible cambio de aceite.

Análisis anual del aceite.Proceso similar al (4), cambio de aceite.Proceso de filtrado con unidad especial.Aislamientos deteriorados. Se recomiendaen pensar en un futuro cercano cambio deltransformador

RIGIDEZ DIELECTRICAKV

30y

Superior

25 - 30

22 -25

INDICE DEMYERS

300 - 1.500

271 - 600

160 - 318

45 -159

22 - 44

6 - 21

1.51 ó más



Indice Myers = TIF/NN

TIF: Tensión Interfacial

NN : Número de neutralización

El índice de myers se debe tomar como simplereferencia informativa ya que este procedimientoestá siendo cuestionado por no ampliarse en algu-nos casos, tales como en aceites dieléctricos quetienen un valor alto de índice myers y presentanvalores bajos de tensión interfacial. Esta situaciónobedece a que el número de neutralización puedeser bajo aunque el aceite tenga presencia excesi-va de lodos neutros, que afectan significativamentela tensión interfacial.



DIAGNOSTICO DE FALLAS ENTRANSFORMADORES

El sistema dieléctrico de un transformador está in-tegrado por el conjunto de materiales que separany/o soportan las partes metálicas energizadas delequipo y en el cual se pueden distinguir dos tiposde aislamiento:

a. El aislamiento líquido o aceite para transforma-dores.

b. El aislamiento sólido que está integrado por pa-pel aislante, madera, aisladores de cerámica,baquelitas, resinas, etc.

Las deficiencias que presenta el sistema aislantede un transformador se pueden medir en su justadimensión cuando se analizan los efectos origina-dos por la presencia del agua, elsobrecalentamiento del equipo y la sobrecarga eléc-trica en los diferentes medios o materiales aislantesutilizados.

Efectos del agua sobre el sistemaaislante de los transformadores

Como ya se ha visto, el agua presente en un trans-formador puede provenir de una o más de las si-guientes fuentes:

- La humedad residual contenida en el sistema ais-lante luego del secado del transformador.

- La humedad absorbida por el aceite desde la at-mósfera con la cual está en contacto.

- El agua que se produce durante las reaccionesde oxidación del aceite dieléctrico y la celulosadel papel aislante (efecto de pirólisis).

Las características más sobresalientes del aguason:

- Es un compuesto polar y, en consecuencia, con-duce la corriente eléctrica.

- Es un elemento fuertemente electropositivo, portanto es atraída hacia los polos negativos; de modoque cuando el agua se encuentra presente en elaceite de un transformador tiende a concentrarseen el área energizada del equipo.

- El agua es el solvente universal por excelencia ydisuelve en mayor o menor grado a casi todos loselementos o compuestos conocidos, los cuales alestar disueltos en el agua la hacen más conducto-ra de la electricidad.

- El agua es un catalizador activo para un grannúmero de reacciones químicas, por ello su pre-sencia en el aceite y en la celulosa del papel y lamadera, contribuye a oxidar y degradar dichos ma-teriales.

- El agua es por sí sola una substancia corrosivafrente a la mayoría de los metales, y en especialde las aleaciones ferrosas presentes en los nú-cleos, tambores y radiadores de los transformado-res.

Su acción corrosiva aumenta considerablementecuando se combina con los ácidos generados porla oxidación del aceite.



La corrosividad del agua es mayor cuando se en-cuentra en estado líquido, por lo cual su efecto esmás evidente en los radiadores de los transforma-dores, en los cuales se condensa por efecto de ladisminución de la temperatura.

Es clave reseñar ahora las diferentes formas enque el agua puede encontrarse en el transforma-dor:

- Disuelta en el seno del aceite, es bien conoci-da la frase “agua y aceite no se mezclan”. Sin em-bargo, se sabe que el aceite de transformador di-suelve pequeñas cantidades de agua dependiendode la temperatura a la cual se encuentra someti-do. Este contenido de agua se puede disminuirconsiderablemente mediante métodos apropiadosde secado, pero es técnicamente imposible obte-ner un aceite para transformador completamenteseco o libre de agua. Cabe indicar que el efectodel agua disuelta en el aceite, sobre la conductividadde éste, es relativamente moderado cuando se lecompara con el efecto que tiene el agua suspendi-da en el aceite.

- Suspendida en el aceite, cuando un aceite paratransformador se encuentra saturado de agua a unacierta temperatura y se le enfría hasta una tempe-ratura marcadamente menor, el exceso de aguaque contenía a la temperatura mayor, se conden-sa y queda suspendida en el seno del aceite enforma de pequeñas góticas. Si la temperatura si-gue bajando, esas góticas aumentan de tamaño,se unen entre sí y finalmente se precipitan hastael fondo del recipiente que contiene el aceite.

Ahora bien, el agua suspendida es mucho másconductora que el agua disuelta, por tanto un acei-te de transformador que contiene agua suspendi-da siempre mostrará una muy baja rigidezdieléctrica.

- Depositada en el fondo del transformador,cuando en el aceite se suceden cambios alternosde temperatura, subidas y bajadas considerablesen forma periódica, y mientras el aceite está encontacto con la atmósfera, es posible que el acei-te absorba agua, que luego se condensa para fi-nalmente ser depositada en el fondo del transfor-mador. El agua allí depositada no tiene mayoresefectos inmediatos en el comportamiento o eficien-cia del transformador, no obstante su presenciaoxida la caja del transformador, contribuye a la de-gradación del aceite y propicia el crecimiento debacterias que aceleran los procesos antes men-cionados.

- Asociada a los ácidos derivados de la des-composición del aceite, los ácidos que se for-man por la degradación natural del aceite contie-nen grupos polares electronegativos que ejercenuna gran atracción hacia el agua que posee gru-pos polares electropositivos. Pues bien, este efec-to de atracción hace que una conside-rable canti-dad de agua permanezca suspendida o asociadaa dichos ácidos.

Esta mezcla agua-ácidos es buena conductora deelectricidad y por ello su presencia en el aceitebaja la rigidez dieléctrica.



- Ocluida o absorbida en la celulosa del papely la madera, el papel secante (celulosa) tiene ex-celentes propiedades absorbentes/adsorbentesfrente al agua o soluciones acuosas.

Debido a esa propiedad de la celulosa es que seutiliza en los filtro-prensas, uno de los procesosde secado del aceite para transformadores. Se hacomprobado que la celulosa tiene una afinidad porel agua que es entre 600 a 800 veces mayor que ladel aceite. Esto significa que en las condicionesde equilibrio entre el contenido de humedad de lacelulosa y del aceite para transformadores, el99.75% de la humedad total del sistema estarácontenida en la celulosa y sólo el 0.25% en el acei-te.

La figura ilustra esa condición de equilibrio, en fun-ción de la temperatura, y nos indica cómo es posi-ble tener un transformador con una apreciable can-tidad de agua mientras su aceite se presenta rela-tivamente seco y con una aceptable rigidezdieléctrica. Todos estos hechos hay que tenerlosmuy en cuenta para una correcta interpretación delos resultados de la prueba de constante o rigidezdieléctrica del aceite con el chispómetro ya queno son suficientes ni concluyentes para determi-nar el estado del transformador, ni siquiera el delaceite.

Conviene recordar que las especificaciones de losaceites dieléctricos limitan el contenido de aguaen el aceite nuevo a un máximo de 30 a 35 partespor millón (ppm) en peso, en tanto que las especi-ficaciones del papel aislante utilizado en los

transformadores de potencia admiten contenidosde agua hasta de 8.0% en peso.

Efectos del sobrecalentamineto sobrelos elementos del sistema aislante del

transformador

Tanto los hidrocarburos, componentes de los acei-tes aislantes, como la celulosa, presente en el pa-pel aislante, sufren un proceso lento de descom-posición cuando se encuentran en contacto con elagua y con los agentes atmosféricos: oxígeno yluz solar; pero la forma en que se sucede la des-composición varía considerablemente en ambosmateriales.

Pues bien, lo que realmente nos interesa para eltema que nos ocupa es la composición de los ga-ses que se forman durante esos procesos de

CO

NT

EN

IDO

DE

AG

UA

EN

LA

CE

LULO

SA

, PE

SO

%

Temperatura, °C

0

1

2

3

4

5

10 20 30 40 50 60 70 80 90

6

Contenido de agua en el aceite

20 PPM

10 PPM

5 PPM



descomposición, ya que así es posible comparar-la con la de los gases que se forman durante lasoperaciones normales y anormales de los trans-formadores.

Resulta interesante indicar que en un aceite paratransformadores sometido a sobrecalentamiento(temperaturas superiores a 500oC) sin ser someti-do a esfuerzos o tensiones eléctricas de ningunaclase, se observó desprendimiento de gases, cu-yos análisis arrojaron la presencia en cantidadesapreciables de etileno, etano, metano y acetileno.

Las moderadas y altas temperaturas que se gene-ran en las operaciones anormales y/o durante losperíodos de sobrecarga de los transformadores tam-bién causan descomposición o pirólisis en la celu-losa de la cual se compone el papel aislante in-cluido en dichos equipos.

El mecanismo de esas reacciones es poco cono-cido, pero si es muy claro que los gases produc-tos de esas reacciones son: hidrógeno, monóxidode carbono (CO) y dióxido de carbono (CO

2), cuan-

do se realiza en un medio no oxidante, aislado dela atmósfera, como lo es el interior de un transfor-mador.

Efecto de la sobrecarga eléctrica sobrelos elementos del sistema aislante del

transformador

El efecto de la sobrecarga eléctrica en la celulosaes aparentemente insignificante. No obstante, la

sobrecarga eléctrica por sí sola, aún a temperatu-ras normalmente bajas, si puede producir efectoscaracterísticos en los aceites dieléctricos.

Los gases formados en el seno del aceite cuandoen él ocurre una descarga eléctrica son completa-mente diferentes a los vapores emitidos por el aceitecuando se calienta y de los resultantes de la des-composición térmica de las moléculas de hidro-carburos. El análisis de esos gases muestra lacomposición que se indica en el cuadro siguiente,en volumen por ciento.

Se observa la presencia predominante de hidróge-no, monóxido de carbono y nitrógeno. El oxígenoy el nitrógeno demuestran la presencia de aireocluido en el seno del aceite.

En vista de que el hidrógeno es explosivo en elaire, dentro del rango del 10 y 66%, es latente elpeligro de una explosión producida por la igniciónen la atmósfera de los gases provenientes de ladescomposición del aceite.

GasesDióxido de carbonoHidrocarburos pesadosOxígenoMonóxido de carbonoHidrógenoNitrógenoMetano

Volumen %1.174.860.36

19.2159.1010.104.20



Efecto CoronaSi se establece una diferencia de potencial entredos conductores paralelos o concéntricos y pos-teriormente se aumenta esa diferencia de poten-cial, llegará un momento en que se producirá unruido o silbido que se hará más intenso a medidaque aumenta la diferencia de potencial.

Si se observa a los conductores en un recinto su-ficientemente oscuro se notará un halo fosfores-cente alrededor de estos conductores. Al mismotiempo se percibirá un olor característico de ozo-no. Estos efectos son debidos a la ionización delaire presente en la cercanía de los conductores, locual origina una disminución considerable de laresistividad dieléctrica de los gases que lo forman:nitrógeno y oxígeno, principalmente.

Los factores que favorecen la formación del efectocorona son entre otros: una disminución de la pre-sión barométrica decrece a su vez la densidad delaire y reduce el voltaje al cual se inicia el efecto.

Un aumento de la temperatura del aire (o del gas)disminuye también su densidad. Por otra parte elpolvo, la humedad y otras impurezas disminuyenel voltaje al cual se inicia el efecto corona.

Vale la pena aclarar que el aceite para transforma-dor puede contener, en condiciones de equilibriode saturación, entre 8 y 12% de aire, a temperatu-ra ambiente. Conviene resaltar que al igual que elaire que se encuentra en la cercanía de los con-ductores sometidos a elevados voltajes, los gasesque se forman durante las operaciones de los

transformadores también se ionizan por el efectocorona.

Chispas y Arco EléctricoEl efecto corona se inicia en la superficie mismadel conductor. Cuando el voltaje aumenta, el efec-to corona se va extendiendo más y más hacia elexterior y llega a tomar la forma de unas cerdas deuna brocha orientadas hacia los conductores.

Finalmente, si el voltaje crece suficientemente, laionización del aire se hace tan intensa que hacecolapsar su resistividad dieléctrica y entonces seproduce una descarga o chispa entre los conduc-tores; que en condiciones atmosféricas normalesse estima en 30 Kv/cm.

Por la presencia del efecto corona en los transfor-madores hay formación de óxidos de nitrógeno yóxidos de carbono (CO y CO

2). Las descargas eléc-

tricas originan ozono y amoniaco.

Efectos combinados de la presencia delagua, el sobrecalentamiento y la energíaeléctrica sobre el sistema aislante de un

transformador

La presencia por separado de cada uno de los fac-tores antes mencionados es imposible que se déen la operación de un transformador, ya que unosse generan por la acción de los otros o al menosadquieren intensidad como consecuencia de esaacción. Por lo tanto, se puede afirmar que comoresultado de las interelaciones de esos factoresse originan una serie de fenómenos que pueden



afectar severamente la condición normal de fun-cionamiento de un transformador. Entre esos fe-nómenos es importante destacar los siguien-tes:

- Pérdidas de corriente a través del sistema ais-lante debido a la presencia de agua, las cualesse miden por el factor de potencia del sistemaaislante.

- Lonización de los gases presentes en el trans-formador, debido al efecto corona, y con esto laconsecuente formación de óxidos de nitrógenoque, al combinarse con el agua, producen áci-dos nitroso y nítrico que son fuertemente corro-sivos.

- Chispas entre conductores, como consecuen-cia de la disminución de la resistencia dieléctricadel material que los separa, lo cual a su vez esdebido al efecto combinado de la ionización delos gases y la presencia de agua en el sistema.

- Arco eléctrico entre conductores, como con-secuencia de la disminución de la resistividaddieléctrica de los componentes del sistema ais-lante.

- Sobrecalentamiento localizado como conse-cuencia del contacto defectuoso entre compo-nentes energizados, de las chispas y/o arcoeléctrico.

- Producción de gases combustibles como con-secuencia de la descomposición del aceite ais-lante y la celulosa del papel.

- Explosión del transformador como consecuencia dela sobrepresión generada por la formación y/o com-bustión de gases combustibles.

- Incendio del transformador como consecuencia dela presencia, en forma simultánea, de gases com-bustibles, altas temperaturas y fuentes de ignición.

La interelación existente entre estos factores y losfenómenos producidos se ilustran en la figura siguien-te.

SOBRECALENTAMIENTO

DESCOMP.ACEITE Y

CELULOSA

PRESENCIA DEL

AGUA

PRODC.GASES

COMBUST.

EFECTO CORONA

ARCOELECTRONICO

CHISPAS

PRODUC.HIDROGENO

SOBRECARGAELECTRICA



No obstante, la necesidad evidente de minimizarel efecto o influencia de cada uno de los factores,la tendencia en el diseño de transformadores hasido reducir el tamaño de los equipos, con el con-siguiente uso de menor cantidad de aceite. Si re-cordamos que, la principal función de un aceitedieléctrico es la refrigeración, al disminuir su volu-men se aumenta la probabilidad de recalentamien-to del transformador. Lo anterior, combinado con lapráctica indeseable de sobrecargar los equipos,por encima de su capacidad de diseño, acorta irre-mediablemente la vida útil de los transformadores.

Observando nuevamente el triángulo de causas yefectos mostrado en la figura, que sirve de basepara el análisis de las fallas del sistema dieléctricoo aislante de un transformador, se puede concluirque existen dos síntomas muy importantes queindican que algún problema se gesta dentro delequipo y que pueden medirse con precisión sinque sea puesto fuera de servicio. Esos síntomasson:

a. El recalentamiento del equipo.

b. La producción de gases dentro del mismo.

El primer síntoma es fácilmente detectable consólo ver los indicadores de temperatura instaladosen el equipo y el segundo, aunque más complejode evaluar se soporta en el análisis de los posiblesgases disueltos en el aceite aislante y/o los acu-mulados en el espacio libre en la parte superior dela carcaza del transformador.

El sobrecalentamiento de un transformador es unsíntoma que no necesariamente indica que algúnproblema se está gestando en el equipo, pues unasobrecarga temporal puede ser la causa del reca-lentamiento. Lo que realmente debe preocupar sonlos aumentos de temperatura permanentes y con-tinuados, ya que ello puede indicar algún “puntocaliente” dentro del equipo, más conocido como“sobrecalentamiento localizado”.

En algunas circunstancias se utilizan detectoreso analizadores de rayos infrarrojos para detectarpuntos calientes en un transformador sin sacarlode servicio.

Ya se ha visto como el sobrecalentamiento y lapresencia de agua en el transformador aceleran ladescomposición del aceite dieléctrico y de la celu-losa, con la consiguiente producción de gases, lamayoría de ellos combustibles.

El mecanismo de descomposición de los hidro-carburos, componentes del aceite, se ilustra en lafigura siguiente.

H2

Efecto Corona

Calentamiento

C2H4 C3H6

Arco Eléctrico

C2H2

CH4 C2H6 C3H8

Chispas

H C C C C C C C C C C C C H

H H H H H H H H H H

H H H H H H H H H C2H5

CH3H

CH3

H



Nótese que el efecto corona es, aparentemente, elresponsable de la presencia de hidrógeno en losgases combustibles que se producen en el trans-formador. De igual forma se estima que los puntoso zonas calientes producidas por las chispas es-porádicas son las que conducen a la formación demetano, etano y propano. Además, cuando hayarco eléctrico entre los conductores o entre estosy la carcaza del transformador, se produce acetile-no.

Simultáneamente, con la descomposición del ais-lante líquido, puede existir descomposición del ais-lante sólido. La celulosa reacciona para producir

CO CO2

H2O

O

C

C2H5

C

HO

CH

CH

OH HC

OH

C

O H H C

H

CH2OH

C

H

O

OHC

H

OH

C

H

O

C

H C

H

OH C

H

OH

C

CH2OH

HO

C

O

H

dióxido de carbono (CO2), agua (H

2O) y monóxido

de carbono (CO). El proceso de descomposiciónde la celulosa es normalmente activado por la ac-ción bacterial, así como también por la presenciade altas temperaturas.

En los transformadores de potencia, la alta tempe-ratura es sin duda la causa fundamental de la des-composición de la celulosa, ya que el aceite ais-lante en el transformador es un medio anaeróbicoy menos propicio para el crecimiento bacterial. Elmecanismo de la reacción de descomposición dela celulosa se ilustra en la figura.



CROMATOGRAFIA DE GASES

La cromatografía de gases es una técnica emplea-da con bastante éxito para el diagnóstico predictivode fallas en los transformadores. Esta técnica seha soportado en el estudio de casos con transfor-madores que han fallado, transformadores con fa-llas incipientes, simulaciones de laboratorio y mo-delos estadísticos, que han conducido a estable-cer correlaciones entre el tipo de falla y los gasesgenerados en los transformadores, asociados adicha falla.

La interpretación de los resultados de un análisiscromatográfico no es un asunto sencillo, pues re-quiere la integración de numerosos criterios. Algu-nos autores califican de arte el manejo adecuadode la información cromatográfica, pues se puedecometer el error de sacar de servicio una unidadque se presume tiene indicios de falla, y compro-bar posteriormente que dicha situación no existía,o dejar en funcionamiento un equipo que va cami-no hacia la falla.

Sin embargo, aquí se exponen algunos de los cri-terios más útiles y prácticos, los cuales puedenser de mucha utilidad en un momento dado, acu-diendo en casos de necesidad a los expertos en lamateria para aclarar cualquier situación, o tomarla más acertada decisión en una determinada con-dición particular.

- Objetivos de una cromatografía de gases di-sueltos, la utilización del análisis de gases disuel-tos se basa en el rompimiento de las moléculas

de hidrocarburos en el aceite, debido a la presen-cia de alguna falla de tipo térmico o eléctrico. Losgases producidos por este rompimiento pueden serdetectados y analizados en una muestra de acei-te. De esta manera fallas como la ionización, arcoeléctrico, sobrecalentamiento y pirólisis de la ce-lulosa pueden ser detectadas con anterioridad aotros síntomas.

Con base en lo anterior, los principales objetivosdel uso de esta técnica son:

- Monitorear los transformadores en servicio y ob-tener un aviso anticipado de una falla.

- Supervisar una unidad en operación que se pre-sume tiene una falla incipiente hasta sacarla deservicio para su reparación o reemplazo.

- Indicar la naturaleza y localización de la falla.

- Asegurarse que un transformador recientementeadquirido no presente ningún tipo de falla duranteel período de garantía.

- Tipos de Gases que se analizan, los principa-les gases disueltos que se consideran en un aná-lisis cromatográfico son:

Hidrógeno : H2

Oxígeno + Argón : O2 + A

Nitrógeno : N2

Monóxido de Carbono : CO



Metano : CH4

Dióxido de carbono : CO2

Etileno : C2H

4

Etano : C2H

6

Acetileno : C2H

2

La unidad de medida son las partes por millón(ppm), o sea un (1) centímetro cúbico de gas di-suelto en 104 centímetros cúbicos de aceite.

Aunque algunos autores tienen en consideraciónaspectos tales como el tipo de transformador, elvolumen de aceite, etc., se han establecido algu-nos límites o niveles de seguridad aceptables, loscuales se resumen en la tabla que a continuaciónse presenta.

LIMITES PERMISIBLES DE CONCEN-TRACION DE GASES DISUELTOSGAS CONCENTRACION DISUELTA (PPM)

H2 Menos de 20N + 50

CH4 Menos de 20N + 50

C2H6 Menos de 20N + 50

C2H4 Menos de 20N +50

C2H2 Menos de 5N + 10

CO Menos de 25N + 500

CO2 Menos de 100N + 1500

TGC Menos de 110N + 710

TGC : Total de Gases Combustibles presentes enel aceite.

N : Número de años en servicio

En transformadores de potencia se consideran ni-veles serios de seguridad cuando se llega a valo-res entre 5 y 10 veces más altos que los datos dela tabla.

Para transformadores de medida cuando están en-tre 10 y 50 veces.

- Velocidad de Generación de Gases, este esuno de los criterios de apoyo más importantes yútiles para definir con alguna certeza la seriedadde una falla. La tabla que aparece a continuaciónmuestra los valores de velocidad de generación degases para condiciones normales y para condicio-nes de cuidado.

VELOCIDAD DE GENERACION DE GASESGAS VEL. NORMAL LIMITE DE ACCION

H2

Menos de 5 cc/día Más de 100 cc/día

CH4


C2H

6Menos de 2 cc/día Más de 300 cc/día

C2H


C2H




CO Menos de 100 cc/día Más de 500 cc/día

CO2


Los gases disueltos en el aceite son extraídos pormedio del vacío. Los requerimientos de la metodo-logía de extracción deben cumplir que:

- El equipo sea capaz de extraer al menos el 97%de los gases disueltos.

- El equipo evite que los gases extraídos se disuel-van nuevamente en el aceite.

- El equipo suministre un vacío estricto.

En el caso de una extracción completa los resul-tados del análisis de gases podrán relacionarsedirectamente con la cantidad de gases contenidaen el transformador.

Diferentes tipos de equipos son utilizados para laextracción de los gases, entre los cuales se tie-nen: Extractor de gas tipo torricelly, cuya granventaja es la simplicidad de su construcción perosu capacidad de extracción es muy baja; elextractor de gas tipo bomba toepler, que tienela mayor eficiencia en la extracción de gases perosu complicada estructura y el manejo de un granvolumen de cristalería de laboratorio lo hacen soloaplicable en procesos que requieran alta precisión;y el extractor de gas tipo burbujeo, que tienesu principal ventaja en la poca manipulación de lamuestra y la disposición inmediata de los gasesextraídos, a través de una conexión permanente alcromatógrafo de gases. El extractor tipo burbujeo

también presenta una mayor capacidad de extrac-ción de gases que el tipo torricelly pero ligeramen-te inferior al tipo bomba toepler.

Extractor de gas tipo TorricellyA conexión a bomba de vacío y a muestreo de gasB indicador de gas (bureta)C tubo de desgasificaciónD tubo correctorE depósito de mercurio



Extractor de gas tipo burbujeoA colector de gasB cámara de burbujeoC agitador magnéticoD cilindro de gasE regulador de flujo

Extractor de gas tipo bomba ToeplerA indicador de nivel de aceite (bureta)B cámara de desgasificaciónC bomba de mercurioD bomba ToeplerE tubo conector de gasF indicador de gas (bureta)G serpentín probador de gasM manómetro de mercurioS agitador magnéticoV bomba de vacío



Tal como se aprecia en la figura, el extractor tipoburbujeo se encuentra constituido por una cámarade burbujeo donde es depositado el aceite directa-mente de la botella de muestreo. En esta cámarala muestra de aceite es sometida a un burbujeocontinuo de un gas inerte en tal forma que ocasio-na la liberación de los gases disueltos en el acei-te. Estos gases son posteriormente recolectadosy medidos en el cromatógrafo.

Definición del tipo de falla

Antes de avanzar en la definición del diagnósticoes importante verificar el nivel de seguridad tenien-do en cuenta el valor de TGC (total de gases com-bustibles).

En general se pueden agrupar las fallas en dosclases principales:

1. Fallas térmicas

2. Fallas eléctricas

Existen varios métodos para determinar el tipo defalla que se puede estar presentando. Vamos areseñar tres de los principales, los cuales se com-plementan entre sí, ellos son:

- Método del gas característico: Se basa enanálisis y pruebas realizadas con transformadoresfallados, y en simulaciones de laboratorio. La pre-sencia predominante de un gas (gas característi-co) es un indicador del tipo de falla, térmica(sobrecalentamiento del papel o del aceite), o eléc-trica (arco eléctrico o efecto corona).

Sobrecalentamiento del aceite:Los productos de descomposición incluyenEtileno (C

2H

4), Acetileno (C

2H

2) y Metano (CH

4),

junto con Etano (C2H

6) y trazas de los demás

gases.El gas característico es el Etileno. La figura si-guiente ilustra esta condición.

Sobrecalentamiento del papel:

Cuando ocurre esta falla se desprenden grandescantidades de monóxido y dióxido de carbono.Cuando la falla involucra una estructura impregna-da de aceite se detecta también la presencia deMetano y Etileno.

Si tenemos en cuenta que la celulosa se carboni-za completamente a 150oC, no es sorprendenteencontrar cierta degradación que tiene lugar a latemperatura de operación normal del transforma-

70

60

50

40

30

20

10

0CO H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2

% C

ombu

stib

les



dor. Esta degradación conduce a un incrementoen la rata de producción de CO y CO

2 pero la rela-

ción

CO/CO2 se mantiene en una estrecha banda entre

0,1 y 0,3. Un sobrecalentamiento prolongado tien-de a incrementar la mencionada relación, por tan-to, niveles altos de los gases característicos acom-pañados de una alta relación CO/CO

2 es un sínto-

ma evidente de que la celulosa estásobrecalentada.

El gas característico es el monóxido de carbono(CO).

encontrará también CO y CO2.

El gas característico es el Acetileno (C2H

2).

Arco Interno:Cuando se presenta este tipo de falla se generangrandes cantidades de Hidrógeno y Acetileno, concantidades menores de Metano y Etileno. Comose dijo antes, si la celulosa está comprometida se

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10


% C

ombu

stib

les

Efecto Corona:

Descargas eléctricas de baja energía producennormalmente Hidrógeno y Metano, con pequeñascantidades de Etano y Etileno. Cantidades com-parables de CO y CO

2 pueden aparecer por des-

cargas en la celulosa.

En algunos casos, cantidades significativas de Hi-drógeno se forman por la presencia excesiva deagua en áreas críticas del transformador.

El gas característico es el Hidrógeno (H2).

Como se puede concluir fácilmente de las figuras,cuando se tienen fallas de tipo eléctrico (arco oefecto corona), siempre está presente el Hidróge-no. Este es un gas muy peligroso ya que puede

70

60

50

40

30

20

10


% C

ombu

stib

les



conducir a la explosión del transformador.

El cuadro siguiente es un resumen o guía de losgases indicadores de fallas térmica o eléctrica enel transformador.

El cuadro siguiente es un resumen o guía de losgases indicadores de fallas térmica o eléctrica enel transformador

Algunos métodos consideran que no siempre lasola presencia de los gases claves o característi-cos son suficientes para determinar la gestaciónde una determinada falla en los equipos, sino queasocian la posible falla con la relación de los volú-menes de los gases producidos en el transforma-dor, por ejemplo, etano/etileno, hidrógeno/acetile-no, etc. Cabe destacar que su aplicación es me-nos frecuente y solo los vamos a mencionar:

a. Método de las relaciones de dornenburg.

b. Método de las relaciones de Rogers.

Es necesario enfatizar que las solas relaciones degases no pueden ser usadas como único criteriopara evaluar la condición del transformador puestoque ellas no contienen la información sobre la se-veridad de la falla. Se requiere entonces tener encuenta otras consideraciones tales como el TGC,la velocidad de generación de gases, etc.

Para una adecuada interpretación de un reportecromatográfico y, como guía de acción, se reco-mienda seguir el siguiente diagrama de flujo.

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10


% C

ombu

stib

les

INDICADORMonóxido de CarbonoDióxido de Carbono

Hidrógeno

MetanoEtanoEtileno

Hidrógeno

AcetilenoHidrógeno

SIMBOLOCOCO2

H2

CH4

C2H6

C2H4

H2

C2H2

H2

TIPO DE DETERIOROEnvejecimiento del papel

Corona en el papel

Corona en el aceite

Descomposición térmicadel Aceite a

temperaturasmenores de 250oC

Arco eléctrico através del Aceite

GUIA DE INDICADORES DE DETERIORACION



COMPARE LOS VALORES EN PPMCON LOS DE LA TABLA

VALORES MENORESQUE TABLA

TRANSFORMADORNORMAL

FRECUENCIA NORMALDE MUESTREO

UNO O MAS VALORES MAYORESQUE LOS DE LA TABLA

(Ignore CO Y CO2)

CALCULE LA VELOCIDAD DEGENERACION DE GASES SEGÚN LA

TABLA

MAS DE10 VECES

MAS DE5 VECES

REPITA MUESTRAEN

2 SEMANAS

REPITA MUESTRAEN

6 SEMANAS

SI VELOCIDAD SIGNIFICATIVA,CALCULE LAS RAZONES Y ESTABLEZCA

EL TIPO DE FALLA

VALORES CO Y CO2MAYORES QUE TABLA

REPORTE NORMALIDAD

PUEDE INDICARSOBRECALENTAMIENTO

NO SERIO. REPITAMUESTRA AL MENOS

1 VEZ/AÑO



De acuerdo con los resultados obtenidos duranteel programa periódico de inspecciones, queinvolucra evaluaciones tanto para el aceite comopara el transformador, es posible adoptar una delas siguientes alternativas con el objetivo de pro-longar el tiempo de servicio de ambos elementos:

1. Secado del aceite.

2. Reacondicionamiento del aceite.

3. Cambio del aceite.

4. Secado del sistema dieléctrico.

5. Eliminación del lodo depositado en el transfor-mador.

6. Limpieza y reparación del transformador, ope-ración que incluye el desembaulado del equipo.

Para nuestro campo de acción nos ocuparemosde las cinco primeras operaciones, ya que en laúltima se incluyen actividades que escapan al pro-pósito de este trabajo.

Secado del aceite:El secado del aceite se recomienda cada vez quesu rigidez dieléctrica ha bajado a un nivel igual omenor que el voltaje de diseño del transformador.Por lo general, la humedad en el aceite es unacausa frecuente de recalentamiento del equipodonde se utiliza, lo cual a su vez favorece la fija-ción o disolución de humedad atmosférica en elaceite, pues como se sabe la solubilidad del aguaen el aceite aumenta con la temperatura.

El secado del aceite puede hacerse mediante lasoperaciones convencionales siguientes:

a. La filtración del aceite húmedo a través de unmedio secante o hidrófilo.

b. La evaporación al vacío del agua contenida en elaceite.

c. La combinación de (a) más la evaporación alvacío del aceite filtrado.

La filtración del aceite a través de un medio secan-te (papel seco o arcilla activada) no sólo disminu-ye la cantidad de humedad contenida en el aceite(disuelta o suspendida) sino que también eliminalas partículas sólidas de lodo suspendidas en él,con lo cual se disminuye considerablemente elgrado de acidez del aceite. No obstante, el gradode secado obtenido con estos procesos de filtra-ción dependerá en gran medida de la humedad re-lativa originalmente contenida en el medio secanteutilizado. Un control continuo del contenido de aguadel aceite a la salida es muy útil para verificar laeficiencia del proceso.

Uno de los equipos ampliamente utilizados en lafiltración del aceite es el filtro prensa, conformadopor una serie de placas de papel secante, a travésde las cuales se hace circular el aceite repetida-mente hasta reducir su nivel de humedad a valoresaceptables. Mediante este método se pueden al-canzar niveles mínimos hasta de 30 ppm.

Otro método generalizado y eficiente para elimi-nar la humedad contenida en el aceite dieléctrico



consiste en una evaporación o deshidratación alvacío y a moderadas temperaturas. Con este mé-todo la humedad se reduce a niveles más bajosque los obtenidos con los procesos de filtración,por ejemplo hasta 15 ppm, pero no se logra elimi-nar los sólidos suspendidos en el aceite.

Por tal razón, si el aceite contiene materias sóli-das se aconseja filtrarlo antes de tratarlo en vacío.

El tratamiento al vacío y a alta temperatura de losaceites minerales inhibidos puede llegar a eliminarparcialmente los inhibidores de oxidación común-mente utilizados, di-iso-butil-para-cresol y el di-iso-butil-fenol, que son más volátiles que el aceite mi-neral.

Como elemento de precaución y guía para usareste método, se presenta el cuadro siguiente, don-de se indican las condiciones de temperatura ypresión, que pueden ser las más apropiadas parala mayor parte de los tratamientos de aceites mi-nerales inhibidos.

TEMPERATURA (oC) PRESION DE VACIO (Pa)

40 5

50 10

60 20

70 40

80 100

Reacondicionamiento o Regeneración delaceite:

Si además de una baja rigidez dieléctrica, se ob-serva un alto número de neutralización (0,3 o más)y una baja tensión interfacial (20 o menos), el aceitedebe ser tratado hasta obtener valores permisiblespara la operación normal del equipo.

El reacondicionamiento del aceite debe restable-cer el factor de potencia a un valor

que en ningún caso debería ser mayor de 0,3 a100 oC. Una guía práctica y rápida para saber si elaceite debe ser reacondicionado, es cuando elcolor, medido mediante el método ASTM D-1500,es igual o mayor de 2,5.

La regeneración del aceite busca eliminar de éste,por medios químicos y absorbentes, los agentescontaminantes ácidos, los lodos y, en general, losproductos de degradación, con el fin de obtener unaceite en el cual la mayoría de sus característicassean similares a las del aceite nuevo.

Proceso por Absorción:El material más utilizado y por otra parte el menoscostoso es la tierra “fuller", que es una arcilla na-tural. Generalmente, la regeneración se efectúamediante uno de los dos métodos siguientes:

- Filtrar a través de un lecho de arcilla, ya sea porgravedad o bajo presión.

- Poner en contacto, a temperatura elevada, el acei-te con la arcilla finamente dividida.



El principio general de la filtración bajopresión es similar al de la filtración porgravedad excepto que se utiliza unabomba para hacer circular el aceite através de la arcilla. Los equipos em-pleados para tal fin pueden tratar gran-des volúmenes de aceite en un tiem-po relativamente corto y funcionan for-zando a pasar el aceite a través de unlecho de arcilla de poco espesor (pro-fundidad), a una presión aproximadade 400 KN/m2, en un tiempo de con-tacto bastante corto.

Como la cantidad de arcilla es pocarespecto a la cantidad de aceite, laarcilla debe ser reemplazada frecuen-temente.

La filtración por gravedad utiliza la fuer-za de gravedad o la presiónhidrostática de una columna de acei-te, para hacer pasar el aceite a travésde una columna de arcilla. La figurarepresenta esquemáticamente un sis-tema tipo de filtración por gravedad.El tanque superior es utilizado comorecipiente del aceite usado, el de lamitad como filtro que contiene la tie-rra fuller y el tanque inferior como cá-mara de mezcla para el aceite filtra-do, con el fin de obtener un productocon características uniformes despuésdel filtrado.

3

1

10

3

6

2

11

7

8

9

3

410

5

1. Cuba de almacenamiento del aceite usado2. Aceite3. Abertura de inspección4. Agitador5. Mezclador y cuba almac. del aceite tratado6. Válvula con flotador7. Lecho de arcilla8. Tejido filtrante9. Rejilla soporte10. Válvula11. Filtro a tierra fuller



El tratamiento es controlado midiendo, periódica-mente, la acidez y la tensión interfacial. Medianteeste método el aceite puede ser tratado hasta lo-grar el grado de pureza deseado. En una instala-ción como la mostrada en la figura el flujo es lento,aproximadamente 400 litros por hora por metrocuadrado de la sustancia filtrante. Como resulta-do de la baja tasa de flujo se tiene un tiempo decontacto relativamente largo, lo cual garantiza unaeficiente utilización de la arcilla.

En el proceso por contacto para la regeneraciónde aceite, se usa también tierra fuller con unagranulometría de 77/cm y 96/cm y temperaturasde operación relativamente altas, por lo general de60oC y 70oC. Este proceso optimiza el uso de latierra y proporciona un producto uniforme.

El grado de regeneración depende de la cantidadde tierra usada, lo que se determina mediante unanálisis del estado de deterioro del aceite.

Normalmente, se introducen el aceite y la tierrafuller en una cámara mezcladora caliente. La mez-cla se agita al mismo tiempo que se calienta has-ta la temperatura deseada. Luego, el aceite estransferido a un tanque antes de ser bombeado através de un filtro especialmente diseñado para re-tener la tierra. Una gran parte del aceite retenidoen la tierra es recuperado aplicando aire comprimi-do al filtro.

La selección de un método de regeneración quese revele como el más práctico y económico paraun sistema dado depende de la situación y carac-terística geográfica donde se encuentra la red, delos dispositivos existentes para efectuar el trata-miento, de las características de los diferentes ti-pos de equipos de regeneración y de los métodosdescritos anteriormente.

Independientemente del tipo de regeneración porarcilla utilizado es conveniente prever dos opera-ciones auxiliares al tratamiento:

a. Eliminar el agua libre del aceite antes que ésteentre en contacto con la arcilla, para evitar hume-decerla y causar un bloqueo parcial o posiblementetotal de la arcilla, lo que obligaría a deshacerse deese lote de material secante.

b. Es conveniente que el aceite que sale delregenerador a la arcilla pasé a través de undeshidratador automático herméticamente cerra-do para evitar la presencia de agua en el productofinal. Esto es particularmente cierto, cuando el acei-te circula dentro del transformador y, absolutamente0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

NUMERO DE NEUTRALIZACION DEL ACEITE A TRATAR

AR

CIL

LA A

CT

IVA

DA

Kg

/Litr

o

No

DE

NE

UT

RA

LIZ

AC

ION

DE

SE

AD

O

1.00

0.80

0.600.50

0.40

0.30

0.200.15

0.10

0.05



indispensable, si la regeneración se efectúa en elmomento en que el transformador esté energizado.

Existen otros métodos de regeneración conocidos,como es la regeneración por fosfato trisódico, porcarbón activado y silicato de sodio y también, lafiltración por termosifón mediante derivación estan-do el transformador en servicio.

Cambio del aceite:

Esta decisión debe adoptarse cuando no se logra,con la regeneración del aceite, restablecer el valorde sus propiedades a valores permisibles por lanorma ASTM.

Las normas que han establecido la mayoría de losusuarios contemplan los siguientes parámetros ysus límites:

Para equipos que operan por debajo de 50 kV:

En estos casos el aceite debe descartarse cuan-do, por lo menos, una de las siguientes pruebassobrepasa los valores que se indican a continua-ción:

Para equipos que operan por encima de 50 kV:

En estos casos el aceite debe descartarse cuan-do, por lo menos, una de las siguientes pruebassobrepasa los valores que se indican a continua-ción:

a.Color, ASTM D1500 5 Máx.b.Acidez total, ASTM D974 0,7 mgKOH/g Máx.c.Factor de potencia 60 Hz/100oC ASTM D924 0,3% Máx.d.Contenido de agua, ASTM D1315 55 ppm Máx.e.Tensión interfacial, ASTM D971 15 dinas/cm Min.

Color,ASTM D1500 3 Máx.

Acidez total,ASTM D974 0,25 mgKOH/g Máx.

Factor de potencia 60 Hz/100oCASTM D924 0,3% Máx.

Contenido de agua,ASTM D1315 30 ppm Máx.

Tensión interfacial,ASTM D971 20 dinas/cm2 Min.

A.

B.

C.

D.

E.

Si consideramos los conceptos discutidos previa-mente, se deduce que el cambio de aceite no ayu-da mucho en el mantenimiento preventivo del trans-formador, ya que no disminuye en forma significa-tiva las cantidades de agua y lodo que pudieranexistir en su interior. El cambio de aceite sólo sejustifica cuando dicha operación va acompañadade un “flushing”o lavado con aceite nuevo a altatemperatura, con lo cual se eliminaría parte del aguay del lodo contenido en el equipo.

En efecto, cuando el nivel de degradación del acei-te es muy avanzado, es decir cuando ya el lodo hacomenzado a precipitarse en el interior del equipo,y/o cuando la celulosa ha logrado acumular una



considerable cantidad de agua, el sólo cambio deaceite no modifica mucho la condición del trans-formador, particularmente porque el 99,75% delagua contenida en el equipo se encuentra disueltaen la celulosa del papel dieléctrico.

De cualquier manera, durante el cambio del aceitede un transformador es oportuno tener en cuentalo siguiente:

a. Drenar al máximo el aceite contenido en el equi-po.

b. Procurar que el cambio de aceite se lleve a caboen un ambiente seco o de baja humedad relativa.La temperatura del aceite debe ser lo más cerca-na a la del ambiente, pues si es inferior, el aceitecondensará en su seno la humedad ambiental, ysi es superior, tiende a saturarse con ella.

c. Evitar la exposición prolongada del núcleo deltransformador al aire húmedo o a cualquier otrogas con una humedad relativa igual o mayor al 85%.En tal sentido conviene mencionar que esa expo-sición al aire húmedo debería mantenerse entrelos límites indicados abajo, a fin de evitar que elpapel y la madera que forman parte del núcleo deltransformador fijen la humedad contenida en el aire.

Secado del sistema dieléctrico:

Esta operación consiste básicamente en repetir,las veces que se requiera, el secado del aceitecon temperaturas moderadas y alto vacío.

Si el aceite seco se bombea a un transformadorque tiene el núcleo húmedo, al estar en contactocon la humedad se saturará nuevamente con agua,retirándola del núcleo. El número de veces quehay que circular el aceite a través del transforma-dor depende de la cantidad de humedad contenidaen su núcleo y también de la temperatura del acei-te que se circula. Es decir, mientras más seco ymás caliente esté el aceite será mayor la cantidadde agua extraída a cada paso.

La operación se repite hasta que el contenido dehumedad del aceite que entra y sale del transfor-mador es más o menos la misma, o sea haya al-canzado el grado de humedad deseado.

MAXIMA EXPOSICION DE UN NUCLEO DE UNTRANSFORMADOR AL AIRE HUMEDO

CAPACIDAD DEL HUMEDAD RELATIVA DEL AIRETRANSFORMADOR MENOS DE 85 MAS DE 85%

Menos de 50kV 30 horas 25 horas50-125 kV 25 15126-250 kV 15 10251-500 kV 10 8

Más de 500 kV 8 5



Es bueno recordar que el aceite no debe calentar-se por encima de 90oC pues de lo contrario se ace-lerará el proceso de oxidación del aceite. Una vezel aceite ha sido utilizado en una operación desecado de un transformador, debe determinárseleel contenido de inhibidor de oxidación (si era unaceite inhibido) y reponerle el que se ha gastado.

En algunas oportunidades se utiliza una carga deaceite nada más para lavar y secar el transforma-dor y, en este caso, el aceite puede calentarse amayores temperaturas (100-120 oC), ya que pos-teriormente el transformador se cargará con aceitenuevo.

Eliminación del lodo del transformador:

Es indudable que la operación más compleja demantenimiento que se puede hacer en un transfor-mador, sin desembaularlo o sacarlo de su caja deprotección, es su limpieza interna, ya que ello in-cluye:

a. El secado y eliminación del lodo suspendido enel aceite.

b. La solubilización en el aceite del lodo deposi-tado en el transformador y su posterior elimina-ción.

Conviene aclarar que tanto ésta, como las demásoperaciones de mantenimiento ya reseñadas, pue-den ser realizadas en el sitio donde se encuentrainstalado el transformador y aún con el equipoenergizado. Una vez que el lodo empieza a depo-sitarse en las partes energizadas del transforma-

dor, ya no es posible removerlo sino mediante larecirculación de aceite caliente a través de su nú-cleo o desembaulando el equipo y lavándolo conun solvente adecuado.

En el diagrama siguiente se ilustra una planta demantenimiento compacta para limpieza interna detransformadores, que incluye: Bomba derecirculación, calentador, secador al vacío, filtrosde arcilla o cualquier otro material absorbente, do-sificador de inhibidor, filtro micrométrico, tanqueauxiliar, mangueras flexibles y todos los instrumen-tos de indicación, regulación y análisis necesariospara vigilar o verificar la operación.

Para ajustar la temperatura de operación de la plan-ta de tratamiento es muy importante conocer elpunto de anilina del aceite que se utilizó para elllenado del transformador, ya que dicha variableindica la temperatura a la que el lodo depositadoen el transformador se hace soluble en el aceite.

Si recordamos, por definición, el punto de anilinade un aceite dieléctrico es la temperatura a la cualiguales volúmenes de aceite y anilina se hacencompletamente solubles el uno en la otra, o vice-versa.

La anilina, las resinas y, por lo tanto, los lodos quese forman de la degradación u oxidación de loshidrocarburos, tienen una solubilidad muy seme-jante frente al aceite, de lo cual se deduce quepara disolver los lodos depositados en el transfor-mador hay que calentar el aceite por encima de supunto de anilina.



MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA

FILTROPARA

SOLIDOS

BOMBA DE ENTRADA

CALENTADOR

ENTRADA

FILTROS DEARCILLA

SECADORAL VACIO

BOMBA DE VACIO

BOMBA DE SALIDA

INHIBIDOR

FILTROMICROMETRICO

A BC

TRANSFORMADOR PLANTA DE TRATAMIENTO



Sección TresLUBRICANTES SHELL PARA

TRANSFORMADORES

Shell Diala

La familia Shell Diala son aceites dieléctricos conexcelentes propiedades de estabilidad a la oxida-ción, para aplicaciones en donde se requiere unarápida transmisión de calor.

Su campo de aplicación es, principalmente, entransformadores de potencia y distribución, perotambién pueden ser usados en interruptores depotencia en baño de aceite, equipos de rayos x,condensadores, y en general todo sistema querequiera el empleo de aceites dieléctricos.

La familia Shell Diala está conformada por losaceites Shell Diala A y Shell Diala AX. Poseenbuenas propiedades refrigerantes debido a su bajaviscosidad, lo cual facilita la disipación del calorgenerado en los transformadores. Además, tienenexcelente estabilidad química y a la oxidación,permitiendo amplios períodos de funcionamientodebido a su resistencia a la formación de lodos yácidos.

Un aspecto importante es que los aceites ShellDiala están libres de PCB (polyclorinadosBifenilos), elemento altamente tóxico y contami-nante al medio ambiente.

Los aceites Shell Diala cumplen y exceden los

requerimientos de la norma ANSI/ASTM 3487, enla que se especifican dos tipos de aceite denomi-nados tipo I y tipo II.

Shell Diala A es un aceite tipo I que posee exce-lentes propiedades naturales contra la oxidación,otorgándole un desempeño excepcional en equi-pos que no requieren aceites inhibidos. Para con-diciones más severas, que requieren una mayorresistencia a la oxidación, se recomiendan losaceites tipo II, tal como Shell Diala AX que con-tiene aprox. un 0.2% en peso de aditivo inhibidor yen ningún caso más del 0.3 %.

La tabla muestra las cifras típicas de los aceitesShell Diala A y AX.



CIFRAS TIPICAS SHELL DIALA

PRUEBAS METODO ASTM A A X

Densidad @ 15oC, Kg/l D-1298 0.885 0.885Viscosidad @ 40oC, cSt. D-445 9.7 9.7Viscosidad @ 100oC, cSt. D-445 2.3 2.3Punto de inflamación (Copa abierta),oC D-92 148 148Punto de fluidez,oC D-97 -50 -50Punto de anilina,oC D-611 74 74Tensión interfacial @ 25oC, Dinas/cm D-971 46 46Tensión de impulso, *Kv D-3300 186 186Tendencia formación de gases. Microl/min 80oC D-2300B 15.6 9.9Valor de neutralización, mg KOH/g D-974 0.01 0.01Lodos a las 164 h, %peso, máx. D-2440 0.2 0.2Rigidez dieléctrica*, Kv D-1816 >56 >56Factor de potencia a 60 Hz. @ 25oC D-924 0.01 0.01Factor de potencia a 60 Hz. @ 100oC D-924 0.07 0.07



SUPERIORIDAD REGIONAL DECALIDAD SHELL DIALA A Y SHELL

DIALA AX / BENCH MARKING

Realizado el sondeo de mercado de los aceitesdieléctricos disponibles en el área del norte desuramérica se encontró que los aceites Shell DialaA y Shell Diala AX superan los sustitutos comer-cializados por la competencia y por ende garanti-zando un mayor confiabilidad de operación ymantenibilidad de los equipos eléctricos en todoslos especificaciones técnicas en general, perodestacandose las siguientes:

Punto de anilina, oC ASTM D-611 =74: Este valorgarantiza que el aceite puede ser mantenido o pro-cesado por los equipos auxiliares de transforma-dores sin comprometer la pirolisis del papel quese encuentra dentro de los mismos, frente a losaceites de la competencia cuyos valores de puntode anilina son mayores a 80°C.

Tensión de impulso, *Kv ASTM D-3300=186:Mayor a la de los aceites de la competencia quese encuentra por el límite máximo de 165°C, loanterior permite al transformador mayor resisten-cia a la inducción de arco eléctrico por descargaseléctricas bajo condiciones de tormenta.

Tendencia formación de gases. Microl/min80oC ASTM D-2300B=15.6(Shell Diala A) =9.9(Shell Diala AX): Es muy inferior a la reportada frentea las pruebas de la Doble Eng/USA, por parte de

los aceites no provenientes de la refinación de loscrudos WTI, especialmente obtenidos en la zonasur de los EEUU, los cuales arrojan cifras riesgozasde formación de gases potencialmente explosivosarriba de valores de 27.



Sección Cuatro

MANEJO DE ACEITES DIELECTRICOS

Con el fin de asegurar un servicio satisfactorio, esesencial tomar un máximo de precauciones tantoen la manipulación, envase y almacenamiento delaceite dieléctrico como durante su transvase a losequipos. Igualmente, se requiere tener un máximocuidado en el momento de la toma de muestra delaceite usado, pues cualquier contaminación, par-ticularmente con humedad del medio ambiente,puede conducir a diagnósticos erróneos sobre lacondición del aceite.

Precauciones en la Refinación

Aunque el agua es el contaminante más común,no es el único. El polvo presente en el ambiente yotras impurezas, también afectan a las propieda-des eléctricas de los aceites. Reconociendo laextrema importancia de la pureza, los fabricantesdeben hacer todo lo posible por producir y entregara los usuarios aceites aislantes que estén secosy limpios.

Como paso final en su proceso de manufactura, elaceite se hace circular a través de filtros especia-les para remover las posibles cantidades de agualibre o disuelta. La deshidratación o secado esseguida por la transferencia del aceite a tanquesespeciales que no solo deben estar limpios y se-cos, sino que están dedicados exclusivamente al

servicio de almacenamiento de aceites aislantes ,como precaución adicional para evitar una posiblecontaminación.

Precauciones en el Almacenamiento

No solo en el almacenamiento sino en el transpor-te de estos aceites, la limpieza de carros-tanque ytambores es mantenida cuidadosamente, y enambos casos, no son llenados durante tiempo llu-vioso o en que la humedad sea muy alta. Los tan-ques y los tambores son cerrados herméticamen-te para minimizar la entrada del aire.

El agua es el contaminante más común y uno delos más indeseables. Puede penetrar un tambor orecipiente donde se envase el aceite a través de lamás mínima abertura o mediante el proceso nor-mal de respiración causado por la expansión ycontracción del aire en el recipiente mismo. Esteaire, en pequeñas o grandes cantidades, se en-cuentra en la parte superior de cualquier recipientey durante el tiempo frío del día, tiende a contraerseaspirando aire adicional a través de cualquier co-nexión o tapa que no esté herméticamente sella-do. Al mismo tiempo, la baja temperatura puedecausar que la humedad se condense, formándosegóticas de agua que contaminen el aceite. Des-pués, cuando la temperatura ambiente aumentatambién se incrementa la temperatura y la presióndel aire dentro del recipiente, siendo expulsado delmismo y dando a lugar a que una nueva carga deaire húmedo ingrese al recipiente tan pronto la tem-peratura vuelve a descender.



Los aceites dieléctricos envasados en tamboresdeben ser almacenados bajo techo donde no es-tén expuestos a la inclemencia del tiempo y a cam-bios de temperatura. Los tambores deben ubicar-se en un nivel superior al del piso y es convenientecolocarlos en posición vertical pero invertidos, detal manera que la tapa siempre quede en la parteinferior, cubierta de aceite, para que la presión ejer-cida por el fluido sobre la tapa impida el ingreso deaire o agua a través de ésta. Sin embargo, el alma-cenamiento en tambores no siempre es satisfac-torio, particularmente cuando estos han sufridogolpes, choques u otros desgastes durante el al-macenamiento o transporte.

Aunque se hayan tomado todas las precaucionesnecesarias para garantizar la entrega de un aceitelimpio y seco, es fundamental que igual o mayorcuidado se tenga durante la descarga del produc-to.

Si el aceite dieléctrico se entrega a granel,los pri-meros 10 galones, más o menos, que se saquendel fondo del compartimento (carro-tanque) debeneliminarse. Si alguna contaminación ocurre duran-te el transporte, esta es la porción que puede con-tener agua y su eliminación es una buena inver-sión para mantener la calidad.

Solamente líneas cortas y limpias deben usarsepara mover el aceite al tanque de almacenamien-to. Ni líneas ni tanques deben ser usados para otrospropósitos y ambos deben mantenerse bajo rigu-rosas condiciones de limpieza. Los tanques dealmacenamiento deben poseer líneas de venteo con

filtros que eviten la entrada de humedad y otroscontaminantes.

Precauciones durante el llenado

En el llenado de transformadores y otros equiposeléctricos, los interiores deben ser inspecciona-dos para verificar que estén limpios y secos. Paraexcluir aire y humedad, generalmente, los trans-formadores grandes, se ponen bajo vacío, o secargan con gas seco e inerte antes de llenarloscon aceite. La operación de eliminar el aire y lahumedad a menudo se continúa con un ligero ca-lentamiento del aceite antes de aplicarlo.Despuésde llenado, el aceite puede sellarse en el espaciolibre con un gas inerte o en la respiración del trans-formador se puede colocar un desecante para se-car cualquier cantidad de aire que pueda entrar alespacio libre que haya entre el aceite y la partesuperior del condensador. Se recomienda insisten-temente que el aceite se filtre durante la transfe-rencia de un tanque o un tambor al equipo eléctri-co.

Precauciones durante el servicio

Aún en las unidades selladas, la probabilidad decontaminación no se elimina por completo. Apartede que el polvo y el agua disminuyen las propieda-des eléctricas, el contacto con el aire tiende a de-gradar las propiedades físicas del aceite. Si recor-damos, la presencia del aire causa la oxidación,especialmente a temperaturas altas, y la oxida-ción es responsable de la formación de lodos queinterfieren con la disipación del calor, reduciendo



la eficiencia del equipo al incrementarse las pérdi-das dieléctricas.

Aún cuando la vida de un aceite dieléctrico se con-sidera que dura años, circunstancias imprevistaspueden reducir su vida útil. Por esta razón es con-veniente efectuar análisis al aceite con una frecuen-cia determinada por las condiciones propias delservicio.

TOMA DE MUESTRAS DE ACEITESDIELECTRICOS EN SERVICIO

El propósito de esta sección es presentar un pro-cedimiento razonable para tomar una muestra deaceite dieléctrico. Las siguientes recomendacio-nes no deben considerarse como obligatorias, sim-plemente sirven como una guía para llevar a caboun programa periódico de muestreo de aceite.

El procedimiento de muestreo comienza con laselección correcta del recipiente donde se recoge-rá la muestra. Este debe estar completamente lim-pio y debe manipularse con extremo cuidado an-tes y después de la toma. Los siguientes tipos derecipientes son considerados como apropiados:}

1. Los envases de vidrio se prefieren sobre cual-quier otro material. Pueden ser transparentes o decolor. En términos generales, los envases de co-lor, tal como el ámbar, deben ser utilizados cuan-do la muestra va a ser expuesta a la luz por algúntiempo, antes que se efectúen las pruebas.

2. Los envases plásticos pueden ser utilizadospero, si la muestra va a ser transportada o expues-

ta al medio ambiente durante algún tiempo, existela probabilidad que se contamine con agua, por elingreso de aire húmedo debido a las contraccio-nes y expansiones del material del envase.

Las tapas de los envases deben ser plásticas, yen lo posible incluir foils de aluminio o estaño. Lossellos de caucho están totalmente prohibidos.

En cuanto a la cantidad de aceite requerida para larealización de las diferentes pruebas, es necesa-rio aclarar que depende de los equipos en los cua-les se van a realizar. Para el caso de los análisisrealizados por Shell Colombia, se requiere un (1)litro. Resulta conveniente que el recipiente se lle-ne completamente de aceite, para evitar cámarasde aire dentro del mismo.

La identificación con los datos completos de lamuestra es esencial para efectuar diagnósticosválidos. La inclusión de datos incompletos o erra-dos pueden conducir a conceptos equivocadossobre el estado del aceite y del equipo, con lasgraves consecuencias ya reseñadas.

Procedimientos y métodos de muestreo

El procedimiento llevado a cabo para tomar lamuestra de aceite, determina la calidad y larepresentatividad de la misma. Por ejemplo, si seva a chequear el factor de potencia o la rigidezdieléctrica del aceite, es crítico evitar cualquiercontaminación o humedad en particular. Esto in-cluye no tomar la muestra cuando la humedad delaire circundante es muy alta, en tiempo lluvioso o



cuando la temperatura del aceite es menor que latemperatura del aire.

Una cantidad de aceite debe ser drenada antes detomar la muestra a evaluar, con el objeto de ase-gurar la eliminación de posible agua acumulada,sedimentos, etc., en la válvula de drenaje y susconexiones. Luego de esto una cantidad de aceitedebe recogerse en el recipiente y usarse para la-varlo. Efectuada esta limpieza, se procede a to-mar la muestra de aceite definitiva y a sellar her-méticamente el recipiente. Como ya se ha men-cionado, la muestra debe ser protegida de la luzhasta que los test sean hechos.

Es claro que la muestra de aceite obtenida debeser representativa del aceite en servicio. Para ellose requiere que sea tomada del punto más bajo enel tanque. En algunas ocasiones, debido a fugasen el equipo es necesario drenar una cantidad con-siderable de aceite antes que una muestra satis-factoria se obtenga para evaluar su rigidezdieléctrica o su factor de potencia. En tales cir-cunstancias, la cantidad drenada y descargadadebería indicarse en los datos de identificación ysolicitud de análisis de laboratorio.

Método de muestreo por jeringa:

Este método es el más adecuado, ya que la mues-tra de aceite no se afecta en forma significativacon los cambios de presión y temperatura, inde-pendiente del medio de transporte utilizado.

El método consiste en el uso de jeringas de vidrio

de aprox. 30 a 50 ml de capacidad con válvulasplásticas de tres vías fijadas en su punta, tal comose ilustra en la figura.

Estas válvulas a pesar de ser removibles se consi-deran parte integral del dispositivo de muestreo.Una segunda válvula idéntica puede ser usada comodispositivo de acople a la válvula de muestreo deltransformador donde se toma la muestra de acei-te.

Una técnica satisfactoria para tomar muestras deaceite libres de burbujas es la indicada esquemá-ticamente en la figura siguiente.



Muestreo por tubería: El método consiste en for-mar con una botella de vidrio transparente de aprox.200 a 300 ml. de capacidad, perforada en sus dosextremos, y con mangueras de polietileno conec-tadas a ella, una tubería que adaptada a la válvulade muestreo del transformador permita el flujo delaceite a través, evitando así él contacto con el airepara obtener una muestra de aceite libre de conta-minación.

La botella de muestreo presenta las siguientesventajas:

Adaptadores

Adaptador

Mangueraplástica

Botella demuestreo

Recipientede los

residuos deaceite



- Evita el contacto o contaminación del aceite conel aire.

- Por su forma no permite la permanencia de bur-bujas dentro de la botella.

- Por su transparencia permite chequear el estadodel aceite dentro de la botella.

- Por su hermeticidad no permite el ingreso de ga-ses a través de sus paredes.

El conjunto conformado por la botella de muestreo,las mangueras y sus respectivas válvulas de sellodeben estar completamente limpias. Después detomada la muestra el conjunto es envuelto conpapel parafinado y acomodado apropiadamente encajas acolchadas para un transporte seguro, aúnpor vías en mal estado.

Las muestras de aceite deben ser tomadas, por logeneral, de la válvula principal de drenaje del trans-formador con el uso de un dispositivo de acople.Cuando un transformador está en operación, elaceite se mantiene en circulación dentro del tan-que a través de los radiadores y los gases genera-dos son difundidos y disueltos de manera unifor-me.

Ahora bien, si el transformador ha permanecidomucho tiempo fuera de servicio, por ejemplo des-pués de una falla, es conveniente tomar las mues-tras de aceite después de diez (10) minutos dehaber colocado en operación las motobombas decirculación forzada o los ventiladores, según el tipo.

Este método es recomendable solo para el análi-sis de equipos que tienen un gran volumen de aceite,tales como los transformadores de potencia.

Mecanizadode Metales

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Diez

CONTENIDO

Sección Uno Cambiando las máquinas herramientas deaceites puros a emulsiones

Disposición de emulsiones usadas

Proceso de disposición

Aspectos de salud e higiene

Conclusiones

Aceites puros para el mecanizado demetales

El corte de metales

Introducción

Teoría del corte de metales

Herramientas de corte

Clasificación de los metales segúnsu maquinabilidad

Sección DosFluidos para el mecanizado de metales

Funciones que deben cumplir

Aceites emulsionables

Propiedades

Efecto de la calidad del agua sobre laemulsión

Preparación de una emulsión

Contenido de aceite de una emulsión

Monitoreo y mantenimiento de unaemulsión en servicio

pH durante el servicio

Contaminación con fugas de aceite(Tramp Oil)

Contaminación con polvo metálico

Contaminación por bacterias y hongos

Métodos para combatir losmicroorganismos

Sección Tres

Superlubricantes Shell para elmecanizado de metales

Aceites emulsionables

Aceites puros

Sección CuatroSelección de un aceite de corte

Propiedad humectante

Propiedades de extrema presión ylubricantes

Acción anticorrosiva sobre lamáquina y la pieza a mecanizar

Tendencia a la formación de humos



Sección Uno

EL CORTE DE METALES

INTRODUCCION

Cuando se mecanizan metales se genera calortanto en el corte como en la fricción de la virutaa lo largo de la herramienta de corte. La tempe-ratura alcanzada depende del balance entre lageneración de calor y su disipación o evacua-ción.

Con los fluidos de corte se disminuye el coefi-ciente de fricción, se alarga la vida útil de laherramienta, se mejora el acabado superficial,se incrementa la producción y se reducen loscostos.

Hay dos tipos base de fluidos de corte, los cua-les se considerarán en detalle en el desarrollodel módulo. Los fluidos miscibles con agua ylos aceites puros son las dos categorías delubricantes para el mecanizado de metales.

Shell dispone de un portafolio de productos quecumplen satisfactoriamente todas las operacio-nes de corte y se cuenta con la tecnología ne-cesaria para cubrir los requerimientos especia-les de un determinado caso.

TEORIA DEL CORTE DE METALES

Los dos principales problemas que se presen-tan en el mecanizado de metales son el calor yel rozamiento; ambos generados durante laoperación.

El calor generado puede provenir de las siguien-tes causas:

a. De la energía procedente de la deformación plástica.

b. Del rozamiento de la viruta arrancada a la pieza, cuando aquella se desliza por la cara frontal de la herramienta.

c. Del rozamiento de la herramienta contra la pieza metálica que se mecaniza.

De estas tres causales de generación de calordurante el mecanizado, la primera es la quemás incidencia tiene, calculándose en las dosterceras partes del calor total.

Herramientas de Corte

La herramienta de corte es muy importante enun trabajo de mecanizado, puesto que si no dael rendimiento adecuado por falta de una buenalubricación y refrigeración, puede ocasionarpérdidas elevadas no sólo por el valor de la he-rramienta que se pueda dañar y que a veces esmuy costosa como en el caso del brochado,sino que hay que agregar el valor de las piezasdefectuosas.



El mayor enemigo de la herramienta es el calorgenerado durante la operación, pues la tempe-ratura más alta tiene lugar alrededor de éstaproduciéndose un reblandecimiento de la he-rramienta que, junto con la abrasión y la fric-ción, pueden destruirla rápidamente.

Esta acción el progresiva pues al ser la herra-mienta más blanda se necesita mayor energíapara realizar el mismo trabajo, y entonces seaumenta la presión de la herramienta sobre lapieza y en consecuencia la temperatura en lazona de corte. En cualquier operación mecáni-ca, para arrancar viruta de un metal por mediode una herramienta de determinada dureza, el98% de la energía consumida se convierte encalor.

Debido al calor generado, la viruta arrancadapor la herramienta se suelda a ella muy cercadel filo cortante, acumulándose en esta zonalas virutas metálicas y constituyendo lo que sedenomina falso filo; que se está formando ydesprendiendo constantemente durante la ope-ración de mecanizado, siendo precisamente unade las funciones del fluido de corte la de con-trolar el crecimiento excesivo del falso filo.

Como la temperatura que se produce en elmecanizado es alta, se van arrancando algu-nas partículas de la herramienta produciendoun pequeñísimo cráter exactamente detrás delfilo cortante. Este cráter que al principio es muypequeño, a medida que avanza la operación vacreciendo hasta alcanzar el filo que se debilitahasta no poder soportar la presión de trabajo yse fractura.

En todo mecanizado, sin importar la dureza dela pieza metálica, al arrancar la viruta se produ-ce una deformación plástica o reblandecimien-to. Este efecto mecánico del material tiene lu-gar en aquella zona de la pieza, anterior a laherramienta de corte que la mecaniza, convir-tiéndose también en calor la energía necesariapara conseguir la deformación plástica, con locual el problema térmico de la operación se in-tensifica aún más.

Para cada herramienta de corte y un materialdeterminado existe siempre una relacióninversamente proporcional entre los caloresgenerados en las operaciones de corte y

HERRAMIENTAVIRUTA

VIRUTA



remoción de la cantidad de viruta, y el ángulode corte de la herramienta. Esta relación estádada por:

Cp=1/a

Donde Cp es el calor producido y a es el ángulo

de corte de la herramienta.

El ángulo está relacionado con el coeficientede rozamiento entre la viruta y la herramientade forma que a mayor ángulo menor rozamien-to y cantidad de calor producido.



CLASIFICACION DE LOS METALESSEGUN SU MAQUINABILIDAD

Los metales se dividen en dos grandes grupos:Ferrosos y no ferrosos.

El grupo de metales de naturaleza ferrosa estáconstituido por aquellos materiales de base hie-rro; o mejor sus aleaciones, pues el hierro purotiene poca aplicación industrial.

Entre estos materiales los más importantesson:

- Hierro fundido (con considerable cantidad de carbono en su composición química).

- El acero al carbono y el de baja aleación.

- Aceros de alta aleació£(e inoxidables, martencíticos y ferríticos.

- Aceros inoxidables austeníticos.

- Aceros al carbono, aceros aleados y aceros rápidos.

Si se trabaja con hierro fundido debe hacerseuna lubricación en seco o utilizar emulsiones,con el inconveniente que se produzcan lodos,lo que obliga a filtrar el fluido de corte con fre-cuencia.

Para los aceros al carbono y de baja aleación

en mecanizados de mediana severidad se pue-de emplear un fluido de corte sin aditivos deextrema presión.

Para los aceros de alta aleación, cuyamaquinabilidad es más elevada, se requiere flui-dos de corte con aditivos de extrema presión.

El grupo de metales de naturaleza no ferrosase subdivide en:

- Cobalto

- Níquel o sus aleacioneS

- Cobre o sus aleaciones

- Latón (Cu-Zn)

- Bronces (Cu-Sn)

- Bronces al silicio

- Aluminio

- Magnesio

El Cobalto es un material difícil de mecanizar ydeben usarse fluidos de corte con aditivos deextrema presión; al igual que para el Níquel ysus aleaciones.

Para materiales de latón de alta maquinabilidad,al igual que para los bronces fosforados se re-quieren aceites de corte emulsionables.



Para los bronces que no son fáciles de meca-nizar, pues sufren los efectos de la deforma-ción plástica, se deben emplear aceites de corteemulsionables con aditivos

E.P. de baja o media actividad.

En el caso de materiales de Cobre y aleacio-nes de Níquel-Plata, se usan aceites ligeros demedia presión.

El Aluminio que posee un coeficiente de dilata-ción térmica muy elevado requiere alta capaci-dad refrigerante del fluido de corte. Lamaquinabilidad del Aluminio es más fácil cuan-do está aleado con Cobre y difícil cuando estáaleado al Silicio.



Sección Dos

FLUIDOS PARA EL MECANIZADO DEMETALES

FUNCIONES QUE DEBEN CUMPLIR

Lubricar

Una buena lubricación reduce la fricción de lassuperficies en contacto lo que significa un aho-rro en el consumo de energía y una menor ge-neración de calor. Por otro lado, se elimina elpeligro de fusión de las virutas evitando la sol-dadura de las mismas a la herramienta y a lapieza en elaboración.

Refrigerar

El enfriamiento de las superficies en contactoconserva el templado de la herramienta prolon-gando su vida y haciendo más duradero su filo.Se reduce la dilatación volumétrica de las ma-sas lo que permite trabajar con tolerancias másestrictas y mayores velocidades de giro y avan-ce.

Limpiar

Removiendo las virutas de metal, limaduras,etc., de la zona de ataque se consigue un me-jor acabado de las superficies.

Aumentar la producción

Dado que se reducen los períodos improducti-vos y además permiten mayores velocidadesde giro y avance se disminuyen los tiempos deproceso.



ACEITES EMULSIONABLES

Las emulsiones que trataremos en este módu-lo son aceite en agua. Estas emulsiones con-sisten esencialmente de un pequeño porcenta-je de aceite emulsificable concentrado (menoral 5% ) disuelto en un volumen dado de agua.El aceite emulsificable usualmente está com-puesto de una base mineral, aditivoemulsificador y otros elementos que le aporta-rán características de inhibición de herrumbrey corrosión, resistencia a la formación de es-puma, y en algunos casos especiales, com-portamiento de extrema presión.

Biocidas son también adicionados para preve-nir y controlar el crecimiento de hongos y bac-terias que degradan la emulsión y son causan-tes de enfermedades de la piel.

El hecho que estas emulsiones estén princi-palmente constituidas por agua, ofrece la ven-taja de un alto poder refrigerante.

Al mismo tiempo, la presencia de aceite mine-ral, aditivos emulsificadores e inhibidores decorrosión compensan las desventajas básicasdel agua como son su corrosividad y un pobrepoder de humedecimiento de los metales. Ade-más, el aceite mineral aporta una cierta canti-dad de lubricidad.

Así como otros tipos de fluidos de corte, lasemulsiones también arrastran las virutas del áreade corte y previenen daños a la herramienta.

Las emulsiones aceite en agua son particular-mente útiles para operaciones de mecanizadode metales donde el principal requerimiento esuna alta capacidad refrigerante para remover elcalor producido por la operación de corte y porla fricción, y donde la lubricación de la herra-mienta no es crítica. Las principales aplicacio-nes de las emulsiones son, por lo tanto, enaquellas operaciones donde las velocidades decorte son medianamente altas y las operacio-nes de corte no son severas, como por ejemploen torneados, fresados, taladrados, corte en frío(sierras), y rectificados.

En aplicaciones donde las velocidades sonmenores, las operaciones de mecanizado másseveras y los materiales más duros, la lubrici-dad del fluido es más importante que su capa-cidad refrigerante. Por ejemplo, donde la lubri-cación entre la viruta y la herramienta, y entrela herramienta y la pieza de trabajo es requeri-da para reducir el calor generado por la friccióny prevenir la soldadura. Estas condiciones exis-ten en el tallado de engranajes, brochado, tala-drados profundos, entre otros. Para estas apli-caciones los aceites de corte puros son prefe-ridos.



PROPIEDADES

Para responder satisfactoriamente a las exigen-cias de sus aplicaciones, un aceiteemulsionable debe poseer esencialmente lassiguientes características:

Emulsificadores.Los aditivos más importantes para aceitesemulsionables, tanto en función como en can-tidad, son los emulsificadores. Estos no sola-mente facilitan la dispersión del aceite en agua,sino que mantienen estable la emulsión.

como aceite libre.

Los emulsificadores se dividen en dos tipos:Iónicos y no iónicos. Los emulsificadoresiónicos se disocian en iones positivos y negati-vos cuando se disuelven en agua y son descri-tos como aniónicos y catiónicos dependiendode sí su actividad a nivel superficial es desde elanión o desde el catión, respectivamente. Deotro lado, los emulsificadores no iónicos, comosu nombre lo indica no se disocian (o ionizan)cuando se disuelven en agua, pero son distri-buidos coloidalmente.

AGUA

Molécula de Emulsibilidad

Parte de la molécula soluble en agua

Parte de la molécula soluble en aceite

Los emulsificadores son moléculas bipolareslas cuales reducen la tensión superficial y for-man películas monomoleculares relativamenteestables en la interface aceite/agua. Estas pe-lículas previenen que las gotas de aceite fina-mente dispersas en la emulsión se separen

AGUA

ACEITE

No ionicas Ionicas

ACEITE

La reacción de productos como, por ejemplo,alquil fenoles y óxidos de etileno son probable-mente el grupo más común de emulsificadoresno iónicos y, recientemente, su uso en aceitesemulsionables se ha incrementado debido a suhabilidad para estabilizar la emulsión.

Inhibición de herrumbre y corrosiónLa habilidad para proveer buena protección con-tra la corrosión es una de las propiedades más



importantes de un aceite emulsionable, la cualse mejora con el contenido de aceite pero ga-rantizando un adecuado rendimientoanticorrosión en su aplicación.

Hay dos métodos de prueba estandarizadospara evaluar las propiedades anticorrosión deun aceite emulsionable:

- El método DIN 51360, parte I, estandariza la prueba de corrosión Herbert. En esta prueba se utilizan virutas del fresado de un acero sobre láminas de hierro fundido o colado.

- El método DIN 51360 parte II, usa virutas de hierro gris sobre papel filtrante.

Capacidad antiespumanteComo los agentes emulsificantes sonsurfactantes, las emulsiones pueden tener ten-dencia a formar espuma. Entre mayor sea lacantidad de emulsificador en el aceite, y laemulsión esté más finamente dispersa, mayorserá la tendencia a formar espuma. Esta ten-dencia también se incrementa con la suavidaddel agua usada. Generalmente una dureza mí-nima de 5od (85 ppm CaCO

3) es deseable para

minimizar el riesgo de espuma.

Una pequeña cantidad de espuma generalmenteno causa ningún problema, pero grandes canti-dades pueden en algunas circunstancias cau-sar serias dificultades. En estos casos un adi-tivo antiespumante puede ser usado para dis-

persar la espuma. Los antiespumantes máscomunes son aquellos basados en siliconaspero deben ser utilizados con cuidado puespueden afectar negativamente los subsecuentestratamientos superficiales de los componentesprocesados. Todos los antiespumantes sonactivos sólo por periodos relativamente limita-dos y por ello puede requerirse una nueva adi-ción después de un tiempo de uso.

Si el agua es muy suave, es mejor incrementarsu dureza antes de preparar la emulsión. Estose logra adicionando nitrato de calcio a una ratade 30 g por 1°d (17 ppm CaCO3) por 1 m3 deagua. Es mejor disolver el nitrato de calcio enuna pequeña parte del agua usada para la emul-sión. La concentración resultante debería seragregada y dispersa en el volumen de aguaantes de mezclar el aceite. Solamente salesde suficiente dureza deberían ser adicionadaspara prevenir problemas de espuma durante elmaquinado. No hay métodos de laboratorioestandarizados para evaluar las propiedadesantiespumantes de una emulsión.

Extrema presiónAsí como en los aceites puros para corte, adi-tivos extrema presión a base de materialessulfurizados o clorinados, pueden ser incluidosen la formulación de aceites emulsificables paradarle mayor capacidad de soporte de carga yhacerlos útiles para operaciones más severas.

Los aceites E.P. emulsionables son normalmen-te usados donde la habilidad lubricante es un



factor importante. Este es el caso demaquinados de materiales duros y con muybajas velocidades de corte.

En algunas operaciones, los aceitesemulsionables con extrema presión pueden re-emplazar a los aceites puros inactivos o conbaja actividad.

Para obtener los beneficios de mayor soportede carga, los aceites emulsionables con aditi-vos E.P. deben ser usados en mayores con-centraciones, por ejemplo un 10 a 15% de lasolución. La vida prolongada de la herramientay el acabado superficial obtenido con los acei-tes emulsionables E.P. compensan su mayorcosto.



EFECTO DE LA CALIDAD DEL AGUASOBRE LA EMULSIÓN

Como se mencionó anteriormente, lasemulsiones usadas en operaciones de meca-nizado de metales son usualmente del tipo acei-te en agua, es decir agua con un pequeño por-centaje de aceite concentrado disperso en ella.Así las peculiaridades del agua usada puedentener un efecto significativo sobre la calidad dela emulsión y su rendimiento. Aguas no trata-das son inutilizables por la cantidad de conta-minantes y microorganismos que contienen. Eluso de agua potable es prácticamente indis-pensable.

Aparte de su limpieza, el agua tiene otras pro-piedades las cuales pueden afectar la emulsión.Entre las más importantes están:

DurezaAgua dura resulta de las sales de calcio ymagnesio disueltas en ella. Estas sales pue-den reaccionar con los emulsificadores y otroscomponentes de los aceites emulsionables paraformar compuestos los cuales son insolublesen agua y se separan en forma de natas y de-pósitos pegajosos.

Puesto que algunos de los emulsificadores pue-den estar involucrados en estas reacciones, laestabilidad de la emulsión puede reducirse for-mando natas y separación de aceite. Esto esparticularmente probable con los aceitesemulsionables que contienen emulsificadores

aniónicos.

Los aceites emulsionables son diseñados paraproducir emulsiones estables en agua con uncierto grado de dureza, normalmente hasta 20od(cerca de 350 ppm CaCO

3).

En muchos casos puede resultar más baratousar agua blanda. Sin embargo, si todas lassales duras son removidas hay una mayor ten-dencia de la emulsión a formar espuma y espor lo tanto más adecuado usar aguas parcial-mente blandas o mezclar aguas duras conaguas totalmente blandas para obtener unadureza aproximada de Ca de 5 - 10od (85 - 175ppm CaCO

3).

Aguas muy duras pueden ser ablandadas porla precipitación del calcio y el magnesio conquímicos; por ejemplo, con fosfato trisódico ocarbonato de sodio. Actualmente es muchomás común usar intercambiadores iónicos loscuales son simples de operar, monitorear ymantener.

La estabilidad de los aceites emulsionablescuando son mezclados con agua dura es eva-luada por el método DIN 51367. En este méto-do la estabilidad es indicada por un porcentajedel 5% de emulsión que se separa después de24 horas, en comparación con una emulsiónfresca de la misma concentración. La emulsiónes hecha con agua cuya dureza es de 20od (cer-ca de 350 ppm CaCO

3).



Valor de pHEl pH de un líquido muestra si este es ácido,neutro o alcalino. El pH del agua usada deberíaser neutro, p.e. alrededor de 7, y el pH de laemulsión recién hecha debe estar entre 8 y 9,5(alcalino). Si el pH es muy bajo la emulsión noofrece adecuada protección contra la herrum-bre en el maquinado de aceros y también suestabilidad puede ser menor. Si por el contrariola emulsión es muy alcalina tenderá a removerlas grasas naturales de la piel y a destruir elrecubrimiento acídico que sirve para proteger-la, facilitando la penetración de bacterias cau-santes de enfermedades como la dermatitis.Por otra parte, la concentración demicroorganismos en una emulsión depende delvalor de pH y su rata de propagación es afecta-da por este valor.

Contenido de salesEl nivel normal de sales minerales en el agua,como cloritos y sulfatos, generalmente tienenun muy pequeño efecto sobre las propiedadesde una emulsión, pero en operaciones de me-canizado donde el calor generado es excesivo,las pérdidas de agua por evaporación son altasy obligan a efectuar rellenos frecuentes.

Bajo estas condiciones la concentración desales en la emulsión se puede incrementar, dis-minuyendo su estabilidad y por causa de laseparación tener una vida de servicio más

corta. El incremento en el contenido de salespuede también reducir las propiedades preven-tivas de corrosión y donde esto ocurra se hacenecesario usar agua desalinada para reempla-zar aquella que se pierde por evaporación.



PREPARACION DE UNA EMULSION

Para la preparación correcta de una emulsióndeben tenerse en cuenta los siguientes pasos:

1. Poner el agua en un recipiente.

2. Agregar el aceite lentamente al agua en un volumen determinado para obtener la relación aceite / agua requerida.

3. Agitar (mezclar) lentamente hasta obtener una emulsión homogénea.

Si el procedimiento es invertido, es decir el aguase agrega al aceite se obtiene una emulsiónagua en aceite, pero resultará imposible con-vertirla en una emulsión homogénea aceite enagua aún con periodos prolongados de mez-cla. Esto conlleva a inestabilidad de la emul-sión con pérdida de propiedades lubricantes ymayor corrosividad sobre los metales.



2000

1500

1000

500

5 10 15 20 25 30%

x 10 Cr Ni Mo Ti 18 10 Steel

42 Cr Mo 4 Steel

Ck 45Steel

Contenido de Aceite de la Emulsión

VID

A D

E L

A H

ER

RA

MIE

NT

A

CONTENIDO DE ACEITE EN UNAEMULSIÓN

Ya se ha dicho que el aceite en una emulsiónprovee una cierta cantidad de lubricidad y juntocon otros componentes previene la corrosión,pero para que sea efectivo la emulsión debecontener mínimo 1% de aceite emulsificableconcentrado.

Para operaciones de esmerilado, un contenidode aceite del 1 a 2% es usado con el objeto deprevenir el pulido de la piedra de esmerilar. Sinembargo, para usos generales en talleres laemulsión contiene en promedio entre un 2 y5% de aceite. Donde se requiere un nivel altode protección contra la herrumbre y lubricidadextra, las emulsiones pueden contener hastaun 10% o más de aceite. En conclusión, laspropiedades lubricantes de una emulsión pue-den incrementarse mediante la adición de aceitecuando se están mecanizando materiales másresistentes al corte. La gráfica siguiente ilustrael rendimiento de la herramienta de corte parael mecanizado de diversos materiales y condiferentes relaciones aceite/agua en la emul-sión.

De la gráfica se deduce que con un acero

Ck 45 la vida óptima de la herramienta se obtie-ne con un 5% de aceite en la emulsión, y paramecanizar un acero X10 Cr Ni Mo Ti 1810 haymenor desgaste de la herramienta usando unaemulsión con un 25% de aceite. Así mismo el

Ck 45 es relativamente más fácil de procesar yla vida de la herramienta disminuye a medidaque aumenta el contenido de aceite en la emul-sión. Esto confirma el efecto combinado del en-friamiento y la lubricación sobre el desgaste dela herramienta de corte. De acuerdo con la du-reza del material y la severidad del mecaniza-do es necesario establecer cuál de los dos fac-tores, lubricación o enfriamiento, es más im-portante para la vida de la herramienta.

La influencia del contenido de aceite sobre lavida de la herramienta es particularmente mar-cada a bajas velocidades de corte. A mayoresvelocidades este efecto cae apreciablemente yel impacto de la refrigeración essignificativamente más importante.



Cuando se emplean aceites emulsionables quecontienen biocidas,es esencial que la emulsióntenga una mínima concentración recomendadade aceite para asegurar que el biocida resulteefectivo en el control de bacterias y hongos;pero al mismo tiempo esta concentración nodebe ser excesiva de tal modo que se prevengacualquier riesgo de irritación de la piel causadapor el mismo biocida.

200

2 10

Contenido de Aceite de la Emulsión

VID

A D

E L

A H

ER

RA

MIE

NT

A

20 30%

100

300

400

500

v=90 m/min

v=72 m/min

v=45 m/min



Monitoreo y mantenimiento de unaemulsión en servicio

ConcentraciónDurante las operaciones de mecanizado de me-tales parte de la emulsión se pierde y a su vez laconcentración aceite/agua cambia. En elmaquinado, el contenido de aceite de la emul-sión en servicio generalmente decrece debido aque el aceite tiene una gran afinidad con los me-tales y proporcionalmente más aceite que aguaes retirado con los residuos o virutas del mecani-zado. Donde las temperaturas de mecanizado sonmuy altas, habrá rápida evaporación de agua y elcontenido de aceite se incrementará. Por lo ante-rior, es absolutamente necesario que lasemulsiones sean regularmente monitoreadas paraverificar el contenido de aceite. Estos chequeosson particularmente importantes en emulsionescuyo contenido inicial de aceite está por debajodel 1 ó 2%, debido a que cualquier pérdidadesproporcionada de aceite hará que la concen-tración alcance niveles en los que la protecciónanticorrosiva es inapropiada.

Un balón aforado o tubo calibrado puede ser utili-zado para chequear el contenido de aceite de unaemulsión. El equipo usualmente consiste en untubo provisto de una escala graduada y un tapónde vidrio, el cual es llenado con 100 cm3 de emul-sión y posteriormente se agrega ácido clorhídricoconcentrado. La emulsión se separa entonces ydespués de un corto lapso de tiempo el conteni-do de aceite puede ser leído sobre la escala.



En forma alternativa, el contenido de aceite deuna emulsión puede ser medido más rápida-mente con un refractómetro el cual, de hecho,mide el índice refractivo. No obstante, el índicerefractivo está relacionado con el contenido deaceite y así las variaciones en concentraciónpueden ser determinadas con los cambios enel índice refractivo.

Este método resulta más preciso y seguro enla medida en que la emulsión esté más fina-mente dispersa. De hecho, resultados absolu-tamente seguros solamente pueden ser obte-nidos para soluciones; pero de cualquier modoes un método suficientemente preciso para elmonitoreo de emulsiones en servicio dado quelos instrumentos se calibran para cada aceiteemulsionable o solución usada. La presenciade espuma debe ser removida y la emulsiónfiltrada para eliminar los contaminantes.

Donde se utilice el refractómetro para monitorearconstantemente una emulsión, es aconsejablehacer chequeos ocasionales con un balónaforado, por ejemplo usando ácido.

El tanque debe mantenerse lleno con emulsiónhasta el nivel recomendado. Esto requiere com-pletar nivel regularmente, lo cual se hace agre-gando aceite emulsionable fresco o emulsión.

Una vez medida la concentración, esta se debecorregir agregando una emulsión correctora deconcentración conocida.

La cantidad a agregar se puede conocer me-diante la regla de la Cruz de San Andrés.

CE PCE

CR

CC PCC

CR: Concentración recomendada.

CE: Concentración que hay en el depósito.

CC: Concentración correctora.



PCE: Volumen de emulsión.

PCC: Volumen emulsión correctora a agregarpor cada volumen de emulsión existente.

Entonces: PCE= CC-CR

PCC= CE-CR

En general, es preferible completar nivel conemulsión fresca. Si por el contrario, el conteni-do de aceite en la emulsión se ha incrementadoes necesario usar un debilitador de emulsión,cuyo volumen también está limitado por la con-centración requerida en el sistema.



PH DURANTE EL SERVICIO

Como ya se ha mencionado, el pH de una emul-sión es el principal factor que afecta su rendi-miento en operación. El pH de una emulsiónnueva oscila generalmente entre 8 y 9.5, peropuede reducirse durante el servicio debido acontaminación con material ácido remanentede las operaciones previas de mecanizado ocomo consecuencia de la degradación bacterialdel aceite emulsionable. Para que las propie-dades anticorrosivas y la estabilidad de la emul-sión se mantengan es vital asegurar que el pHesté siempre en el rango previamente definido.Por tal razón, el pH de la emulsión deberíamonitorearse a través de toda su vida en servi-cio.



CONTAMINACION CON FUGAS DEACEITE (TRAMP OIL)

Los lubricantes de la máquina herramienta ta-les como el aplicado en las guías y el aceitehidráulico, p.e., el procedente de los cilindrosde filtrado casi inevitablemente van a parar alsistema de fluido de corte. Donde éste contie-ne aceite puro, la adición de tales lubricantesno afecta dramáticamente la eficacia del aceitede corte o su vida, ya que se compensan estasfugas con los rellenos y cambios de aceite nue-vo. Por el contrario, si la máquina utilizaemulsiones aceite en agua como fluido de cor-te, la eficacia y su vida útil puede ser seriamen-te afectada. Una pequeña cantidad de lubri-cante puede ser emulsificado, pero la mayorparte de éste, llamado "Tramp Oil", permaneceen forma de gotas que eventualmente formanuna capa flotante en la superficie del fluido enel tanque de almacenamiento.

Grandes gotas de aceite pueden conducir agradientes de enfriamento erróneos y desigua-les; también pueden causar embotamiento delas muelas de rectificar, y de aquí un acabadosuperficial inaceptable.

La estabilidad de la emulsión puede tambiénser afectada de forma adversa por el influjo deaceite lubricante, y la capa de aceite que cubrela superficie del fluido en el tanque, es un cam-po de cultivo para las bacterias anaeróbicas.

Un rápido signo de esta condición es el olordesagradable a sulfídrico que se origina cuan-do se pone en marcha el sistema después deuna parada.



CONTAMINACION CON POLVOMETÁLICO

La operación de mecanizado esta siempreacompañada por la transformación del metaldesechado en virutas u otras partículas de va-riadas formas y tamaños. En el rectificado tam-bién se desalojan partículas de arena y de agen-te aglomerante de las muelas de rectificar. Sino se toma acción para eliminar estas partícu-las de metal y otros sólidos del fluido de cortesu eficacia se reducirá. Donde la velocidad deflujo de las gotas del refrigerante es objeto defuerzas centrífugas, algunas de las partículasse separarán y si esto sucede en las tuberías,p.e., en curvas pronunciadas, el flujo del refri-gerante eventualmente empeorará, lo cual con-duce a menos enfriamiento de la herramienta ya menor efectividad de desplazamiento de lasvirutas. Esto da lugar a temperaturas más ele-vadas, un mayor desgaste de la herramienta ydeficientes acabados superficiales.

Hay varias formas de conseguir este grado delimpieza, combinando medios para separar elpolvo metálico como los ciclones, filtros de mallade alambre, de metal sinterizado o de papel,filtros de fibras y centrífugas. La combinaciónrequerida depende del tipo de operación y deltipo de fluido de corte. Así, un torneado de aca-bado fino o un rectificado requieren un fluidomás limpio que una operación de tallado o fre-sado.

Emulsión Limpia Emulsión Sucia

Vertedero Bafle

PlatoSección deSedimento

LodoSección de Emulsión Limpia

Filtración de una emulsiónEl método simple de limpieza o separación desólidos contaminantes por gravedad medianteuna trampa de sedimentos, ilustrado anterior-mente, es raramente empleado debido a supobre eficiencia y a que la remoción de los lodosdel fondo del tanque es difícil y costosa.

La instalación de bandas o correas raspadoraspermite un retiro continuo de lodos y partículaslo que disminuye el tiempo de contacto de laemulsión con los contaminantes, pero la efi-ciencia en la limpieza es todavía pobre.

Emulsión Limpia

Emulsión Sucia

Motor

Vertederos

Correa RaspadoraSección de

Emulsión LimliaContenedor de

Lodo

Tanque equipado con bandas raspadoras para remover lodo

Tanque de separación de contaminantes por gravedad



La separación por gravedad puede ser mejoraday acelerada si la emulsión se somete a fuerzacentrífuga. Este principio es usado en losseparadores tipo ciclón, centrífugas yseparadores centrífugos.

En el caso de los separadores tipo ciclón, laemulsión contaminada es alimentadatangencialmente por la parte superior de un re-cipiente cónico invertido. La alta aceleracióncentrífuga debida a la trayectoria circular quesigue la emulsión causa que las partículas só-lidas se separen de ella hacia los lados del conoy luego desciendan hasta el fondo del ciclóncomo lodo espeso. La emulsión limpia retornaal centro del cono y sale por la parte superiordel separador. Los hidrociclones son frecuen-temente usados en los sistemas de máquinaspara operaciones de esmerilado trabajando con

Emulsión Sucia

Emulsión LimpiaEmulsión Limpia

Material Sólido

Trampas de“Mugre”

Clarificador Centrífugo

Clarificador centrífugo

Emulsión Sucia

Trampa de Aceite- Fase Liviana

Emulsión Limpia- Fase Liviana

PlatosSeparados

MaterialSólido

Separador CentrífugoSeparador Centrífugo



aceros. Estos son menos útiles en el maquinadode hierro fundido porque las partículas de grafi-to del metal son relativamente livianas y difíci-les de separar; en consecuencia, el grafito tiendea acumularse en la emulsión.

Los filtros de cilindro y banda magnética sonautomáticos porque las partículas de metal soncontinuamente removidas cuando el rodillo ocilindro gira. Experimentos han demostrado quelos separadores magnéticos son también ca-paces de remover del sistema algunas de lasimpurezas no metálicas, por ejemplo arenilla yresiduos de la piedra de esmerilar, atrapándo-las junto con las partículas ferrosas. Los filtrosmagnéticos son ampliamente usados para eltratamiento de aceites de corte.

Otro tipo exitoso de filtro es el de banda o co-rrea, en el que papel, membranas o telas tupi-das pueden ser usadas como medio filtrante.El flujo de líquido a través de la banda puedeser por gravedad, pero otros tales como los fil-tros de vacío usan succión para incrementar elflujo.

Con emulsiones, los filtros de alimentación porgravedad tienen una capacidad aproximada de

Hidrociclone

Emulsión Limpia

Emulsión Sucia

Material Sólido LanzadoHacia la Periferia del Conopor la Acción de la Fuerza Centrífuja

El Material Sólido Caeal Fondo del Cono para su Remoción

La Emulsión Limpia Subepor el Centro del Cono

Hidrociclone

Los filtros magnéticos han sido efectivos parala remoción de las virutas durante el mecaniza-do de metales ferrosos. Sin embargo, son me-nos efectivos cuando las partículas de metalse adhieren a ellos formando capas gruesasque obligan a una limpieza regular para mante-ner su eficiencia.

Emulsión Limpia Emulsión Sucia

Pantalla

Barras Magnéticas

Filtro magnético



120 l/min por cada m2 de área filtrante. Los fil-tros de banda con vacío, usando el mismo me-dio filtrante, pueden manejar cerca de cuatroveces el caudal anterior.

Los filtros de banda son automáticos y puedenser usados para prácticamente todos los flui-dos y con un amplio rango de relaciones defiltración. El hecho que diferentes mediosfiltrantes pueden emplearse significa que los fil-tros son adaptables a requerimientos específi-cos.

Filtro de cilindro o tambor Magnética

Emulsión Sucia

Emulsión Limpia

Rodillo Triturador

Tambor Magnético

Desprendedor

Partículas de MetalFerrosas y Lodos

Filtro de banda o correa magnética

Partículas de MetalFerrosas y Lodos

Emulsión Sucia Banda Magnética

Emulsión Sucia

Emulsión Limpia

Emulsión Sucia

Emulsión Filtrada

Banda de Soporte del Filtro

Contenedor de Lodo Rodillo de Papel Filtrante

Flotador de Accionamiento por Correa Conductora

Lodos Depositados en el Filtro

Distribuidor

Filtro de cilindro o tambor Magnética



CONTAMINACIÓN POR BACTERIASY HONGOS

Es importante reconocer que los microorganismosencontrados en los sistemas de aceites de cortenormalmente provienen de otras fuentes que delaceite en sí mismo. Se ha demostrado que loshongos y las bacterias procedentes de sucie-dad, agua y materias orgánicas son contami-nantes comunes de los fluidos de corte. Tam-bién son producidos por malos hábitos de hi-giene de los operarios de las máquinas herra-mientas, ya que en ocasiones se ha encontra-do que utilizan los tanques de almacenamientocomo depósito de residuos de comida, colillasde cigarrillo y excrementos.

En ausencia de agua, los fluidos de corte noson susceptibles de crecimiento de bacterias.Así, aceites que son usados puros probable-mente no tendrán estos problemas a menosque sean contaminados con agua.

De igual forma tampoco existirán problemascon los aceites emulsionables durante su al-macenamiento antes de proceder a su dilución.No obstante, una vez que están en forma deemulsiones pueden empezar a ser vulnerablesal ataque.

Tipos de microorganismosEl crecimiento de bacterias en los sistemas deaceite de corte, se dividen en dos grupos prin-cipales: Aeróbicas y anaeróbicas.

Las bacterias aeróbicas se encuentran en sis-temas que están bien aireados y normalmentesu temperatura es de 30oC aprox. Sin embar-go, pueden existir un tipo de bacterias aeróbicasa temperaturas más altas variando de 55 a 60oC.Ambos tipos degradan el aceite de corte a pHs.de 4,5 a 6,5.

Las bacterias anaeróbicas se multiplican encondiciones donde no hay aire, particularmen-te cuando la emulsión tiene en su superficieuna capa de aceite que impide la entrada deaire. Entonces actúan como sulfato reductores,conduciendo a la formación de sulfídrico.

Moho (hongos) y fermentos se encuentran tam-bién en los sistemas de aceite de corte, gene-ralmente, cuando la dureza del agua es muybaja.

Factores influyentes en el crecimiento demicroorganismosEl medio ambiente de trabajo de los fluidos paramecanizado de metales puede afectar consi-derablemente el tipo de crecimiento de las bac-terias. Los principales factores son:

- El rango ideal de pH para el crecimiento de microorganismos está entre 6 y 9.

Las bacterias prefieren el límite superior del rango (9), mientras que los hongos el valor bajo (6).

- La concentración de la solución también



afecta considerablemente el crecimiento de bacterias. En general, en las soluciones más débiles se multiplicarán más rápidamente las bacterias y hongos.

Sin embargo, proporciones de 20-50:1 son las óptimas para el crecimiento de bacterias y en proporciones superiores a 50:1 la concentración de materias oxidables (alimento potencial por las bacterias) es el principal factor con respecto al crecimiento.

- Hay una gran relación entre la dureza del agua y el deterioro de los fluidos de corte.

La dureza afecta el mecanismo de la descomposición y hay evidencias que demuestran que el uso de agua dura como diluyente puede causar un incremento en el crecimiento de bacterias. Contrariamente, los hongos pueden ser detenidos por el incremento de la dureza del agua.

- Los efectos de la orina en el crecimiento de bacterias en diferentes refrigerantes han sido cuidadosamente estudiados. En cualquier caso este tipo de contaminación conduce a un incremento en la degradación del aceite, cuyos efectos son particularmente perceptibles en los ensayos de corrosión. Comidas y otros materiales similares tienen un efecto semejante.

Significancia de la Descomposición delAceite en la PrácticaPérdida de la estabilidad de la emulsiónLas emulsiones consisten esencialmente enmillones de pequeñas gotas de aceiteemulsificadas en la fase agua. El tamaño delas partículas de estas gotas es suficientementepequeño para poder moverse en el área de lu-bricación, entre la viruta y la herramienta, yactuar como reductoras de fricción.

Uno de los efectos del desarrollo bacterial es ladescomposición de los agentes emulsificantes.Esto conduce a la aglomeración de partículasde aceite formando gotas más grandes. La efec-tividad de éstas últimas partículas comoreductoras de fricción es muy inferior debido asu menor movilidad y por consiguiente, en lazona de lubricación comienza a escasear elaceite, incrementándose la fricción y la tempe-ratura, con el consecuente deterioro de la he-rramienta y del acabado superficial de la pieza.

Pérdida de las propiedades lubricantesLa mayoría de los fluidos de corte contienencomponentes que les imparten propiedadeslubricantes, como p.e., aceites minerales,ésteres de ácidos grasos, aceites animales yvegetales. También se usan humectantes paraaumentar la propiedad del agua para mojar lasherramientas y piezas mecanizadas.

Estos componentes lubricantes son directa-mente atacados por las bacterias y su efectivi-dad disminuye rápidamente lo que conduce a



un aumento en la fricción y reducción en sudispersión.

Filtración y bloqueo del sistemaLa viscosidad de los aceites de corte se puedeincrementar grandemente como resultado de laactividad bacteriológica, conduciendo a la des-trucción de filtros, clarificadoras y bombas.

En el caso de sistemas de fluido de rectificado,los filtros de papel se pueden estropear de talforma que no eliminan el polvo lo que produceun acabado superficial deficiente, embotado delas muelas de rectificar y "quemado" de la pie-za rectificada.

Manchas y corrosiónEl material corrosivo producido por la degrada-ción del aceite puede corroer las piezas meca-nizadas. El grado de extensión de la corrosióndepende del desarrollo bacteriológico, la com-posición del aceite y el tipo de metal a mecani-zar.

Entre los efectos más importantes de la corro-sión están los siguientes:

- Corrosión de metales amarillos por sulfuros.

- Corrosión de aluminio por complejos de amonio.

- Corrosión del cobre y bronces por ataque de amoníaco formado por la descomposición de los compuestos anticorrosivos tipo amina.

- Corrosión de metales amarillos y ferrosos debido a la rápida descomposición del nitrito sódico y/o aminas.

Efectos en los sistemas de circulaciónLos sistemas de circulación y tanques son muyvulnerables a la corrosión procedente de losproductos descompuestos. Esto puede causarfugas de fluido y potencial ataque a superficiesmetálicas y estructuras de cemento y hormi-gón, a menos que estén apropiadamente trata-das.

El hormigón es vulnerable a tales ataques des-pués que su pH se reduzca a 8,5 aprox. por lareacción del óxido de calcio libre del cementocon dióxido de carbono de la atmósfera.

OlorEl olor a sulfídrico en un sistema de aceite decorte puede atribuirse siempre a la descompo-sición del aceite. Sin embargo, hay olores quepueden ser causados por los componentes delaceite.

Irritación de la pielLa irritación de la piel puede sobrevenir por unacombinación de la acción desengrasante de losaceites de corte y una abrasión física con elpolvo metálico de los sistemas.

Se debe puntualizar que la irritación de la pielpor si misma no es indicación de infecciónbacteriana. Pieles sensibles pueden tener pro-blemas con fluidos en perfectas condiciones, y



bactericidas de tipo no adecuado o usados aaltas concentraciones, pueden agravar esta si-tuación.

Reducción de la vida del aceiteAparte de los inconvenientes operacionales quese deducen de la descomposición de los flui-dos de corte, los costos adicionales en que seincurren son también importantes. El uso debactericidas puede prolongar la vida útil de unfluido con tal que estén presentes en concen-traciones que puedan controlar el crecimientobacteriológico. Sin embargo, si la infección pre-valece, la vida del f luido se reducedrásticamente.

Identificación de microorganismosMuestreo de la emulsiónEs necesario monitorear la contaminación conbacterias de modo que se prevenga su prolife-ración. La muestra de emulsión debe ser repre-sentativa del sistema. Las siguientes notas danuna orientación sobre la toma de muestras:

Si hay algún problema, se deben tomar mues-tras semanales o más frecuentemente; siem-pre estando el fluido en circulación.

Si el sistema no está en funcionamiento, sedeben encender las bombas y mantener el flui-do circulando durante diez minutos como míni-mo, antes de tomar la muestra.

Esto debido a que las bacterias pueden alojar-se en el barro del fondo o emigrar a la crema dela capa superficial y por lo tanto la muestra nocontendrá una representación real de la pobla-ción bacteriana.

Donde sea posible la muestra se toma del pun-to de mecanización, de una línea de retorno, odesde el sitio donde el fluido de retorno fluye aldepósito.

Las muestras se deben tomar en botellas esté-riles de vidrio o de plástico. Para tomar la mues-tra, se abre la botella e inmediatamente se co-loca bajo el fluido hasta que se llene totalmen-te cerrándola a continuación.

Las muestras se deben examinar lo más rápi-damente posible ya que las bacterias son afec-tadas por condiciones ambientales como tem-peratura, luz, materias orgánicas y partículasmetálicas. Algunas bacterias son más fuertesy sobreviven en condiciones en que otras mue-ren en un plazo de uno a tres días.

Métodos para la determinación de la poblaciónbacterianaHay varios procedimientos adecuados para de-terminar "in situ" la población bacteriana. Sinembargo, la correlación entre los ensayos delaboratorio y los realizados "in situ" no es muyclara en muchos casos.

Uno de los métodos más usados es el conoci-do como "inmersión de platina".



El ensayo utiliza una platina o placa esteriliza-da, que contiene dos o tres partes nutrientes,la cual se sumerge en el fluido a ensayar, pre-feriblemente donde éste fluye para refrigerar lapieza mecanizada. Posteriormente, la platinase seca y se coloca en un recipiente incubadorque controla la temperatura al nivel adecuado.En la mayoría de los casos una temperatura de37oC durante toda la noche es suficiente paraproducir un cultivo satisfactorio. La densidad delas colonias cultivadas en el medio se comparacon los patrones estándares.

Bacterias

Hongos

Levaduras

Niveles de rechazoEl nivel de la población de bacterias que justifi-ca el rechazo del fluido o la necesidad de trata-miento es casi subjetivo. No obstante, a térmi-no general se recomienda lo siguiente:

- 105 bacterias/ml es un nivel al cual se debe hacer un tratamiento del fluido.

- 107 bacterias/ml o más es un nivel al cual el fluido debería ser reemplazado.

La necesidad de establecer niveles precisos encada sistema depende de la velocidad de cre-cimiento de las bacterias y de la práctica ope-racional.



METODOS PARA COMBATIR LOSMICROORGANISMOS

Los siguientes factores tienen un efecto signifi-cativo en la reducción del riesgo de contamina-ción bacteriana.

Diseño del sistema de circulaciónLas emulsiones están en continua circulacióndurante el servicio y el sistema debe ser dise-ñado de modo que su contenido pueda serchequeado fácil y correctamente. La parte másimportante del sistema de circulación es el tan-que. Los tanques de almacenamiento deemulsiones para corte de metales construidosdentro de la base o pedestal de las máquinas-herramientas, en general no conducen a buenmantenimiento de las emulsiones.

Esto se debe al limitado acceso al interior deltanque para su limpieza y también por el espa-cio “muerto” y las cavidades formadas, por ejem-plo, por las bandas o varillas de refuerzo, quehacen imposible remover toda la emulsión viejacuando se drena el sistema, antes de introdu-cir una nueva carga. Los depósitos permane-cen y las bacterias proliferan en estos espa-cios inaccesibles para contaminar la nueva car-ga y reducir su vida.

Las máquinas que tienen sistemas de circula-ción individuales deberían ser abastecidas deemulsión desde un tanque separado el cual fue-se fácilmente accesible y simple su limpieza.

Los sistemas de circulación grandes, que sir-ven para abastecer de emulsión a un númerode máquinas, preferiblemente de un tipo simi-lar ejecutando operaciones similares, proveencondiciones favorables para prolongar la vida dela emulsión. Los tanques son generalmente di-vididos en compartimentos, los cuales minimi-zan la turbulencia ocasionada por el flujo deemulsión y permiten que los contaminantessólidos, incluso los de menor tamaño, seanatrapados por el filtro. Los depósitos remanen-tes pueden ser removidos cuando la emulsiónes cambiada.

Si no hay filtros en la línea de retorno antes deltanque, debe incorporarse en éste una trampade sedimentos para remover las virutas y otrosresiduos sólidos. Esta trampa de sedimentosdebe ser limpiada manualmente cuando se cam-bia la emulsión. No obstante, este no es unmétodo muy satisfactorio debido a que el resi-duo retenido en el tanque ocupa espacio quedebería ser ocupado por la emulsión. Tambiénse puede reducir la vida de la emulsión al man-tenerse en contacto con los contaminantes.

Las trampas de sedimentos deben tener prefe-riblemente una correa o banda raspadora demodo que los residuos separados sean removi-dos continuamente. El uso de una bandaraspadora elimina la necesidad de costosos yarduos trabajos de limpieza manual, y tambiéncontribuye a incrementar tanto la vida de laemulsión como su rendimiento en operación.



El tanque usado en un sistema de circulacióndebe ser suficientemente grande para almace-nar una cantidad igual a 10 veces la máximacapacidad de la bomba de circulación. Estosignifica que si la emulsión circula cerca de seisveces en una hora, el tanque contiene 10 minu-tos de suministro. Esto debe ser tomado comoun mínimo requerimiento y tanques de tama-ños mayores deben usarse donde limpiadoresde emulsión y largas vida de servicio son re-queridos.

Uso de biocidasLos biocidas varían en efectividad de acuerdocon su tipo y concentración. Algunos son de-masiado específicos y en muchos casos sedegradan rápidamente, sin resolver completa-mente el problema.

Para que los biocidas sean realmente efectivosy aceptables deben cumplir los siguientes cri-terios:

- Deben ser compatibles con el fluido en que se usan. De lo contrario, pueden darse interacciones entre los componentes del fluido y el biocida causando degradación del aceite.

- El biocida debe tener un espectro de actividad amplio para que sean efectivos contra bacterias, hongos y levaduras.

- El nivel necesario de dosificación del biocida debe ser tal que no resulte insuficiente ni

tampoco excesivo. Si la concentración es muy baja, por ejemplo por debajo de la dosis letal, la efectividad del biocida se reduce drásticamente y los microorganismos pueden sobrevivir y desarrollar resistencia; si la concentración es muy alta, hay mayor riesgo de irritación en la piel de los operarios.

- Algunas veces los bactericidas y fungicidas son mezclados para obtener los efectos globales requeridos. La práctica general es adicionar un paquete biocida a la emulsión con intervalos de tiempo establecidos para obtener protección continuada.

- Como los microorganismos pueden desarrollar resistencias a las sustancias usadas para su control resulta necesario cambiar de biocida con cierta periodicidad.

Tratamiento del sistema con ozonoOtro método de esterilización es el basado enlas bien conocidas propiedades antibacterianasdel ozono, que puede resultar interesante engrandes sistemas centralizados.

La técnica de ozonización comprende la inyec-ción directa en el seno de la emulsión de aireconteniendo ozono generado "in situ".

Limpieza del sistemaHay varios productos en el mercado desarrolla-dos especialmente para la limpieza de siste-mas de aceites de corte. La acción de la



mayoría de estos limpiadores es similar y losprincipios generales para su uso son:

AplicaciónEl limpiador se añade al depósito en la propor-ción recomendada (aprox. 2%). Se deja en cir-culación durante seis u ocho horas y luego sevacía el sistema. Es preferible volver a limpiarel sistema con una solución nueva de agua lim-pia y caliente.

Precauciones de manejoLos sistemas limpiadores son mezclas de com-puestos químicos en solución, por lo cual de-ben ser tratados con precaución y nunca utili-zados sin diluir.

Es, por supuesto, muy importante verificar quecualquier limpiador usado en esta forma seaespecialmente formulado de tal modo que noafecte el rendimiento de la emulsión o impongaalguna restricción sobre su subsecuente dis-posición.

También, se recomienda usar guantes y gafasprotectoras cuando las soluciones se usan parala limpieza de las superficies externas de lamáquina.

Prácticas generales de tallerA continuación se reseñan los principales as-pectos a tener en cuenta para que los siste-mas de aceite de corte, tanto puros comoemulsiones, permanezcan en buena condición.

- Asegurar que las bombas, recipientes, mangueras y embudos usados para el vaciado o cargue de los depósitos de las máquinas herramientas son conservados en condiciones de limpieza y no se empleen para labores diferentes donde puedan contaminarse.

- Si por alguna razón una máquina herramienta que emplea emulsiones va a ser parada por un período de tiempo superior a una semana, debe ser drenada hasta evacuar totalmente el fluido de corte. No dejar el fluido refrigerante estancado en la máquina por ningún motivo.

- No hacer adición alguna de desinfectantes a los fluidos de corte, debido a que puede resultar más perjudicial.

- No arrojar al fluido materias de desecho como comida, colillas de cigarrillo, papeles, tapas de botellas, etc., o escupir en los tanques de almacenamiento.

- Donde hay sistemas centralizados de fluido de corte se debe evitar el ingreso de suciedad a través de las tapas cuando se realiza la limpieza de los sitios de trabajo.

- No permitir que haya excesivas fugas de aceite mineral a los fluidos de corte. Esto puede reducir considerablemente la vida útil del fluido y a menudo son causa de malos olores.



- Almacenar los tambores de aceite emulsionable bajo techo para que no estén expuestos a los efectos de extremo calor o frío intenso.

- No almacenar los tambores en forma vertical con las tapas hacia arriba. La parte superior del tambor se puede llenar de agua y debido a que éste "respira" con los cambios de temperatura, el agua puede llegar a ser absorbida a través de los tapones.

- Los tambores de uso continuo deben mantenerse en posición horizontal, sellados herméticamente y con las tapas formando una línea paralela al suelo.



CAMBIANDO LAS MAQUINASHERRAMIENTAS DE ACEITES

PUROS A EMULSIONES

Cuando las máquinas herramientas son con-vertidas de utilizar aceites de corte puro aemulsiones es importante tener cuidado espe-cial para prevenir que la emulsión contamine,ya sea por fugas o salpique, las guías de des-plazamiento de los carros portaherramienta yde esta forma remueva el lubricante normal uti-lizado en estos puntos, conduciendo a incre-mento en el desgaste y corrosión. De igual for-ma, no se debe permitir que la emulsión ingre-se a las cajas de engranajes o al sistema hi-dráulico. Los sellos, mangueras y moldurasdeben ser resistentes a las emulsiones, por loque a menudo estos tienen que ser cambiadoscuando las máquinas herramientas son conver-tidas.

Aún siguiendo las recomendaciones mencio-nadas anteriormente, las máquinas herramien-tas que usan emulsiones deben ser inspeccio-nadas y reparadas más frecuentemente. En par-ticular, el desgaste de las guías de los carroses generalmente más alto con emulsiones quecon aceites de corte puros.



DISPOSICION DE EMULSIONESUSADAS

Las emulsiones usadas no deben ser vertidasen los sistemas de desagüe, alcantarillas o ríos.Todas las sustancias que son de alguna mane-ra biodegradables deben ser separadas. Elmétodo de separación usado depende de:

- La composición del agua típicamente usada en los fluidos de corte.

- Su condición.

- Las condiciones particulares de operación, por ejemplo el nivel de contaminación y el tipo de contaminantes.

- La legislación local.

Inicialmente hay que dar un tiempo prudencialde reposo a la emulsión para permitir que cual-quier aceite libre (trampa de aceite o aceiteseparado de la emulsión) llegue a la superficiedonde puede ser removido.

Los separadores mecánicos, por ejemplo losseparadores multi-plato, han probado ser muyefectivos en la separación preliminar de aceite.Cualquier cantidad de aceite que pueda ser re-movida de esta forma, reduce la carga sobrelos equipos especializados usados para la se-paración de la emulsión y así se reducen loscostos.

Proceso de disposición deemulsiones usadas

El proceso normal de disposición deemulsiones puede dividirse así:

Disposición a través de contratistas.Este es el método más barato para pequeñasfábricas y antes de instalar una planta de sepa-ración deberían efectuar un análisis comparati-vo de costos con respecto a lo que se indica acontinuación.

Separación de emulsiones.La mayoría de las emulsiones usadas en elmaquinado de metales pueden ser separadasmediante la adición de ácidos, en forma similaral procedimiento usado para determinar el con-tenido de aceite en una emulsión.

Lo más común, sin embargo, son las plantasdonde las sales de los ácidos fuertes son elagente de separación. Los residuos de estasplantas son menos ácidos que los de aquellasque usan ácidos puros y por lo tanto su neutra-lización puede no ser necesaria.

Los agentes de separación más comunes son:

1. Cloruros de magnesio.

2. Sulfato de hierro.

3. Sulfato de aluminio.

4. Sales comunes.



Después de la separación, la fase de aceitepuede ser removida manteniendo la emulsiónen tanques de asentamiento y recogiendo elaceite separado en la superficie, o empleandoel método de centrifugación.

La separación tiene la ventaja que el aceite y elagua son separados como líquidos pero comola fase agua usualmente contiene partículas deaceite dispersas por encima de los límites acep-tables para su disposición, un tratamiento adi-cional es requerido para su eliminación. Ade-más, la fase agua también contiene materialessolubles en ella provenientes del aceiteemulsionable y de los agentes de separación,los cuales pueden requerir neutralización.

El tratamiento adicional de la fase agua usual-mente incluye la formación de un FLOC de hi-dróxido metálico (generalmente de sulfato dehierro o aluminio). El aceite es absorbido por elFLOC y luego es sumergido en el fondo del tan-que, como un lodo, o elevado hacia la superfi-cie por los gases producidos por la electrólisisde la fase agua. El lodo resultante o la espuma(natas) son removidos y sometidos a un proce-so de secado, para luego ser quemados o des-cargados como basura industrial. El contenidode aceite en el agua después de la floculacióngeneralmente satisface los requerimientos dela legislación ambiental.

El siguiente diagrama muestra el tratamientoadicional de la fase agua por floculación en unaplanta de separación por sales o ácido.



12

3

4

6

7

8

910

5

Transportador de Tornillo

Lodo

AguaLimpia

FilroPrensa

LodoFloculantes

Agua Separada por elTratamiento Posterior

Aceite Separado

Aceite Separado

Emulsión Usada

Agente de Separación

Agitador“Chaqueta” deCalentamiento

1. Tanque receptor de emulsión usada.

2. Intercambiador de calor.

3. Tanque de agente de separación.

4. Tanque de separación: donde el agente de

separación y la emulsión son mezclados.

5. Centrífuga.

6. Tanque de agentes neutralizadores.

7. Tanque del agua de desecho.

8. Tanque de floculación.

9. Tanque de lodos húmedos.

10. Filtro prensa para el secado de los lodos.



Tratamiento por absorciónUna emulsión también puede ser separadamediante la combinación de agentes de sepa-ración y absorción. Los componentes solublesdel agente de separación separan la emulsión,y el aceite separado es capturado por el agen-te de absorción (ácido silícico hidrofóbico micro-dispersado). La filtración, subsecuente, produ-ce agua muy limpia, con un contenido residualde aceite el cual es usualmente aceptable parasu disposición en alcantarillas. Los lodosresiduales que contiene el aceite pueden sersecados y luego quemados.

El equipo requerido para este proceso es relati-vamente barato pero el costo de los agentes deseparación es alto y se incrementa con el con-tenido de aceite en la emulsión. Este procesoes, por lo tanto, muy útil para empresas quemanejen pequeñas cantidades de emulsión ysobre todo con bajos contenidos de aceite. Esteproceso también puede ser empleado para eltratamiento final del agua que ha sido separadade una emulsión.

Evaporación de la fase de aguaUn método obvio de separación de emulsioneses sometiéndola a calentamiento para retirar elagua, dejando el aceite solo. Hay una gran va-riedad de equipos disponibles para este propó-sito, como son los quemadores de combustiónsumergida, evaporadores rotatorios,evaporadores de película delgada, etc.

El principal problema con los métodos de eva-poración es el diseño del equipo para mantenerel consumo de energía en un nivel económico.

Los métodos de evaporación resultan ventajo-sos desde el punto de vista medioambientaldebido a que no es necesario el uso de quími-cos adicionales, como los agentes de separa-ción, que contribuyen a incrementar el volumende desechos en la disposición final. Práctica-mente todo el aceite y otros contaminantes sonseparados cuando el agua es evaporada. Noobstante, el condensado contiene algunas go-tas de aceite finamente dispersadas las cua-les son arrastradas en la corriente y tienen queser removidas con el uso de filtros de carbónactivado.

Los procesos de evaporación son principalmen-te útiles para empresas con operaciones conti-nuas que emplean emulsiones con altos con-tenidos de aceite. Ellos son económicos paraoperar donde grandes volúmenes de emulsiónestán presentes y su creciente importancia ra-dica en su gran aceptación medioambiental.

CombustiónLas emulsiones que no contienen más del 30%de agua pueden ser quemadas en quemadoresespeciales. Si el contenido de agua está porencima de este nivel, es posible agregar laemulsión al aceite combustible nuevamente sinexceder un máximo contenido de agua del 30%.La combustión de emulsiones puede ser unbuen medio para su disposición, pero antes de



ponerlo en práctica es indispensable obtenermayor información pues se tiene el riesgo decorrosión y otros daños a la caldera u hornocausados por cualquiera de sus componentes.

Ultrafiltración por membrana de separaciónLas emulsiones de aceite en agua pueden serseparadas mediante un proceso deultrafiltración, el cual emplea una membranasemi-permeable para efectuar la separación.

La permeabilidad (o tamaño del poro) de lamembrana permite que el agua, las sales solu-bles en el agua y los emulsificadores presen-tes en la emulsión, pasen a través de ella, perolas moléculas de aceite son retenidas.

La ultrafiltración requiere de una presión baja,entre 15 y 150 psi, para que tenga una rata deflujo razonable a través de la membrana. Debi-do a la circulación bajo presión sobre la mem-brana, el agua y los elementos solubles en elagua pasan a través de ella y la concentraciónde la emulsión se incrementa. Cuando la con-centración ha alcanzado valores cercanos al50%, la emulsión puede mezclarse con otrosaceites usados y luego quemados como com-bustibles de hornos o calderas.

Si no se aplica la alternativa anterior, el conte-nido de agua en la emulsión puede ser reduci-do, aún más, para obtener una mayor concen-tración y proceder a su disposición por otrosmedios como los contratistas.

La ultrafiltración no requiere químicos adiciona-les y es por esto que tiene gran aceptaciónmedioambiental. El agua separada por estemétodo está virtualmente libre de aceite y esposible su reutilización en algún proceso sintratamiento adicional. Si la intención esreutilizarla para preparar emulsiones nuevas, esaconsejable hacer un chequeo previo para ase-gurar que su contenido de sales no essignificativamente alto para causar problemas.

La ultrafiltración es particularmente útil paragrandes empresas en las que el agua de dese-cho de otras plantas, por ejemplo de pintura,es también reutilizada. Si el agua separada noes utilizada, se requiere entonces efectuarle untratamiento adicional para remover las sales

Membrana

SalAgua



solubles. La ósmosis reversible, un procesosimilar a la ultrafiltración pero usando membra-nas con tamaño de poro más pequeño y altaspresiones, puede ser usada.

En el caso de emulsiones que contengan nitritode sodio, debe hacerse un chequeo para verifi-car que su nivel cumple con la regulación local,antes de arrojarlo a las alcantarillas. Si el nivelde nitrito es muy alto, debe realizarse un trata-miento para convertirlo en un compuesto notóxico. Por ejemplo, la adición de ácido amino-sulfónico convierte el nitrito a sulfonato acom-pañado de nitrógeno gaseoso, pero de cualquiermodo, este tratamiento no reducirá el conteni-do total de sales.

Las diferentes composiciones de las emulsionesdesechadas a nivel industrial hacen que losmétodos de absorción y separación, los cua-les funcionan con emulsiones sin usar, no ne-cesariamente sean aplicables después que hansido usadas. Es por tal razón aconsejable quese determine mediante pruebas de laboratoriosobre emulsiones usadas cuáles son los agen-tes de separación o absorción más efectivos,antes de adoptar su uso en grandes escalasde tratamiento.

Los resultados de los procesos de evaporación,combustión y ultrafiltración no dependen de lacalidad de la emulsión usada y pueden serempleados en prácticamente todos los casossin necesidad de pruebas preliminares.

ColectorPermeable

Elemento Tubular para Ultrafiltración

Carcaza en PVC

Tubería de Acero paraSoporte del Elemento Salida del Agua y Sales

Solubles en Agua

Molécula de Agua

Molécula de Aceite



ASPECTOS DE SALUD E HIGIENEINDUSTRIAL EN EL MANEJO DE

EMULSIONES

Como ya se ha mencionado, una emulsión estácompuesta por un aceite emulsionable disper-sado en agua, en ocasiones con la adición deun biocida. Por lo regular, no es posible modi-ficar significativamente el balance químico deuna emulsión sin el riesgo de tener efectos ad-versos sobre su estabilidad y rendimiento. Esposible, por supuesto, que cualquiera de loscomponentes contenga elementos que seanirritantes para pieles sensibles.

En general, los fluidos Shell para el mecaniza-do de metales están formulados con basesminerales que no representan riesgo para losusuarios cuando son manejados correctamen-te, y unos buenos estándares de higiene per-sonal e industrial son adoptados. Estos fluidosson ligeramente irritantes de la piel pero sonbien tolerados si hay contactos normales. Sinembargo, el contacto frecuente y prolongadocon aceites minerales puede en algunos casoscausar diferentes formas de irritación de la piel(dermatitis) y, en circunstancias excepciona-les, condiciones más serias como cáncer depiel. Los aceites de corte emulsionables sonnormalmente alcalinos y pueden remover lasgrasas naturales de la piel humana causandoresequedad y erupciones.

Los desórdenes en la piel están convirtiéndoseen un problema serio para la medicina indus-

trial y debe tener una solución integral si losdirectivos de la empresa, los operarios de lasmáquinas y los médicos trabajan conjuntamentepara prevenir su ocurrencia. Una gran variedadde experiencias han mostrado que es más fácily barato tomar acciones preventivas en vez detratamientos médicos prolongados y tambiénincapacidades laborales.

Pero cuál es la causa de los problemas de lapiel? Muchos trabajos en ingeniería de produc-ción envuelven riesgos de daño en la piel debi-do a la abrasión, laceración, penetración de ma-teriales extraños, como las virutas y exposi-ción a calor excesivo o frío extremo. No obs-tante, la exposición a químicos, agentesdesengrasantes o solventes, agentes de lim-pieza en frío y componentes de resinas sintéti-cas como los agentes de curado, representanla principal causa.

El níquel y cromo pueden causar irritación par-ticularmente cuando están en forma de sales ycompuestos químicos encontrados en opera-ciones de electroniquelado, pero también cuan-do se mecanizan aceros que contienen cromo.Se concluye de lo anterior que hay muchasfuentes potenciales de problemas de piel apar-te de los aceites para corte de metales.

La irritación de la piel es más común con eluso de aceites emulsionables que con aceitesminerales puros. Esto es debido a que lasemulsiones son generalmente alcalinas y pue-den remover la capa grasa protectora



conllevando a resequedad en la piel. Si no seadopta el tratamiento adecuado la resequedadpuede convertirse en inflamación y erupcionesrojas. El nombre dado a esta condición es der-matitis, y no debe ser confundida con los efec-tos de una alergia.

Las alergias son menos comunes y más difíci-les de curar completamente. La dermatitis secontrola mediante acciones preventivas talescomo la aplicación de una crema protectoraantes de empezar el trabajo, y al finalizar lajornada lavándose cuidadosamente y aplicar-se, de ser necesario, una cremaacondicionadora.

Para el propósito de este módulo, es suficientelimitar la discusión sobre reglas de higiene yaspectos de salud en el manejo de emulsionesal control de la dermatitis. Los síntomas exter-nos empiezan con asperezas, resequedad yrasquiña. Si no se toma ninguna acción, estoconduce a inflamación, enrojecimiento de lazona afectada, picazón y algunas veces a laformación de ampollas. El nombre común paraesta condición es “eczema por lubricante” y sepresenta regularmente en las palmas de lasmanos, en los dedos y antebrazos.

Donde la piel es afectada en esta forma hay ungran riesgo que microorganismos puedan agra-var esta condición. A menudo los gérmenes delos grupos de estreptococos, estafilococos yen particular el sporovibrio desulfuricans (ungrupo que puede ser causante del rompimiento

de la emulsión) penetran en la piel.

Cuando los microbios son la principal causa deesta enfermedad, se le da el nombre de ecze-ma microbial.

Las siguientes recomendaciones proporcionanuna guía sobre la manipulación de aceitesemulsionables:

- El contacto entre la emulsión y la piel debe evitarse o restringirse al mínimo necesario para llevar a cabo la tarea.

- No lavarse los brazos y las manos con emulsión.

- Prevenga posibles heridas en la piel con residuos metálicos, virutas o refrigerantes rociados a alta presión. Las virutas y los contaminantes sólidos deberían ser removidos de la emulsión por una filtración efectiva y la limpieza exhaustiva de la máquina.

- Si se emplean biocidas debe tenerse

especial cuidado de no exceder la concentración recomendada por el fabricante para evitar irritación de la piel.

- Erupciones o cortaduras en la piel deben recibir atención médica inmediata.

- El uso de guantes protectores, aunque deseable, no es siempre posible, porque a



veces se trabaja con piezas pequeñas y su manipulación se dificulta. Bajo estas circunstancias es aconsejable emplear una crema protectora repelente de aceite.

Las cremas protectoras deben aplicarse regularmente antes de empezar el trabajo, y después de cada lavada de manos y brazos. Estas cremas se utilizan para prevenir la irritación de la piel y no deben ser utilizadas como tratamiento de enfermedades.

- Delantales o petos resistentes al aceite deben emplearse para proteger tanto el abdomen como los muslos, del contacto con la emulsión y con superficies aceitosas de la máquina.

- Trapos o estopas mojados con emulsión, que pueden tener virutas y otros materiales abrasivos, no deben usarse en la limpieza de las manos.

- Para prevenir el contacto prolongado de partes del cuerpo con refrigerante, las ropas mojadas deben cambiarse tan pronto como sea posible. Por la misma razón, los trapos o estopas humedecidos con aceite no deben mantenerse dentro de los bolsillos de los pantalones o camisas de trabajo.

De igual importancia para la protección de lapiel son aquellos cuidados que se tengan cuan-do se finaliza el turno o día de trabajo, algunasde las precauciones a tomar son:

- Lavar cuidadosamente las manos, brazos y cualquier otra parte del cuerpo expuesta al refrigerante, usando abundante agua caliente para remover de la piel todas las trazas de aceite.

- Evitar el uso de pastas abrasivas ásperas o desengrasantes en polvo para efectuar él restregado de la piel. Usar limpiadores de manos no abrasivos o jabones que sean ligeramente ácidos al reaccionar (nunca emplear jabones fuertemente alcalinos).

- Nunca usar emulsiones o solventes para hacer prelavados de las manos y brazos.

- Secar la piel con toallas limpias o preferiblemente con papel toalla desechable para evitar posible recontaminación de la piel con aceite o pedazos de viruta retenidos en toallas usadas.



CONCLUSIONES

La economía resultante de utilizar una emul-sión se ve afectada por diversos factores. Losprincipales problemas se derivan del hecho quelas emulsiones son una mezcla de dos compo-nentes que no son inherentemente compatibles.Por otra parte, como el principal componentees el agua es más probable que se presente lacontaminación con microorganismos y sucie-dad.

Entre mayor sea el contenido de aceite, laemulsión es más costosa. Por tal razón, serequieren numerosas y exigentes pruebas a lasemulsiones para obtener una que ofrezca ópti-mo rendimiento con el menor contenido de acei-te posible. Sin embargo, no es el precio delaceite emulsionable el único factor a conside-rar como criterio de selección de una marca,

sino los costos totales en que se incurre du-rante toda la vida en servicio de la emulsión.Estos costos totales incluyen desde el preciodel aceite emulsionable hasta los rellenos re-queridos para completar nivel.

El costo total de cambiar una emulsión es rela-tivamente alto porque no solamente involucrala compra de aceite emulsionable nuevo sinotambién el costo de limpieza del sistema, delos materiales y elementos, la mano de obra y,por supuesto, la disposición de la emulsiónusada.

En vista de lo anterior, es generalmente máseconómico usar aceite emulsionable de altacalidad y poner especial cuidado al manteni-miento de la emulsión para obtener una exten-sa vida de servicio.



ACEITES PUROS PARA ELMECANIZADO DE METALES

Los aceites puros para corte de metales sonusados sin la adición de agua. Ellos consistenen aceites minerales refinados que contienenuna proporción variable de aditivos de extremapresión y aceites grasos seleccionados, cuyaactividad depende del tipo de material mecani-zado y la severidad de la operación de corte.

Las máquinas herramientas automáticas ysemiautomáticas incorporan complejos meca-nismos en la zona de corte, la cual está ex-puesta al flujo del aceite. El diseño es de talforma que con frecuencia resulta difícil excluircompletamente el fluido de corte del sistemade engranajes cerrados y por lo tanto los acei-tes puros son preferidos para estas máquinas.

Los aceites puros son fundamentales paraoperaciones como tallado de engranajes y elbrochado, donde un buen acabado superficiales esencial y la vida de la herramienta de cortees el principal factor de costo.

Los aceites minerales refinados son muy esta-bles y proveen una excelente lubricación hidro-dinámica, pero son inertes ante los metales yaleaciones; y no siempre resuelven las condi-ciones de altas cargas que se presentan almecanizar los metales.

Los aceites grasos son menos estables, sevuelven rancios y pueden atacar algunos meta-

les, pero proveen mejor lubricación bajo condi-ciones de carga altas.

En las formulaciones de aceites de corte seusan frecuentemente aceites grasos seleccio-nados que son tratados con azufre y mezcla-dos con otros componentes en condicionescuidadosamente controladas y usados comoaditivos de aceites minerales.

Las características principales que debe cum-plir un aceite puro son:

Propiedad humectante (mojante)

Buenas propiedades de fluidez y capacidad de“mojar” a fin de asegurar un caudal adecuado,así como un íntimo contacto con la herramien-ta y la pieza a mecanizar permitiendo por lotanto una buena lubricación y enfriamiento.

Un aceite mineral altamente refinado “no moja”la superficie del metal limpio y quedan en ellaglóbulos similares a gotas de agua.

El ángulo de contacto de la gota de aceite conel metal varía con la tensión interfacial del acei-te. A medida que este ángulo se hace másagudo y se aproxima a cero, el aceite se ex-tiende más ampliamente, mojándose la super-ficie más eficientemente.



Propiedades de extrema presión ylubricantes

Los aceros más tenaces imponen condicionesde temperatura y presión muy severas, espe-cialmente a alta velocidad de corte. Dichas con-diciones provocan la soldadura de partículas demetal en la punta de la herramienta que danlugar a un reborde, generalmente, denominadofalsa cuchilla. Si bien un pequeño reborde esaceptable y protege el filo, uno mayor originaun mal acabado superficial de las piezas traba-jadas.

El proceso de formación de la viruta se iniciacuando el metal que se encuentra inmediata-mente delante de la punta de la herramienta essometido a elevada tensión, se distorsiona yeventualmente se corta en partículas. La cargasobre la herramienta es más alta en la puntade la misma, y operando con aceros de altaresistencia a la tracción ésta no puede ser so-portada por el aceite; por lo tanto, la viruta tien-de a soldarse sobre la herramienta formando la“falsa cuchilla”, y este fenómeno debe ser con-trolado por el uso de aditivos de extrema pre-sión.

El uso de aceites de extrema presión apropia-dos controlará este defecto y mejorará el aca-bado de la pieza y la vida de la herramienta.

Estos tipos de aceites contienen aditivos es-peciales que actúan sobre la superficie altamen-te cargada para formar películas submicroscópicasde un lubricante sólido que limita la soldadurade la viruta.

Los lubricantes de extrema presión se clasifi-can como “activos” e “inactivos”, según se man-chen o no los metales amarillos y aleaciones(bronce, cobre, etc.) a temperatura ambiente.Solamente los activos son capaces de actuarpositivamente en las operaciones de mecani-zado más severas. No obstante, hay ciertosaceites Shell que se usan en las condicionesmás severas y son formulados de tal maneraque pueden utilizarse en el mecanizado demetales amarillos.

Para demostrar las propiedades de extremapresión se someten los aceites al ensayo de-nominado “Test Shell de las cuatro bo-las”. En la máquina utilizada se hace girar avelocidad constante una bola de acero templa-do de media pulgada de diámetro sujeta por unmandril y en contacto con otras tres bolas si-milares. Estas últimas se mantienen fijas y encontacto unas con otras en un recipiente metá-lico con el aceite a ensayar. La carga puedevariar en un amplio rango.



Mientras la bola superior gira, la carga aplicadaincide inicialmente en áreas muy pequeñas. Deesta manera se forman huellas de desgastedonde las bolas se encuentran, haciendo quelas áreas de contacto aumenten y permitensoportar la carga.

La capacidad de carga del aceite puede serevaluada por las medidas de las huellas de des-gaste a diferentes cargas.

A pesar de la gran importancia que tiene unabuena capacidad de carga bajo condiciones deextrema presión, este no es el único criteriopara evaluar la calidad de un aceite de corte.

Si se tiene en cuenta que la presión ejercidapor la viruta sobre la herramienta, que es máxi-ma en la punta, cae a cero cuando termina elcontacto, es lógico concluir que entre las posi-ciones de presión máxima y cero hay otrasdonde la película de aceite no puede ser lo su-ficientemente gruesa como para soportar lacarga y tampoco el aditivo de extrema presiónes efectivo porque la temperatura no es sufi-ciente (está por debajo de 50oC). Por tal razón,en estas zonas de contacto son vitales las pro-piedades lubricantes del aceite, de manera queresulta esencial un cuidadoso balance entrelas propiedades de extrema presión y la lubrici-dad, para lograr un buen acabado de la piezamecanizada y una mayor vida útil de la herra-mienta.

Esto se ha conseguido en los aceites Shell,gracias a una selección de aditivos especialesque les confieren estas propiedades.

Acción anticorrosiva sobre lamáquina y la pieza a mecanizar

Ha sido demostrado el valor de los aditivos deextrema presión, y que estos reaccionan encierto grado con la superficie del metal. Si sondemasiado activos o resultan activos a baja tem-peratura, la reacción puede llegar a producircorrosión. Por ejemplo, el azufre libre puedeatacar los metales amarillos y dañar al broncey otras aleaciones no ferrosas de cojinetes demáquinas herramientas.



Los agentes E.P. (azufre, cloro, fósforo, etc.)deben estar presentes de tal forma que única-mente se vuelvan activos a las altas temperatu-ras que se alcanzan en los puntos donde lapresión es más elevada por la acción de corte.

Para establecer el efecto de la acción corrosivasobre las partes de metal amarillo, de la má-quina o pieza trabajada, se utiliza el ensayo"corrosión lámina de cobre". En este test, unalámina de cobre, limpia y pulida con papelesmeril fino, se sumerge en el aceite a ensayardurante tres horas a 21oC. Al finalizar la pruebase observa si la lámina ha sufrido alguna man-cha, por ejemplo, con sulfuro de cobre, produ-cida por el ataque del azufre sobre la superficiede cobre, o si por el contrario la lámina perma-nece brillante y libre de manchas.

Tendencia a la formación de humos

A altas velocidades de corte, en materiales degran tenacidad, se generan muy altas tempe-raturas. A menos que la herramienta de cortesea cuidadosamente diseñada y el flujo del re-frigerante suficiente, el humo es inevitable de-bido a la descomposición y volatilización delaceite. Esto se produce especialmente cuan-do las virutas calientes caen sobre superficiesmojadas en aceite, no habiendo sido comple-tamente enfriadas por el flujo del aceite. Aúnen estas condiciones puede hacerse muchopara reducir el humo mediante una seleccióncuidadosa del aceite base, incorporando

agentes mojantes eficientes y asegurándoseque el aceite de corte terminado tenga adecua-do poder lubricante para el servicio a que estádestinado.

Las pruebas prácticas en un taller mecánicodemuestran que los aceites Shell para meca-nizado de metales reducen el humo, particular-mente en operaciones severas como tallado deengranajes, mediante la provisión de una pelí-cula altamente adhesiva con gran poder lubri-cante.



Sección Tres

SUPERLUBRICANTES SHELL PARAEL MECANIZADO DE METALES

ACEITES EMULSIONABLES

SHELL BRUMOL SP

Shell Brumol SP es un lubricante emulsionable,producido a partir de bases minerales refina-das a las cuales se les agrega un paquete deaditivos para mejorar su desempeño.

Shell Brumol SP se usa en la mayoría de lasoperaciones de maquinado, como son:

- Taladrado, torneado, fresado y corte de metales en frío.

- Pulido de metales, excepto acero inoxidable, aleaciones resistentes al calor, terrajado y roscado de aleaciones no ferrosas.

- En la industria del concreto es utilizado como desmoldante para lograr dar el acabado requerido a la formaleta y proteger los moldes.

Estos aceites se encuentran libres de cloro,nitrito y fenoles, lo que permite una operaciónmás segura, previene irritaciones de la piel y laformación de olores molestos.

Además, tiene incorporados biocidas de altoespectro que previenen la formación demicroorganismos que degradan el aceite.

Las concentraciones pueden variar entre 1 y5% dependiendo de los requerimientos de lu-bricación y refrigeración.

SHELL DROMUS B

Los lubricantes Shell Dromus son mezclas deaceites minerales refinados, emulgentes y otrosaditivos especialmente seleccionados para ase-gurar que una vez mezclado con agua propor-ciona una emulsión estable que satisfará losrequerimientos de diversas operaciones demecanizado.

Como las emulsiones de Shell Dromus B enagua son excepcionalmente estables, retienensus excelentes propiedades anticorrosivas pormayores períodos de tiempo proporcionandocontinua protección a la máquina. En concen-traciones al 2 % de agua cumple los requeri-mientos 4 x 0-0 del test I.P. 125 de corrosión.

En contraste a muchas marcas competidorasmás baratas, Shell Dromus B no contiene com-puestos fenólicos que causan irritación de lapiel y tienen un olor muy fuerte que es bastantemolesto para el operario de la máquina.



Se usa normalmente en las operaciones de ta-ladrado, fresado, torneado, corte en frío y bruñi-do de la mayoría de los metales, excepto delos aceros inoxidables y aleaciones resisten-tes al calor, terrajado y roscado de aleacionesno ferrosas.

Se emplean generalmente en concentracionesdel 1 al 15%. En operaciones de laminación decobre en caliente se emplea en concentracio-nes al 2% y en frío al 6%.

Otra de sus aplicaciones es como inhibidor decorrosión en sistemas hidráulicos con agua, oen sistemas de refrigeración de motores. Suconcentración puede oscilar entre el 1 y el 5%.

ACEITES PUROS

SHELL MACRON B

Los superlubricantes Shell Macron son aceitestransparentes de extrema presión moderada.Se fabrican a partir de la mezcla de aceitesminerales altamente refinados, con aceitesgrasos sulfurizados cuidadosamente seleccio-nados, que los hace útiles para el mecanizadode aceros de resistencia media (de bajo por-centaje de carbono), especialmente cuando setrabaja con máquinas herramientas automáti-cas.

Debido a que Shell Macron B está formuladocon aditivos del tipo inactivo es ideal para la

mecanización de todo tipo de aleaciones noferrosas y metales amarillos, en tornos auto-máticos, tallado de engranajes, rectificado deroscas, roscado, roscado por laminación, tala-drado, brochado profundo, etc.

SHELL GARIA C

Son aceites de mecanizado, transparentes, deltipo extrema presión activos. Shell Garia C estáconstituido por una mezcla de aceites minera-les altamente refinados con aditivos especia-les que les confieren excelentes cualidadeslubricantes bajo las condiciones de trabajo másseveras.

Por la calidad de los componentes empleadostienen un olor muy suave, son estables y nose oxidan. Así mismo, reducen a un mínimo suactividad hacia los componentes metálicosamarillos de las máquinas herramientas.

Shell Garia C es un aceite multifuncional.

Su economía y versatilidad lo hace ser el másusado de la familia Shell Garia Oils.

Sus aplicaciones típicas incluyen:

- Mecanización automática de aceros aleados (50/70 tons uts, 80/110 Kp/mm2), aceros inoxidables y aleaciones resistentes al calor.



- Fresado de engranajes de acero (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2) y aceros aleados (50/70 tons uts, 80/110 Kp/mm2).

- Terrajado y roscado, roscado por laminación y barrenado profundo de aceros (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2) y aceros aleados (50/70 tons uts, 80/110 Kp/mm2)

- Brochado de acero (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2).



Sección Cuatro

SELECCION DEL ACEITE DE CORTE

En el cuadro siguiente se encuentran las reco-mendaciones generales para la correcta elec-ción de aceites para el mecanizado de meta-les.



30 a 50

Shell Garia C oShell Garia D




Shell Garia C

Shell Macron 32

Shell Garia C

Shell Macron B oShell Brumol SP

Shell Garia C oShell Brumol SP



Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Operaciones de maquinado

Operaciones muy severas(p.e. brochado)

Roscado(con macho o terraja)

Roscado(laminado)

Fresado de engranajes

Rectificado de roscas

Operaciones automáticas

Agujereado y alesado profundo

Escariado

Agujereado

Fresado

Torneado

Serruchado en frío

Cepillado y limado

Rectificado

Tenaces

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32 oShell Macron B






Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

20 a 30

Shell Garia C

Shell Garia C oShell Macron 32



Shell Garia C





Shell Brumol SP


Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

50 a 80

Shell Garia D




Shell Garia C

Shell Garia C

Shell Garia C


Shell Garia C




Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Inoxidables;alta

resistenciacalor, etc.

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Shell Garia D

Shell Garia D

Shell Garia D

Shell Garia D


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Shell Garia D

Shell Garia D




Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Fácilmentemaquinables

Shell Macron B

Shell Macron B

Shell Macron B

Shell Macron B

Shell Macron B




Shell Brumol SP oShell Macron B

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Resistencia a la tracción (Ton. cortas /Pulg2)

Metales no ferrosos Aceros

1. Shell Macron 32 y Shell Garia D son producidos bajo pedido o importación.2. Shell Dromus B puede ser empleado en las mismas operaciones en que se utiliza Shell Brumol SP.

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