Propiedades De Los Lubricantes 1r3w6

Propiedades de los Lubricantes        

Refrigeración Limpieza y protección Estanqueidad Reducción del frotamiento Protección del aceite contra la oxidación Papel de los aditivos detergentes dispersantes Los aditivos contra la humedad y la corrosión La disolución

Refrigeración El aceite actúa como refrigerante en el motor, de forma complementaria a otros sistemas de

enfriamiento (agua, radiador, bomba de agua y circuito de enfriamiento, sin olvidar el enfriamiento asegurado por el flujo continuado de aire que recorre las paredes del motor y el cárter de aceite). El calor generado en los pistones durante la combustión es transferido a las camisas del cilindro por medio de una capa lubricante que se encuentra en ella. El aceite que está en la zona del pistón es raspado y transmite calor. Por ello, el aceite necesita resistir a temperaturas extremas. Es importante, por lo tanto, que el aceite tenga la viscosidad adecuada.

Limpieza y protección Los desechos de combustión, los eventuales residuos de aceite oxidado o quemado pueden

conllevar a la formación de depósitos o capas. El aceite debe limpiar el motor y arrastrar las impurezas al filtro donde estas quedarán paralizadas. En otras palabras, los aditivos anti- herrumbre y anticorrosivos deben proteger las superficies metálicas contra la acción de los ácidos formados en los procesos de combustión.

Estanqueidad Es importante, ya que el aceite garantiza esta función. Su misión es cerrar ciertas partes del

motor. Es fundamental que el pistón y la camisa del cilindro estén lo más estancas posible. Aunque los segmentos del pistón, en este caso, son los principales agentes de estanquización, estos no serán suficientes si el propio pistón y sus segmentos no son lubrificados convenientemente.

Reducción del frotamiento Examinemos las propiedades lubricantes del aceite. Entendemos por lubricación el hecho de que

el aceite mantenga, en principio, separadas las piezas móviles, impidiendo que éstas se toquen de forma directa. El o entre dos piezas metálicas móviles aumenta el roce, genera calor y conlleva desgaste. La consecuencia final son un agarrotamiento y una completa deterioración del motor. En sus comienzos, el aceite de motor que el automóvil poseía era un aceite mineral puro y sin ningún tipo de aditivos. Los motores han ido cambiando y con ello las exigencias de sus diversas piezas han ido en aumento. Como consecuencia los aceites también han tenido que mostrar un desempeño de extrema calidad.

Con el fin de evitar el problema del rozamiento, fueron creados aditivos químicos especiales que

mezclados con el aceite, reforzaban la capa lubrificante. Si colocamos una superficie metálica bastante bien pulida bajo un microscopio, nos damos cuenta que en realidad dicha superficie es rugosa y contiene picos y erupciones profundas. Si dos superficies similares se rozan una contra la otra, podemos imaginar los problemas que provienen de una acción de tipo "papel esmerilado".

El dibujo ilustra el lubricante ideal:

Un aceite que permanece entre las superficies manteniendo alejadas las asperezas de las piezas en movimiento. Cuando las cosas funcionan como supuestamente deben funcionar y cuando los esfuerzos son moderados, los aditivos no sufren de manera tan intensa la influencia de las acciones que en ellos se proyectan.

Protección del aceite contra la oxidación Un buen aceite debe en principio proteger todas las piezas del motor. Su función es evitar que

este sufra corrosiones y que sea invadido por las impurezas, etc. Uno de los factores potenciales de trastornos del motor son las altas temperaturas que en él se producen. Cuando la temperatura sube, las moléculas de aceite se mezclan con el aire y se oxidan como todas las

demás materias. Cuanto más alta es la temperatura más rápido se produce la oxidación.

Se puede comparar la oxidación del aceite a la del hierro. Con el calor, este último se oxida, se

forma la herrumbre y el hierro se deteriora y desaparece. Lo mismo ocurre con el aceite. Su viscosidad aumenta y se forman depósitos y ácidos.

Una molécula de aceite oxidado se va combinar con otras moléculas Provocando una reacción

en cadena como muestra la figura. Para prevenir el comienzo de la oxidación empleamos los aditivos antioxidantes. Tienen la propiedad de combinarse con las moléculas oxidadas e impidiendo el o con las moléculas de aceite que no han sido afectadas, así lo muestra la figura abajo en la derecha. Cuando un motor gira, hay numerosas combustiones pequeñas, independientes unas de otras. Para que un vehículo realice una distancia de 1.500 kilómetros, su motor realizará en media 10

millones de combustiones. Cada una de ellas genera gases y residuos como el hollín. Con el polvo y la suciedad de la carretera, estas partículas ensuciarán el aceite.

Papel de los aditivos detergentes dispersantes Un motor que gira también genera depósitos y residuos que formarán capas sobre los pistones y

otras piezas que se encuentran en movimiento. El aceite debe actuar para que las partes vitales del motor se mantengan exentos de tales capas y depósitos. Hay otros aditivos que realizan esta tarea. El aceite no solamente debe mantener limpio el interior del motor sino que también debe encargarse de que los elementos contaminantes sean inofensivos para él, impidiendo así, la aglomeración de partículas. Las propiedades dispersantes del aceite, sumadas a los dispersantes que le son añadidos son

capaces de distribuir los elementos contaminantes en el aceite impidiendo, de esta forma, que estas partículas se agrupen. Siendo dispersadas en el aceite de forma que son inofensivas.

Los aditivos contra la humedad y la corrosión

Cuando un litro de gasolina es sometido a combustión en un motor, químicamente se forma un litro de agua en forma de gas o de vapor. Si el motor no está lo suficientemente caliente, como por ejemplo en invierno en un corto trayecto, el vapor puede condensarse y transformarse en agua dentro del motor. Durante el invierno vemos con frecuencia el derrame de agua de los tubos de escape. Parte de esta agua puede entrar en el cárter y mezclarse con el aceite.

Lo mismo sucede con la humedad que entra, junto con el aire necesario para la combustión, en el motor. Cuando un litro de gasolina es sometido a combustión, 10.000 litro de aire pasan por el motor. Por ello el aceite necesita aditivos que transformen el agua en un elemento inofensivo para el motor. Durante la combustión se forman productos ácidos que habitualmente son evacuados con el gas de escape. Es un problema muy típico de los motores diesel pues este combustible contiene hasta el 0,05% de azufre. Dado que estos gases ácidos pueden infiltrarse en el cárter, el agua y el gas forman ácidos puros que provocarán una gran corrosión del motor. Es importante que el aceite del motor contenga los aditivos adecuados, ofreciendo una reserva de alcalinidad para que todos los ácidos que se formen en el motor puedan ser neutralizados.

La disolución Otro de los problemas que puede ocurrir es que en condiciones de bajas temperaturas, con

trayectos cortos, se condense una pequeña parte del combustible. Este se ve forzado a bajar al cárter pudiendo causar daños al motor. La gasolina, que es un solvente, alterará el aceite al diluirlo. Hemos examinado los problemas que nuestro aceite debe combatir y de qué manera las condiciones de funcionamiento influyen en su calidad. Las condiciones de funcionamiento son las que condicionarán los intervalos de los cambios de aceite.

Etapas del Refinamiento

Etapas del Refino       

Destilación atmosférica Destilación al vacío El desasfaltado La refinación con furfural La desparafinación El acabado La hidro-refinación

Destilación atmosférica El petróleo es calentado a una temperatura cercana a los 350ºC. Se evapora parcialmente y, según la volatilidad de sus componentes, se separa en "cortes" que son recogidos en diversas bandejas colocadas a lo largo de la columna de destilación; de esta forma se obtienen en alto de la torre de destilación los gases, las gasolinas, y en las bandejas inferiores, los querosenos y posteriormente los gasóleos. Finalmente en la parte inferior, los productos pesados que serán utilizados para la fabricación de lubricante e incluso como el asfalto.

Destilación al vacío Los residuos pesados de la destilación atmosférica contienen tres componentes principales:  parafinas  nafténicos  aromáticos. Dichos residuos pasan por una segunda destilación al vacío, lo que posibilita la evaporación de los hidrocarburos a temperaturas lo suficientemente bajas como para evitar su deterioración. En la parte alta de la columna se recoge el gasóleo y en la parte inferior, el residuo. Entre ellos se obtiene tres o cuatro pares de destilados que posteriormente pasarán por un cierto número de operaciones hasta que se les retiren los productos no deseados, antes de su utilización como aceites lubricantes.

El desasfaltado Esta operación consiste en eliminar los asfaltos. Se realiza en una columna de extracción con propano. Se obtiene un aceite muy viscoso, rico en componentes aromáticos que le confieren una débil resistencia a la oxidación.

La refinación con furfural En la actualidad, los nuevos procedimientos como la hidrorefinación están siendo utilizados para obtener aceites a partir de la destilación petrolífera. Los aceites minerales obtenidos en este proceso son considerados "no convencionales", pues poseen características próximas a las de los aceites sintéticos.

La desparafinación Después de la segunda extracción, el producto refinado recogido contiene una proporción importante de parafinas lineares que poseen un punto de congelación muy elevado. El objetivo de esta operación es enriquecer el substrato con parafinas ramificadas, lo que significa que poseerán un bajo punto de congelación. Se utiliza como solvente la metil -etil-cetona (MEC).

El acabado El acabado tiene por objetivo estabilizar los aceites que han pasado por diversos tratamientos térmicos durante el proceso de refinación, especialmente las destilaciones y las recuperaciones de solventes. Por ej. : hidro-acabado con hidrógeno

La hidro-refinación La hidro-refinación es un proceso que se remonta a 1960. Las condiciones del proceso son severas: temperaturas en torno a los 400ºC, presión entre los 150 y los 180 bares. Gracias a un craqueo catalítico este procedimiento transforma los aromáticos de cadenas lineares en vez de eliminarlas.

Normas relativas a los lubricantes

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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).  La 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). Existe 3 tipos de clasificación :  Clasificación API Transmisión  Clasificación API Motor Gasolina

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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 aceite GL-1 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). Es necesaria una protección suplementaria contra el desgaste y la formación de herrumbre. 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. Es decir el motor está más protegido contra la herrumbre. 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 API 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. Los aceites CE pueden remplazar los aceites CD en todos los motores. A diferencia de las exigencias de la categoría CD, estos aceites poseen mejores propiedades en materia de limitación del consumo de aceite, de formación de depósitos, de desgaste y de espesamiento del aceite. 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. Estos aceites responden a las necesidades de motores adaptados a las normas de emisión de 1994. 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 versión más reciente. Para los motores a gasolina existen las siguientes normas:  A1-96:aceites que economizan energía.

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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. En frío, sin embargo, el aceite tiende a espesarse. Por ello, es importante que se mantenga muy fluido, incluso en temperaturas bajas, para que pueda distribuirse por el motor y proteger así las piezas mecánicas que están en movimiento. En este caso, el aceite también debe facilitar el arranque. La viscosidad en frío se caracteriza, según las normas S.A.E por "Un grado de viscosidad invierno". Ej.: S.A.E.10W El número que indica el grado de viscosidad invierno es siempre seguido de la letra W (para "winter" que quiere decir invierno en inglés). Cuanto menor es el número mayor es la fluidez del aceite a baja temperatura o en el momento del arranque. Los aceite monogrado son utilizados cuando la temperatura de funcionamiento varia poco (o en aplicaciones específicas). Los aceites multigrado responden a la vez a una graduación de invierno y una de verano. Ej.: S.A.E. 10W 40 10W= Graduación de invierno 40= Graduación de verano El aceite multigrado es menos sensible a la temperatura. Esto significa que en invierno permite un arranque fácil gracias a su fluidez.

Pruebas relativas a los lubricantes

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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. Este, por lo tanto, debe ser capaz de mantener el hollín en suspensión y evitar la acumulación que podría llegar a producir un taponamiento de los circuitos. 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. En laboratorio las diferentes propiedades (untuosidad, resistencia de la capa de aceites, alta presión, presión extrema) solamente pueden ser estudiadas por medio de sus efectos, esto con la ayuda de los bancos de pruebas que permiten provocar variaciones, una tras otra, en los factores susceptibles de influenciar tal resistencia. Para las grasas se realizan las mismas pruebas que las efectuadas en los aceites; son realizadas con ayuda de aparatos especiales: máquinas de 4 bolas, Timken, etc.

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. Cada prueba está orientada para evidenciar una o varias propiedades del lubricante. Ninguna prueba en motor es capaz de evaluar simultáneamente el conjunto de las propiedades. Las pruebas en banco son efectuadas en motores multi-cilíndricos, de uso corriente en el automóvil, o en motores mono-cilíndricos. 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, de los organismos mecánicos. 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.

Fuente: www.google.com/propiedadesdeloslubricantes http://debates.coches.net/showthread.php?56606-Aceites-de-motor-tipos-aditivos-refinopropiedades-normas-API-ACEA-SAE-y-pruebas