ABC de la lubricaciónConocimientos básicos

¿Cuando nace la lubricación? La necesidad de lubricar nace cuando el hombre inventa la 1º

Máquina (1º rueda hace 5500 años). En ese acto aparece: La ciencia de los materiales, el diseño, la

fabricación, la mantención y la lubricación de los mecanismos. Además toma conciencia de lo que más adelante se conoció

como roce. Su manejo tendrá como resultado los avances de la tecnología.

El mundo que conocemos no sería factible sin el roce.

Como ha contribuido el roce El control del roce ha permitido desarrollar nuestra

civilización. El mantener el roce bajo control, el desgaste y el consumo

energético asociado es toda una ciencia. Esta ciencia se denomina TRIBOLOGÍA. Para mantener el roce bajo control se necesita:

Un buen diseñoMateriales adecuados y buena manufacturaLubricantes

Evolución de la Rueda

¿Qué se necesita para lubricar?

Para lubricar en forma hidrodinámica se necesitan que se cumplan tres condiciones:Abastecimiento de lubricanteSuperficies convergentesVelocidad adecuada

Estas condiciones se dan en gran parte de los mecanismos, salvo en algunos casos.

Tipos de lubricantes disponibles.

La lubricación de un componente se puede efectuar con : Líquidos Sustancias pastosas o semi pastosas Gases y Sólidos

Entre las sustancias liquidas encontramos los aceites de base mineral, recicladas o sintéticas, en las pastosas las grasas de diverso tipo y entre las solidas elementos como el grafito, teflón, bisulfuro de molibdenos entre otras.

Evolución de la lubricación. La tecnología de la lubricación desde sus inicios hasta

bien entrado el periodo de la revolución industrial se mantuvo casi sin cambios.

Los lubricantes derivados de petróleo aparecen recién después de 1850 y los sintéticos se comienzan a emplear después de la II Guerra Mundial.

La I y II GM tuvieron un fuerte impacto no solo en el desarrollo de maquinaria si no que también en todos los elementos asociados, lubricantes, materiales, métodos de fabricación, etc.

El Roce La lubricación la empleamos para mantener el roce bajo

control. La eficiencia de este control en buena parte se debe a los lubricantes que empleamos en esta tarea.

Aspectos básicos que se deben considerar.El roce estático es máximo.El roce dinámico es menor que el roce estáticoTodas las superficies son rugosas.

Flujo del Lubricante Los aceites operan bajo flujo

laminar. Los espesores de película son

muy bajos de 1 a unos pocos micrones de espesor.

El abastecimiento de lubricante debe ser constante.

La limpieza del fluido es vital.

EVOLUCIÓN DE LA PELÍCULA LUBRICANTE

• En todo equipo que esté afecto a lubricación bajo régimen hidrodinámico, la película lubricante y el roce pasan por tres etapas, que se ejemplifican con las luces de un semáforo.

Estado Roce Película lubricante

Etapa Roja Máximo Capa Limite, Película Delgada, de Frontera, Marginal

Etapa Amarilla Menor Mixta

Etapa Verde Mínimo, solo él del lubricante Hidrodinámica

Películas delgadas, Marginales, de frontera, Capa límite…..

• ZONA ROJALa velocidad de las

piezas no permite que el lubricante las mantenga separadas.

Existe contacto metal con metal.

Roce máximo.Desgate máximoConsumo de

energía máximo.Requiere de muy

buen nivel de protección y EP” Extrema Presión”

Necesita lubricante.

Películas Mixtas• ZONA AMARILLALa velocidad de las

piezas no permite una adecuada separación entre las superficies.

Contacto entre las asperezas mayores..

Existe contacto metal con metal.

Roce menor, pero considerable.

Desgate menor.Menor consumo de

energía.Requiere de muy

buen nivel de protección AW “ Antidesgaste”

Necesita lubricante.

Películas Hidrodinámicas• ZONA VERDELa velocidad entre las

piezas, permite un adecuada separación de ellas.

El lubricante es capaz de soportar la carga.

Desgaste limitado a roce erosivo.

Consumo de energía mínimo.

Superficies flotan sobre una película de aceite gruesa.

Una película muy viscosa puede generar calor.

¿Cómo funcionan en realidad los descansos? Curva de Stribeck

La curva de Stribeck indica que el espesor de película no solo está relacionado con el roce y la velocidad, sino que con la viscosidad del lubricante usado, la velocidad y la carga.

Dado que la carga es un factor inversamente proporcional, ligeros incrementos de carga pueden tener un efecto dramático en el espesor de película y en la generación de roce.

Espesor de película = ( Viscosidad x velocidad / carga)

Ejemplos Zona Roja

Paradas y partidas en todo equipo.Movimiento alternativo.Movimiento de oscilación.

Zona AmarillaDurante el proceso de paradas y partidasEngranajes rápidos

Zona VerdeEjes de motores eléctricos.Ejes de turbinas.

Efectos de la viscosidad en el roce fluido

Aumento de la viscosidad (ISO 32 a 46 a 68 e ISO 100)

Aumento de espesor de película, del roce y consumo de energía

Aceites sellantes de fugas, reopécticos

Comportamiento de cierto tipo de fluidos los cuales a medida que están sometidos a un fenómeno de tensión de corte (agitación) van aumentando su viscosidad en el tiempo.

Esto permite que sellen los orificios, grietas o ductos por donde fluyen.

Los lubricantesBel-Ray MA-1500Bel-Ray Molylube MA-1500

SpecialBel-Ray No-Tox Semi-Fluid

Lubricant entre otros tienen este comportamiento.

VISCOSIDAD

Viscosidad Propiedad más importante

de los lubricantes. Es la resistencia a fluir de

un fluido a través de un orificio calibrado en un tiempo.

Se controla a 40 y/o 100ºC Unidad de medida

Centistoke, cSt

Es un factor de diseño del equipo.

La viscosidad estándar se mide de acuerdo a ASTM D-445 que evalúa la viscosidad en cSt a 40 y/0 100ºC.

Existen otras unidades de medida tales como los: ºR, grados Redwood ªE, Grados Engler SSU, Segundos Saybolt

Universales

Viscosidad La unidad en que se expresa la viscosidad es el centistoke

(mm2/seg), cSt. Submúltiplo de stokes, es decir, la unidad de medida de la viscosidad cinemática de un fluido en el

sistema cegesimal. Equivale a la centésima parte de un stokes y se emplea mucho en el caso de aceites lubricantes.Unidad de medida de la viscosidad cinemática, es decir, la relación entre la viscosidad dinámica (en poise) y el peso específico del fluido, que generalmente suele ser un lubricante.Para realizar estas mediciones, suelen emplearse normalmente los viscosímetros de tipo Ostwald. Con dichos aparatos, se hace pasar por un capilar una cantidad fija de líquido; el valor en segundos del tiempo empleado multiplicado por una constante característica del aparato da el valor de la viscosidad cinemática.

La viscosidad SIEMPRE debe ir asociada a una temperatura.

La densidad no tiene relación alguna con las viscosidad.

Escalas de viscosidad La estandarización internacional reconoce tres escalas de viscosidad y

una especificación. Escalas

SAE para aceites de motor. (SAE 10w-40, 40, 50, etc.). SAE para aceites de transmisiones. (SAE 80W-90, 90, 140, etc.).

Mide la viscosidad a 100ºC y ese resultado determina en grados SAE del lubricante. Para los grados W se requieren valores a bajas temperaturas.

ISO. Escala de viscosidad para los aceite industriales. Mide la viscosidad en

cSt a 40ºC. Valores en rangos. AGMA.

Especificación de lubricante para engranajes industriales asimilada a la escala ISO.

Escala SAE de motorSAE Viscosity Grades for Engine Oilsa — SAE J300 Dec 99

Low Temperature Viscosities High-Temperature Viscosities

Low Shear RateKinematicd (cSt) at

100°CSAE

ViscosityGrade

Crankingb (cP)max at temp °C

Pumpingc (cP) maxwith no yield stress

at temp °C min maxHigh Sheare Rate (cP)

at 150°C min0W 6200 at -35 60,000 at -40 3.8 — —

5W 6600 at -30 60,000 at -35 3.8 — —

10W 7000 at -25 60,000 at -30 4.1 — —15W 7000 at -20 60,000 at -25 5.6 - —

20W 9500 at -15 60,000 at -20 5.6 — —25W 13,000 at -10 60,000 at -15 9.3 — —

20 — — 5.6 <9.3 2.630 — — 9.3 <12.5 2.9

40 — — 12.5 <16.32.9 (0W-40, 5W-40,

10W-40 grades)

40 — — 12.5 <16.33.7 (15W-40, 20W-40,

25W-40, 40 grades)

50 — — 16.3 <21.9 3.760 — — 21.9 <26.1 3.7

a All values are critical specifications as defined by ASTM D 3244 (see text, Section 3).b ASTM D 5293c ASTM D 4684 (see also Appendix B and text Section 4.1): The presence of any yield stress detectableby this method constitutes a failure regardless of viscosity.d ASTM D 445e ASTM D 4683, ASTM D 4741, CEC-L-36-A-90

Grados de viscosidad SAE Militares

Military Grades — MIL-PRF-2104G

Property Method 10W 30 40 15W-40 Kinematic Viscosity (cSt) at 100°C

min max

ASTM D 445 5.6

<7.4 9.3

<12.5 12.5

<16.3 12.5

<16.3

Apparent Viscosity (cP)

min max

ASTM D 5293 6600 at -30 7000 at -25

— —

— —

7000 at -25 7000 at -20

HTHS Viscosity (cP) min ASTM D 4683 2.9 — — 3.7 Pumpability, 60,000 cP max at

temp °C ASTM D 4684 -30 — — -25

Viscosity Index, min ASTM D 2270 — 80 80 —

Flash Point (°C) min ASTM D 97 205 220 225 215

Evaporative Loss (%) max ASTM D 5480 18 — — 15

Grados SAE de TransmisionesAutomotive Gear Lubricant Viscosity Classifications — SAE J306

Kinematic Viscosity at 100°C(cSt)3SAE Viscosity

Grade

Max Temperaturefor Viscosity of

150,000 cP (°C)1,2min4 max

70W -555 4.1 —75W -40 4.1 —80W -26 7.0 —85W -12 11.0 —80 — 7.0 <11.085 — 11.0 <13.590 — 13.5 <24.0

140 — 24.0 <41.0250 — 41.0 —

1Using ASTM D 2983.2Additional low-temperature viscosity requirements may be appropriate for fluids intended for use inlight-duty synchronized manual transmissions.3Using ASTM D 445.4Limit must also be met after testing in CEC L-45-T-93, Method C (20 hours).5The precision of ASTM D 2983 has not been established for determinations made at temperatures below-40°C. This fact should be taken into consideration in any producer-consumer relationship.

Papel para graficar las viscosidades.

Índice de viscosidad (IV)Es un hecho conocido que la viscosidad varía con la

temperatura.Cuando la temperatura sube, la viscosidad baja.Estos cambios varían de un producto a otro dependiendo

de los aceites base utilizados y de los aditivos.¿Cómo informar estos cambios?

Se informan reportando el INDICE DE VISCOSIDAD.¿Cómo se determina el IV?

Este índice se calcula a partir del valor de la viscosidad cinemática en cSt obtenida a 40 y 100ºC de cada aceite lubricante. Estos valores se procesan de acuerdo a lo especificado en la norma ASTM D2270

Indicé de Viscosidad Rangos generales

Aceites minerales de base Nafténica 0 a 30Aceites minerales de base parafínica entre 80 y 100Aceites minerales súper refinados valores por

sobre 120.Aceites minerales multigrados (motor) entre 130 y

150Aceites sintéticos. Valores variables de acuerdo al

tipo de aceite base sintético empleado entre 80 a 300 o más.

Ejemplo de Indicé de Viscosodad distintos

Efecto de la temperatura Cuando el lubricante está expuesto a temperatura

y más aún a agitación se producen algunos importantes cambios químicos, llamados OXIDACIÓN, no herrumbre que es lo que normalmente denominamos oxido.

Estos cambio son: Incremento de la viscosidad Aumento de los niveles de acidez. Cambio de color Si el fenómeno es muy agresivo, se polimeriza

rápidamente, carbonizándose, lo que forma depósitos abrasivos.

Lubricantes Bio degradables

Reduce el impacto al medio ambiente.Cualquier derrame se trata de la misma forma

que al producirse con un lubricante convencional.

El tratamiento de lubricante derramado o suelo contaminado es más fácil. Reduce el costo.

Está en concordancia con las normas ISO 14.000

Selección del lubricante a usarLos siguientes son factores que deben considerarse.

Recomendaciones y/o restricciones impuestas por la autoridad (Ej. Uso de lubricante sanitario).

Recomendaciones, restricciones y obligaciones impuestas por los clientes.

Recomendaciones y restricciones impuestas por el fabricante del equipo (OEM “Equipo de Manufactura Original”).

Considerar los que el usuario requiere y lo que espera que se le suministre.

Almacenamiento & Manejo

Mantener los envases bien cerradosAlmacenar en área segura de acuerdo a la

normativa vigente. Bodegas ventiladas. Lubricantes sanitarios totalmente segregados de lubricantes industriales.

Evitar derrames al subsuelo o desagües.Almacenar fuera de áreas de chispas o llamas.Prestar debida atención al etiquetado, en

especial a las hojas de seguridad (HDS).

Etiqueta

Hojas de seguridad

Las Hojas o HDS o MSDS está reguladas por la norma chilena NCh Nº 2245 of 2003.

Cada HDS consta de 15 secciones.Cada sección entrega información a los

organismos de emergencia de cuáles son las formas y precauciones que se deben tener en caso de derrames, contacto con personas, con el medio ambiente, incendios, derrames, etc.

Recomendaciones Use protector ocular y guantes al manejar

lubricantes. Almacenar los lubricantes en envases adecuado y

marcados. Lávese las manos antes de manipular alimentos y/o

consumirlos Lávese las manos ANTES de ir al baño. No generar derrames al piso o al suelo. Con un derrame proceder de acuerdo a los

procedimientos establecidos.

¿Como aplicar el lubricante?

• El suministro al punto de lubricante se puede hacer de forma:– Manual– Mediante dispositivos manuales al punto.– Mediante sistemas centralizados de lubricación.– Mediante sistemas automáticos individuales al punto.

• Cada sistema se implementará en función de la complejidad de los puntos, los riesgos que implica aplicar el lubricante y la cantidad de puntos a lubricar.

Dosificación y frecuencia de lubricación

La cantidad de lubricante al punto está especificada por el fabricante del equipo.

Estas cantidades es posible calcularlas y revisar la recomendación del fabricante de acuerdo a necesidad.

La frecuencia de cambio también está establecida por el fabricante del equipo.

Modificar estas frecuencias es difícil y requiere de estudios extensos.

El lubricante mantiene y transporta los contaminantes.

Frecuencias de re lubricaciónFactores que intervienen

Tipo de máquina.Condición de operaciónCondiciones ambientalesCriterios de mantenimientoFrecuencia de re lubricación y de inspección del

punto.Sistemas de aseo de los equiposCapacidad del lubricante para el servicio

propuesto.