Lubricantes Industriales: Tipos, Propiedades y Normativas

Tipos de aceite lubricante y su obtención

Clasificación de los Aceites Lubricantes

Estos aceites se obtienen a partir de procesos químicos complejos, por lo que son más caros pero ofrecen resultados mejores:

• • Índice de viscosidad más elevada
  • Mejor resistencia a alta temperatura
  • Mejor resistencia a la oxidación.

Aceites Minerales

Se utiliza esta denominación para aceites obtenidos por refinación del petróleo y cuyo uso es el de lubricantes. Se usan ampliamente en la industria metalmecánica y automotriz.

Aceites Sintéticos

Los Aceites Sintéticos no tienen su origen directo del Crudo o petróleo, sino que son creados de Sub-productos petrolíferos combinados en procesos de laboratorio

Aceite de síntesis o sintéticos

Las bases de estos productos son obtenidas por medio de reacciones químicas. Dos grandes familias de estos productos son utilizadas en la composición de lubricantes: Los ésteres y Los hidrocarburos de síntesis, más específicamente los polialfaolefinos fabricados a partir del etileno.

Los Aditivos

Los aditivos están presentes en promedio entre el 15% y el 25% en el aceite. La función que cumplen es:

• • Reforzar o mejorar las propiedades del aceite motor.

Algunas de las funciones de los aditivos son:

Aditivos que mejoran el índice de viscosidad

Función:

Permitir al aceite:

• • que se mantenga lo suficientemente fluido en frío (facilitar el arranque bajando el punto de congelación entre 15 y -45º C (según los aceites)
  • que tenga viscosidad en caliente (evitar el contacto con las piezas en movimiento).

Composición:

Polímeros que permite mantener la viscosidad en caliente. Los componentes más utilizados provienen de las siguientes familias químicas:

• • Polimetacrilato (PMA)
  • Copolímeros de hidrocarburos etilénicos (OCP)
  • Copolímeros mixtos PMA- OCB
  • Derivados de isopreno, de isopreno - estireno hidrogenado
  • Derivados de estireno- butadieno hidrogenado.

Aditivos Antiespuma

Función: Tienen por objetivo limitar la dispersión de un gran volumen de aire en el aceite

Las Propiedades de los lubricantes

Color: Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente transparente el color nos puede dar idea de el grado de pureza o de refino

Densidad: en un Aceite lubricante se mide por  comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada.

Viscosidad: Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno de sus moléculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesión existente.

Índice de Viscosidad: El valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura.

Untuosidad: Es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los aceites a las superficies metálicas a lubricar

Punto de Inflamación: Lo determina la temperatura mínima la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama.

Punto de Combustión: El punto de combustión, que se produce por encima del punto de inflamación, es la temperatura a la cual el combustible es capaz de proseguir por si solo la combustión, una vez que este se ha iniciado en un punto de su masa.

Punto de Congelación: Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida.

Acidez: Los diferentes productos terminados, obtenidos del petróleo bruto pueden presentar una reacción ácida o alcalina.

Índice de Basicidad: Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los ácidos formados por la combustión en los motores.

Demulsibilidad: Es la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua. Es lo contrario de emulsibilidad.

Aceite de base para la grasa

La parte líquida lubricante de una grasa generalmente representa el 90% de su peso y es un factor importante en la determinación de su desempeño. Las características del aceite de base (viscosidad, volatilidad, punto de gota, etc.) evidentemente tendrán una influencia en las características de la grasa.

Espesante para las grasas

Es el elemento de mayor influencia en las características de la grasa. Por ello están generalmente clasificadas según el tipo de espesante utilizado los jabones metálicos y los espesantes sin jabón. Aproximadamente el 90% de las grasas utilizan jabones metálicos. Estos pueden ser subdivididos en dos categorías: los jabones convencionales (litio, calcio, aluminio, sodio) y los jabones compuestos denominados complejos. Los espesantes sin jabón están divididos en diferentes tipos de productos como los espesantes inorgánicos (p. Ej.: la arcilla), los polímeros (p. Ej.: poliurea), pigmentos/colorantes, geles y ceras.

Los aditivos para las grasas

Aunque un número limitado de grasas contiene únicamente: aceite de base y espesante; la mayoría de ellos contiene diversos aditivos para mejorar y modificar sus características. Como los aceites, los aditivos son utilizados para ejercer, entre otras, acciones antioxidantes, anticorrosivas y de anti-desgaste.

Normas relativas a los lubricantes

• • Normas API (American Petroleum Institute)
  • Normas ACEA (Motor)
  • Norma S.A.E.

Norma A.P.I. (American Petroleum Institute)

El nivel de calidad A.P.I. viene representado por un código generalmente formado por dos letras:

• La primera designa el tipo de motor (S= gasolina y C= Diesel).
• segunda designa el nivel de calidad

Para obtener esta norma, los lubricantes deben superar cuatro pruebas de motor en las que se tiene en cuenta:

• • El aumento de la temperatura de los aceites con los motores en funcionamiento,
  • La prolongación de los intervalos del cambio de aceite preconizado por el constructor,
  • Las prestaciones del motor,
  • Las normas de protección del medio ambiente.

Para determinados aceites:

La reducción del consumo de carburantes debido a la escasa viscosidad (categoría "Energie Conserving).

Existen 3 tipos de clasificación:

• • Clasificación API Transmisión
  • Clasificación API Motor Gasolina
  • Clasificación API Motor Diesel

Clasificación API transmisión

API- GL1

Para transmisiones de ejes con engranaje helicoidal, y tornillo sin fin y en determinadas transmisiones manuales. Pueden contener aditivos: antioxidantes, anti-herrumbre, anti-espuma y agentes que rebajen el punto de solidificación.

API- GL2

Para transmisiones con tornillo sin fin en las que un aceito GL1 no es suficiente.

API-GL-3
Para transmisiones con ejes de engranajes helicoidales que funcionan en servicio y velocidad moderada, y a las que un aceite GL-1 no les es suficiente.

API-GL-4
Para transmisiones con engranaje helicoidal y transmisiones hipoides especiales aplicadas a vehículos que funcionan con velocidad elevada y con par bajo, o con velocidad reducida y par elevado. Los aditivos antidesgaste y extrema presión son utilizados.

API-GL-5
Lo mismo que en el punto anterior pero a velocidad elevada y par extremadamente débil, y velocidad reducida y par elevado. Aditivos contra el desgaste y extrema presión son añadidos.

Clasificación API de los motores a gasolina

SD: para los motores a gasolina de turismos y camiones de 1968 a 1970. El aceite SC debe ofrecer una protección contra la formación de depósitos a alta (detergencia) y a baja temperatura (dispersión).

SE: Para los motores a gasolina, de turismos y camiones, a partir de 1971. Los aceites SE pueden remplazar a los SC. Con respecto a la categoría anterior, el aceite SC ofrece una mejor resistencia contra la oxidación y la formación de "cold sluge" bajas temperaturas.

SF: Para los motores de gasolina, turismos y determinados camiones a partir de 1980. Los aceite SF pueden remplazar a los SE y SC. Estos aceites dan mejores resultados que los SE en materia de resistencia a la formación de depósitos, de protección contra el desgaste y de resistencia contra la corrosión.

SG: Para los motores gasolina de turismo y algunos camiones después de 1980 sustituyen a los SF, SG, CC, SE o SE/CC. Los aceites SG tienen mayores prestaciones que los SF en formación de depósitos, protección contra el desgaste y resistencia a la corrosión.

SH: ídem que SG pero con condiciones de pruebas más estrictas.

SJ: Aceite para motor de nivel SH, aunque desarrollado de acuerdo con el sistema de certificación API según los criterios de múltiples pruebas.

Clasificación AI de motores Diesel

CC: Para motores diesel con una descripción de funcionamiento normal (motor diesel ligeramente sobrealimentado) y motor a gasolina. Los aceites CC son muy detergentes y dispersivos, protegen bastante bien los motores contra el desgaste y la corrosión.

CD: Para motores diesel de uso intensivo, sometido a presiones elevadas, producidas por turbocompresión. Los aceites CD son muy detergentes y dispersantes y protegiendo bastante bien el motor contra el desgaste y la corrosión.

CD II: Para los motores diesel de dos tiempos concebidos para tareas difíciles. Limitación estricta de la formación de depósitos y de desgaste. Los aceites CDII responden a las exigencias de la clase CD presentada anteriormente pero también satisfacen las pruebas de motor GM de dos tiempos normalizados, realizados en un Detroit 6V53T.

CE: Para los motores diesel con uso intensivo con turbocompresión circulando desde 1983. Está dirigido a motores de gran potencia con un régimen elevado, pero también a motores lentos de gran potencia.

CF4: Similar a la categoría CE pasando además por una prueba de micro-oxidación. La protección de los pistones y de la garganta de segmento está especialmente reforzada.

CG4: Para los motores diesel con uso intensivo. Reducción de los depósitos en el pistón, del desgaste, de la corrosión, de la formación de espuma, de la oxidación y de la acumulación de hollín a altas temperaturas

CH: Para motores diesel adaptados a las normas de emisión de 1998. Estos aceites están destinados a garantizar la vida de los motores en las condiciones más severas. Ellos permiten una extensión de los intervalos de los cambios de aceite.

Clasificación ACEA motor

Clasificación API es importante sobre todo para los motores americanos. Los motores de origen europeo exigen otros criterios.

En consecuencia, los fabricantes de motores europeos han desarrollado un sistema propio de clasificación. Esta fue establecida por la ACEA, antigua CCMC o "Comité de Constructores del Mercado Común", por lo que las normas empleadas son de la CCMC. Este organismo tiene como principio reflejar la clasificación de la API añadiéndole algunas exigencias.

Las normas ACEA están divididas en tres grupos:

• • A para los motores a gasolina
  • B para los motores diesel turismo
  • E para los motores diesel vehículos utilitarios y camiones

Cada grupo posee varios niveles de calidad indicados por una cifra (1,2,3,...), seguida de las dos últimas cifras del año de introducción de la version mas reciente.

Para los motores a gasolina existen las siguientes normas:

• • A1-96:aceites que economizan energía.
  • A2-96: aceites para uso normal
  • A3-96: aceite para uso severo.

Norma de aceites S.A.E.

La norma SAE J 300 definió lo que se denomina "Grado de viscosidad" para cada lubricante Ej.: S.A.E. 40 (grado de viscosidad para el verano). Cuanto más elevado es el número mejor es el mantenimiento de la viscosidad a altas temperaturas. En el caso de uso urbano o deportivo, o cuando la temperatura del aire es elevada, el motor soporta altas temperaturas que acentuarán dicho fenómeno. También es importante para la protección del motor la utilización de un aceite que se mantenga lo suficientemente viscoso.

Pruebas relativas a los lubricantes

• • Pruebas de laboratorio
  • Banco de pruebas
  • Pruebas en funcionamiento

Pruebas de laboratorio

Pruebas de oxidación

La acción del oxigeno del aire y de la temperatura influyen en el envejecimiento de los lubricantes. Es el fenómeno de la oxidación. En las pruebas de oxidación, las temperaturas son establecidas en función de las temperaturas que pueden ser encontradas en funcionamiento.

Pruebas de corrosión

Uno de los papeles importantes del lubricante es la protección contra la corrosión. También es indispensable conocer (para eventualmente modificarlos) las reacciones que se producen entre el lubricante y las superficies metálicas de diferentes naturalezas.

Ensayos de compatibilidad química

Este tipo de pruebas permite determinar el comportamiento de los diferentes materiales cuando están en presencia de un aceite. Se certificará, por ejemplo, por medio de pruebas específicas, la compatibilidad de un lubricante con las juntas de estanqueidad.

Pruebas de estabilidad para el almacenamiento

Ciertas combinaciones de algunos lubricantes resultan de la combinación de productos que no son totalmente miscibles en el aceite: por lo que se debe controlar la estabilidad

Durante el almacenamiento.

Pruebas de dispersión

Estas pruebas tienen por objetivo determinar la capacidad de un aceite de mantener en suspensión las materias sólidas susceptibles de contaminar dicho aceite durante el servicio. Por ejemplo: Los motores de combustión producen residuos (hollín) y parte de dichos residuos se encuentra en el aceite.

Pruebas de cizalladura

Estas pruebas tiene por objetivo determinar la máxima o la mínima resistencia de los lubricantes a los esfuerzos mecánicos que tienden a provocar la ruptura de las moléculas de ciertos componentes.

Pruebas de resistencia a la presión

No existe un aparato que pueda medir directamente la máxima o la mínima resistencia de una capa de aceite a la presión.

Banco de pruebas

Las pruebas de laboratorio son complementadas con pruebas en el banco, en máquinas de estructura muy próxima a la de las máquinas reales. Aquí se establecen condiciones precisas.

Pruebas en motores

Las pruebas en motores tienen por objetivo observar el comportamiento de los aceites, tanto en motores de gasolina, como en motores diesel.

Pruebas en los engranajes

Estas pruebas tienen por objetivo verificar, en mecanismos reales, las propiedades de cohesión interna y de resistencia a la presión de los lubricantes.
Diferentes métodos son utilizados según los tipos de engranajes empleados y las condiciones de pruebas aplicadas.

Pruebas en funcionamiento

Las pruebas en laboratorio y en banco son indispensables para la elaboración de un lubricante. Sin embargo estos ensayos tienen resultados bastante aleatorios. Por ello, solamente las pruebas en funcionamiento real, proporcionan resultados fiables para la calificación de un lubricante.
Las pruebas en funcionamiento real presentan una doble ventaja:

• • Permiten seguir la evolución de las necesidades en materia de lubrificación de los diferentes tipos de máquinas y el mantenimiento de las fórmulas de los aceites.
  • Suministran información de gran valía con respecto a la orientación de los métodos de pruebas en banco realizadas en una etapa preliminar.

Las pruebas en funcionamiento son generalmente largas y costosas, pues es indispensable que sean realizadas de forma estadística en diferentes tipos de máquinas de una misma categoría e, incluso, repetidamente, con el fin de verificar los fallos, que surgen con frecuencia.
Las conclusiones de dichos ensayos se formulan:

• • En base a las observaciones efectuadas durante todo el periodo de pruebas, cuyo seguimiento debe ser realizado por ingenieros especializados.
  • En base a análisis periódicos de los lubricantes, analizados por muestreo durante su funcionamiento.
  • En base al examen de las piezas mecánicas al final de la prueba.