8/18/2019 Principio de Lubricantes
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Principios de Lubricación -Lubricantes
Juan F Alvarez H.Ingeniero de LubricaciónExxonMobil
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ACEITES LUBRICANTES
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Base Lubricante
+
Aditivos
=
Aceite Lubricante
omposición de un aceite lubricante
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Bases Lubricantes
Una base es un LIQUIDO procesado de crudo u obtenido por
procesos químicos, que se utiliza para mezclar grasas y aceites
lubricantes terminados.
Las bases están fabricadas con distintos grados de viscosidad.
La calidad de cada base varía según la fuente de crudo y el
procesamiento que se utilice.
H
HH
A
A A
R
R
RR
R
R R
R
R
R
Alcohol Óxido de polialquilenoÓxidos de alquileno+
R - OH H - C - C - H
O
H R1
+ n R - O - C - C - O - HR1
HH
H n
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Bases Lubricantes
Ceras, Asfaltos, Combustibles, Lubricantes, y Gases
Petróleo crudo como punto de partida
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|
Bases Lubricantes
a refinación separa componentes
Asfalto y Ceras
Combustibles yLubricantes
Gases Etano — una fuente decompuestos SHF puros sincombustibles, lubricantes,asfaltos o ceras.
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Bases Lubricantes
Diagrama de Flujo de la Refinación
Crudo dedestilación
atmosférica
Destilados Refinados conParafina
AceitesDesparafinados
Aceites BásicosFinales
D e s t i l a c i ó n p
o r V a c í o
ResiduoSeparación por
Propano
(Asfaltos)
Livianos
Medios
Pesados
E x t r a c c i ó n p o r
S o l v e n t e s
D e s p a r a f i n
a c i ó n
p o r S o l v e
n t e s
T r a t a m i e n t o c o n A r c i l l a
o H i d r o t e r m i n a c i ó n
S100N
S150N
S600N
Bright
Stock
(Liviano)
(Medio)
(Pesado)
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Isoparafinas
alto (>90)
bajo
baja
buena
suficiente
Propiedad
Punto de Fluidez
Volatilidad
Oxidación
Solvencia
alto (>90)
alto
baja
buena
pobre
Parafinas Naftenos
más bajo
más alto
buena
Comp.Aromáticos
bajo(0-20)
mínimo
máximo
excelente
La mayoría de los aceites base están hechos de crudos de isoparafina. Losnaftenos se utilizan para producir bases que ayudan en las aplicaciones abajas temperaturas como consecuencia del punto de fluidez naturalmentebajo.
Las siguientes son propiedades típicas del crudo agrupado acorde al tipode hidrocarburo.
Índice deViscosidad
Fácilmenteoxidable
Baja resistenciaa la oxid.
bajo a moderado(40-85)
Bases LubricantesPropiedades de los Componentes
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En este cuadro, podrá observar que las bases están divididas en cinco
grupos, basados en el índice de viscosidad y el porcentaje de azufre.
Clasificación API (Instituto Americano del Petróleo) de las bases
Grupo
Especificaciones físicas
Proceso de fabricaciónIV Azufre % peso Saturados % peso
I 80-120 > 0,03 < 90 Convencional (refinado con solvente)
II 80-120 < 0,03 90 Requiere hidrofraccionamiento/desparafinado
III > 120 < 0,03 > 90 Requiere hidrofraccionamiento/ desparafinado
intensivo
IV < 140 0,00 > 90 Síntesis química – polialfaolefinas (PAO)
V Todos los otros tipos
Bases Lubricantes: Clasificación
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El siguiente cuadro compara las propiedades de rendimiento de
los cinco diferentes grupos de bases.
Comparación de las propiedades de las bases
Parámetro Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Grupo V
Estabilidad de oxidación Buena Mejorada Mejor Óptima Mejor a óptima
Volatilidad Buena Buena – mejor Mejor Óptima Buena a óptima
Solvencia de aditivo Muy buena Buena con co-bases
seleccionadas
Buena con co-bases
seleccionadas
Buena con co-bases
seleccionadas
Buena a óptima
Capacidad a baja temperatura Buena Mejorada Mejor Óptima Buena a óptima
Eficacia/tracción Buena Buena Mejorada Mejor Buena a óptima
Costo relativo c/ Grupo I 1 1.1 a 1.2 1.5 4 a 10 2 a 50
Grado de viscosidad a 40°C cSt Hasta 500 Limitada a
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Bases Lubricantes Sintéticas
Polialfaolefinas (PAO)
Poliglicoles
Ester orgánico
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Características Físicas yQuímicas de los Aceites
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Propiedades de los aceites lubricantes
1. viscosidad,
2. Indice de Viscosidad
3. estabilidad térmica,
4. estabilidad de oxidación,
5. punto de fluidez,
6. demulsividad,
7. punto de inflamación y
8. punto de combustión.
9. Formación de espuma
10.Color
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Propiedades de los aceites lubricantes
1. Viscosidad
La más importante propiedad de los aceites lubricantes es la viscosidad.La viscosidad es la resistencia interna del fluido a fluir .
La viscosidad es la propiedad más importante del lubricante.
1. formar una película lubricante,
2. enfriar los componentes de lamáquina y
3. sellar y controlar el consumo delaceite.
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Cada uno de los siguientes grupos mide la viscosidad con escala propia:
Abreviatura Nombre del grupo Clasificación que realiza el grupo
AGMA American Gear Manufacturers Association
(Asociación Americana de Fabricantes de
Engranajes)
Aceites industriales para engranajes
SAESociety of Automotive Engineers (Sociedad de
Ingenieros Automotrices)
Aceites para engranajes/motores de
automóviles
SUSSaybolt Universal Seconds (Segundos Saybolt
Universal)Todos los aceites
ISO International Standards Organization (Organización
Internacional de Normalización) Aceites lubricantes industriales
cSt Centistokes (centistokes) Todos los lubricantes
VISCOSIDAD
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RelaciónViscosidad - Temperatura
La Viscosidad DecreceCuando Aumenta laTemperatura
V i s c o s i d a d
T em p er a
t ur a
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El índice de viscosidad es el nivel de cambio en la viscosidad de un aceite con latemperatura. Cuanto mayor es el IV, menor es el cambio de la viscosidad de unaceite con la temperatura.
Alto I.V. = Variaciones ligeras de viscosidadBajo I.V. = Variaciones severas de viscosidad
En el gráfico que se encuentra debajo se puede identificar que la pendiente de cadalínea es diferente sobre el mismo rango de temperatura, dependiendo de suviscosidad: el IV más bajo tiene la mayor pendiente y el mayor IV tiene la menor
pendiente.
IV muy alto (135) es decir, sintéticosIV alto (95) es decir, aceite mineral
Temperatura
Índice de viscosidad
V i s c
o s i d a d
Nota: Los números enparéntesis sonnúmeros sin unidadque muestran la
diferencia en laviscosidad a 40°C y a100° C.
2.Indice de Viscosidad
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4. Estabilidad de oxidación
La estabilidad de oxidación es la capacidad de un lubricante de resistir lacombinación química con oxígeno.
La oxidación puede resultar en la aparición de sedimentos, depósitos y aumento de
la viscosidad. El proceso se acelera por:
• calor
• luz
• catalizadores metálicos
• ácidos formados por la contaminación del agua
• otros contaminantesFenol impedido
ZDTP
Propiedades de los aceites lubricantes
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5. Punto de fluidezEl punto de fluidez es la temperatura más baja en la que un aceite fluirá bajo lascondiciones de prueba prescriptas.
El punto de fluidez se ve afectado por la cantidad de partículas de cera que seeliminan durante el procesamiento del crudo:
• A mayor cantidad de partículas decera, mayor punto de fluidez.
• A menor cantidad de partículas de
cera, menor punto de fluidez.
Propiedades de los aceites lubricantes
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6. Demulsibilidad
La demulsibilidad es otra propiedad importante de los aceites lubricantes.
Es la capacidad de un aceite de separarse del agua.
Propiedades de los aceites lubricantes
Frasco izquierdoSin agua
Frasco derechoAgua y aceite separados(excelente demulsibilidad)
Frasco centralAceite y agua mezclados
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7. Punto de inflamación
El punto de inflamación se determina al calentar el aceite hasta que se
formen vapores y entonces se pasa una llama a través el aceite. El punto
de inflamación es la temperatura a la que el aceite genera chispas, pero
no se mantiene una llama.
El punto de inflamación para losaceites lubricantes es por logeneral 400°F o más.
Propiedades de los aceites lubricantes
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8. Punto de combustión
El punto de combustión se determina de manera similar al punto deinflamación. El aceite se calienta hasta que se forman vapores y se pasa
una llama a través del aceite. El punto de combustión es la temperatura a
la que el aceite genera chispas y la llama se mantiene.
El punto de combustión paralos aceites lubricantes es porlo general 700°F o más.
Propiedades de los aceites lubricantes
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9. Formación de espuma
Tendencia del aceite a formarespuma. Relacionada con el
atrapamiento de aire en el aceite. Se
mide con la prueba ASTM D 892.
EL aceite debe liberar el aire
atrapado y la espuma que forma este
proceso debe desaparecer en poco
tiempo
Propiedades de los aceites lubricantes
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10. COLOR
Propiedades de los aceites lubricantes
Se determina conforme a la norma ASTM-D-1500La escala va desde 0 (transparente) hasta 8 (negro)
Para determinación de colores mayores que 8 se efectúa una dilución del
aceite en petróleo incoloro y el valor se expresa con abreviatura DIL
L2 = Más claro que 2D5 = Más obscuro que 5
Para aceites menores de 0 se utiliza el colorímetro Saybolt
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Las bases tienen un enorme efecto en el rendimiento del lubricante
terminado:
Propiedad del lubricante Influencia de la base Influencia del aditivo
Viscosidad importante leve
Índice de viscosidad importante importante
Punto de inflamación importante leve
Volatilidad importante leve
Punto de fluidez importante importante
Estabilidad de oxidación importante importante
Protección contra la oxidación leve importante
Control de depósito importante importante
Formación de espuma importante importante
Bases Lubricantes: Influencia en el productoterminado
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Aditivos
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Aditivos - Funciones
Funciones Principales
Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenosquímicos ocasionados por razón de su entorno o actividad.
Proteger la superficie lubricada de la agresión de ciertoscontaminantes
Mejorar las propiedades del lubricante o proporcionarles
otras nuevas
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Aditivos para la Protección deSuperficies
– Agentes Antidesgaste y de Extrema Presión
– Inhibidores de Corrosión
– Inhibidores de Herrumbre
– Detergentes y Dispersantes
– Modificadores de Fricción
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Aditivos para la Protección deSuperficies
Agentes Anti-Desgaste y de E.P.
Propósito:Reducir Fricción y DesgastePrevención de Rayadurasy Fatigas de Material
Funciones:Reacción Química con el metal para formar película conmenor resistencia al corte que la del metal anteponiéndose a
éste.Tipos: Sulfuros, Xantanatos, Ditiocarbonatos DialquilditioCarbonatos, Ditiofosfatos de Zinc.
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Aditivos para la Protección de Superficies
ESTOS SON ADITIVOS QUE SON ACTIVADOS POR EL ROZAMIENTO
A TEMPERATURAS NORMALES DE OPERACION
REACCIONAN PARA FORMAR UNA PELICULA PROTECTORA SOBRE
LA SUPERFICIE METALICA LO QUE CONTROLA LA ABRASION
PIEZA ESTACIONARIA
PIEZA DESLIZANTE
SUPERFICIES
METALICAS
CAPAS DE
ADITIVO
AGENTES ANTIDESGASTE
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Aditivos para la Protección de Superficies
AGENTES DE EXTREMA PRESION
SON ACTIVADOS POR ALTAS PRESIONES Y TEMPERATURAS, CONDICIONESEN LAS QUE LOS AGENTES ANTIDESGASTE NORMALES FALLARIAN
REACCIONAN FUERTEMENTE CON LA SUPERFICIE METALICA FORMANDO UNACAPA DE METALES BLANDOS; LO QUE EVITA EL SOLDADO
ADITIVO EP
PIEZA ESTACIONARIA
PIEZA DESLIZANTE
Aditivos para la Protección
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Aditivos para la Protecciónde Superficies
Inhibidores de Corrosión
Propósito:Prevenir la corrosión departes metálicasNo-Ferrosas encontacto con el lubricante
Funciones:
Neutralización de ácidos corrosivosTipos: Dialquil y Diarilditio fosfatos metálicos
Aditivos para la Protección
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Aditivos para la Protecciónde Superficies
Inhibidores de Herrumbre y Corrosión
Propósito:Prevenir la oxidación de partes metálicasferrosas en contacto con el lubricante
Funciones: Adsorción preferencial del constituyentepolar en lasuperficie metálica para brindar una películaprotectora
Tipos: Sulfonatos de Calcio, Sodio,Magnesio y Bario, Aminas fosfatadas,ácidosparafínicos
H2 O Escudo
Protector
Aditi l P t ió d
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Aditivos para la Protección deSuperficies
DetergentePropósito:
– Mantener las superficiescomo ranuras de anillos,
faldas de pistón, válvulas,etc., libres de depósitos
Funciones: Reacción química con el lodo y el barniz para neutralizarlos
y mantenerlos en solución en el aceite.Tipos: Sales sobre-básicas de Calcio, Bario y Magnesio,Sulfonatos...
Depósitosde Carbón
1er. Anillo deCompresión
2do. Anillo deCompresión
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Aditi l P t ió d
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Aditivos para la Protección deSuperficies
Dispersante
Propósito:Mantener los insolubles
dispersos en el aceiteFunciones:Los contaminantes quedan atrapados por la atracción polarde las moléculas del dispersante previniendo suaglomeración. Los mantiene en suspensión debido a la
solubilidad del dispersanteTipos: Sales de Bario de alto P.M. conteniendo fósforo,Poliaminas, Succinoamidas, Polímeros....
Aditi l P t ió
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Aditivos para la Protecciónde Superficies
Modificador de Fricción(Lubricidad)
Propósito: Alterar el coeficientede fricción (Sinfin-Corona)
Función: Adsorción preferencial de materialesactivos
Tipos: Acidos - aminas grasos,Mantecas, Aceites Animalesy Vegetales
Aditi d D ñ Ti
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Aditivos de Desempeño - Tipos
Depresor del Punto de Fluidez
Mejorador del índice de viscosidad
Agentes de resistencia de película
Agentes de adhesividad
Emulsificantes
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Aditivos de Desempeño
Depresores del Punto Mínimo de Fluidez
Propósito:Permitir el flujo del lubricante
a bajas emperaturas
Funciones:Modifica la formación de ceraTipos: Poliacrilatos, Polímeros de
hidrocarburos, Polimetacrilatos,Esteres Poliméricos.... Aditivo
Cera
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Aditivos de Desempeño
Mejoradores del índice de Viscosidad
Propósito: Aumentar el índice
de viscosidad
Funciones:Los polímeros se dilatan con el aumentode la temperatura, contrarrestando el adelgazamiento
del aceite.Tipos: Poliisobutilenos, Copolímeros, Metacrilatos,Polímeros con Nitrógeno.
Frio Caliente
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Aditivos de Desempeño
Agentes de resistencia de película
Propósito: –Incrementar la capacidad
de soportar cargas
Funciones:Los aditivos se concentran sobre las superficiesmetálicas formando películas que minimizan la posibilidadde contacto directo metal - metal
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Aditivos de Desempeño
Agentes de adhesividad
Propósito:Incrementar las característicasde adhesividad de los lubricantes,tornándolos mas "pegajosos"
Funciones:Bajo condiciones de película delgada,evitan que el aceite se escurra.Tipos: Polímeros de Isobutileno
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Aditivos de Desempeño
Emulsificantes
Propósito:Facilitan la emulsión agua-aceite
y la mantienen estable
Función:Reducir la tensión superficial parafacilitar la emulsión del agua y el aceiteTipos: Detergentes de hidrocarburos, sulfonatos depetróleo, jabones alcalinos y alcalinotérreos
Aceite
Agua
Agua
Aceite
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Aditivos para Proteger el Lubricante
Aditivos para Proteger el Lubricante
Antioxidante
Antiespumante
Demulsificante
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Aditivos para Proteger el Lubricante
Antioxidante
Propósito:Extender la vida útil del aceite
Funciones:Prevenir la reacción entre el oxígeno
y los hidrocarburos, minimizando además el efectocatalizador de algunos metales en este proceso.Tipos: Fenoles Alquilados y bloqueados, DiarilDialquilditio fosfatos metálicos....
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Aditivos para Proteger el Lubricante
Antiespumante
Propósito:
Impedir que se formeen el lubricante unaespuma demasiado persistente
Funciones:Reducir la tensión superficial para acelerar el colapsode la espuma.Tipos: Silicones, Copolímeros orgánicos...
Aditi P t l L b i t
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Aditivos para Proteger el Lubricante
Demulsificante
Propósito: –
Aumentar la rapidez deseparación del agua
Funciones: Aumentar la tensión superficial
para obtener gotas grandes de aguaTipos: Tricresil fosfato, Duodesil sulfonato decalcio....
Aditivos
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Aditivos
Influencia en el aceite
Su influencia sobre las características dellubricante
Detergente sobre el contenido de cenizas
Detergente sobre el T.B.N.
Aditivos
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Aditivos
Influencia con otros Aditivos
Su influencia sobre otras propiedades
Antiespumantes sobre la liberación del aire
Dispersantes sobre la demulsibilidad
Inhibidor de corrosión sobre Anti-desgaste yExtrema Presión
Aditivos
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Aditivos
Sus daños con otros Agentes
Daños:
–El agente de E.P. con la Temperatura
– El Antiespumante con la contaminación dedetergente
– El mejorador de índice de viscosidad por unalto esfuerzo de corte (Motores de 2 tiempos)
–El ZDDP (Ditiofosfato de Zinc) por humedad(hidrólisis)
AditivosEn Componentes Comunes
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En Componentes Comunes
Componentes ProblemasTípicos
Requisitos del
Aditivo Sistema hidráulico
Engranes
Temperatura
Contaminación
Entrada de Aire
Condensación
Altas Cargas
Temperatura
Contaminacion conagua
Resistencia a laoxidación
Resistencia a laespuma
Demulsibilidad
Propiedades AD y EP
Resistencia a laoxidación
Preventivo deherrumbre
AditivosEn Componentes Comunes
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En Componentes Comunes
Componentes Problemas Típicos Requisitos del
Aditivo Guías y Correderas
Motor
Deslizamiento Irregular
Altas CargasFormación de depósitos
Arranque en frio
Viscosidadsuficientemente Alta
Modificador de fricción
Resistencia de película
Adhesividad
Propiedades ADDetergentes y
Dispersantes
Depresor del PuntoMínimo de Fluidéz
Mejorador del IV
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¿Preguntas?
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