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10/11/2020 1 1Ing. Qco. Jorge Villafuerte, MLT-1 NOVIEMBRE 2020 LUBRICACIÓN Es cualquier procedimiento que reduce la fricción entre dos superficies en movimiento. LUBRICANTE Es cualquier material usado para lubricar. Dos superficies en contacto Efecto de un lubricante 1 2 10/11/2020 2 3 Su Importancia Técnica y Ambiental….. SKF, Fallo Lubricante 20% Degradado 20% Inadecuado 15% Insuficiente Reduce el 60% deL Presupuesto en Mantenimiento Ref.: interlub 2% es desecho Industrial, 1 gl Lub. Contamina 1 millón gl de Agua, 3.3 millones gl/año recicla en U.S.A NO CONTROL FUNCIONES PRINCIPALES DE UN LUBRICANTE Lubricar.- Haciendo más fácil el deslizamiento de una superficie sobre otra. Enfriar.- Todo material que reduce la fricción actúa como un refrigerante al transferir el calor de las zonas calientes a las frías. Proteger contra la corrosión.- Ya que los sistemas a lubricar son protegidos del agua, ácidos y otros agentes peligrosos que los pueden contaminar. Limpiar.- Arrastrando los elementos contaminantes fuera de las zonas lubricadas. Sellar.- De manera óptima los espacios con desgaste. Transmisor de Potencia: transforma, controla y trasmite esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o flujo 3 4 10/11/2020 3 FUNCIONES DEL ACEITE LUBRICANTE CONTROLAR Fricción Corrosión Temperatura Transmitir Potencia Contaminación Desgaste 6 5 6 10/11/2020 4 TIPOS DE LUBRICANTES SEGÚN SU ESTADO Sólido Semisólido Líquido Gaseoso SEGÚN SU NATURALEZA Parafínico Nafténico Aromático Mineral Sintético Semisintético Vegetales INTEVEP PDVSA TIPOS DE LUBRICANTES SEGÚN SU ESTADO Liquido.- Los más conocidos y usados son los aceites minerales, a pesar de que cada vez se usan más los aceites sintéticos y los naturales (vegetal y animal). El uso es ilimitado. Semisólido.- Más conocidos como grasas, son fabricados con un aceite y un espesante (jabón). Su uso es principalmente en rodamientos. Sólidos.- Son usados en temperaturas extremas o en ambientes químicamente reactivos. Los materiales más usados son grafito, di-sulfuro de molibdeno, y teflón (Politetrafluoroeteno). Gaseoso.- Son usados para casos especiales, el aire y otros gases son usados como lubricante, como por ejemplo en la turbina de los dentistas, comprimidos. INTEVEP PDVSA 7 8 10/11/2020 5 TIPOS DE LUBRICANTES SEGÚN SU NATURALEZA Mineral.- Aceites básicos obtenidos por destilación al vacío del petróleo crudo. Sintético.- Derivados del petróleo y gas natural por medio de reordenamiento molecular a través de procesos químicos diversos XHVI. Semisintético.- Son mezclas de aceites minerales con básicos tipo XHVI Naturaleza Vegetal.- llamados biodegradables, provienen de semillas y árboles, colza, ricino, palma, soya, girasol, maíz, cáñamos. INTEVEP PDVSA TIPOS DE LUBRICANTES SEGÚN SU NATURALEZA (MINERALES) Parafínico.- Formados por cadenas abiertas de átomos de Carbón, son muy estables al calor y oxidación, son considerados HVI, pero fallan a bajas temperaturas. Nafténico.- Formados por cadenas cíclicas (cerradas) de átomos de Carbón, menos estables que los parafínicos y más sensible la viscosidad a los cambios de temperatura. Tienen buenas propiedades a bajas temperaturas, considerados MVI Aromático.- Contienen una baja proporción de hidrogeno. Son buenos solventes y recubridores. Tiene malas características de viscosidad, considerados LVI INTEVEP PDVSA 9 10 10/11/2020 6 PROPIEDADES FISICAS DE LOS LUBRICANTES VISCOSIDAD Es la resistencia de un fluido a fluir, bajo el efecto de la temperatura. INTEVEP PDVSA Viscosidad Cinemática @Temp., cSt, mm2/seg-1 ASTM D 445/446 Viscosidad Dinámica cP, @Temperatura, rpm ASTM D5293 ASTM D 2983 ACEITE GRADO MONOGRADO Y MULTIGRADO -20 °C 100 °C Temperatura Viscosidad SAE 40 SAE 15W Multigrado SAE 15W-40 20 °C Monogrado, un solo grado de viscosidad. Multigrado, dos grados de viscosidad. W: winter 11 12 10/11/2020 7 Temperatura40°C 100°C Lubricante B Lubricante A 48 cSt v i s c o s i d a d Es un término que expresa cómo varía la viscosidad en función de los cambios de temperatura INDICE DE VISCOSIDAD ASTM D 2270 1.- Mientras mayor sea el IV menor será el cambio de la viscosidad con la temperatura 2.- Aceites Minerales con Mejoradores de IV y sintéticos, tienen valores de 100 a 200. 3.- Aceites minerales parafínicos, tienen valores entre 60 a 100. 4.- Aceites minerales nafténico tienen valores entre 0 a 60. 14 HTHS Viscosity Test Conocida como viscosidad a alta temperatura y alta tasa de corte (HTHS High Temperature High Share), es una prueba de banco que permite medir la viscosidad y cuan gruesa es la película de aceite, en operaciones severa de alta velocidad en los componentes. El aceite lubricante demasiado delgado en estas condiciones puede no proporcionar la protección lubricante necesaria, lo que podría resultar en un desgaste significativo de las piezas críticas del motor. (mPa-s) at150 ºC, Min FUEL ECONOMY ASTM D 5481 Parameter : Value •Diameter of capillary : 0.15 mm •Length of capillary : 15 to 18 mm •Temperature control : 150 ± 0.1 ºC •Pressure range : 350 to 3500 kPa (50 to 500psl) •Pressure control : ± 1 % •Sample volume : 7 ± 1 ml 13 14 10/11/2020 8 VISCOSIDAD PARA ACEITES DE MOTOR SAE J300 VISCOSIDAD PARA ENGRANAJES AUTOMO. SAE J306 15 16 10/11/2020 9 VISCOSIDAD PARA INDUSTRIALES DIN 51519 18 PUNTO DE FLUIDEZ.- Es la temperatura más baja a la cual un aceite deja de fluir. Cloud Point/Pour Point ASTM D 97/ASTM D 2500 PUNTO DE INFLAMACIÓN.- Es la temperatura más baja a la cual un aceite se inflama bajo presencia de una llama. ASTM D 92 / D 93 DENSIDAD O GRAVEDAD ESPECIFICA.- La densidad es la masa de un objeto con relación al volumen que este ocupa. ASTM D 1298 / temp. 15C Pensky-MartensCleveland open cup PROPIEDADES FISICAS DE LOS LUBRICANTES 17 18 10/11/2020 10 19 PROPIEDADES FISICAS DE LOS LUBRICANTES Color Usado anteriormente para definir el tipo de naturaleza de la cual proviene un lubricante, en algunos lubricantes aporta muy poca información, ya que puede ser modificable con mezclas de materias primas y aditivos. Sin embargo, en procesos de oxidación o envejecimiento ex. aceite Dieléctrico e hidráulicos aporta mucha información. ASTM D 1500 PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS LUBRICANTES TBN Total Basic Number (Reserva alcalina total de un lubricante) Es la cantidad de base, expresada en miligramos de KOH, requerida para neutralizar los ácidos presentes en un gramo de muestra. ASTM D 2896 / ASTM D 4739 TAN Total Acid Number (Contenido ácido total de un lubricante) Es la cantidad de ácido, expresada en miligramos de KOH, requerida para neutralizar todas las sustancias alcalinas presentes en un gramo de muestra. ASTM D 664 INTEVEP PDVSA 19 20 10/11/2020 11 PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES DEMULSIBILIDAD Propiedad de ciertos aceites de separarse fácilmente del agua y resistirse a formar emulsión. INTEVEP PDVSA EMULSIBILIDAD Propiedad de ciertos aceites (aceites de corte principalmente) de mezclarse fácilmente con el agua. COMPOSICIÓN DE LUBRICANTES TERMINADOS Es la combinación de una base lubricante con una serie de aditivos que se le adicionan según el trabajo a realizar. Aceite Básico + Aditivos Lubricante Terminado ADITIVOS (25-1%) ACEITE BÁSICO (75-99%) 21 22 10/11/2020 12 ELABORACIÓN DE LUBRICANTES TANQUES DE ACEITES BASICOS LUBRICANTES ADITIVOS REACTOR DE MEZCLA GRANEL ENVASES BASES PARA LUBRICANTES, obtención INTEVEP PDVSA GP I Tradicional Proceso 23 24 10/11/2020 13 25 Bases más limpias proceso 26 BASES PARA LUBRICANTES, nueva tecnología GAS TO LIQUID, Fischer-Tropsch Ref.: CT&F 25 26 10/11/2020 14 Clasificación Bases Lubricantes Vegetales Procesos especiales de refinación, dependiendo del tipo de semilla. Minerales Procesos de Hidroconversión Extracción por solventes Gas toliquid Sintéticos Producidos a partir de diferentes bases químicas Por su Naturaleza ACEITES BÁSICOS MINERALES Parafínico Nafténico Aromático Aceite para motor, turbinas, hidráulicos, transmisiones, engranajes y grasas Grasas, fluido para temple de metales, Aceite de refrigeración. Plastificante y Aceites de procesos Según Tipo de Hidrocarburo 27 28 10/11/2020 15 Grupo IV : Polialfaolefinas (PAO) Grupo V : Otras bases no incluidas en los grupos I, II, III y IV CLASIFICACIÓN API DE BASES LUBRICANTES 29 30 10/11/2020 16 Qualitative Performance Ranking FUENTE : API 32 BASES SINTÉTICAS Se producen químicamente,, bajo una síntesis, con el objetivo de funcionar de manera mucho mejor que los aceites base minerales del Grupo I, Grupo II y Grupo III. Las estructuras moleculares de los Aceites Base Sintéticos están hechas a medida para ser más pequeñas, uniformes y más estables (frente a los aceites de base mineral). También hay menos contaminantes en comparación con los aceites de base convencionales. • Poli-alfa olefina (PAO), también conocidas como hidrocarburos sintéticos (SHC), • Poliglicoles • Ésteres, 31 32 10/11/2020 17 33 Ventajas Bases Sintéticas Ventajas Mejoras impacto Control Superior del desgaste. Economía de combustible y utilización de energía. Control Superior de la fricción. Máxima Potencia de salida. Superior Estabilidad Térmica. Superficie de la maquina más limpia Retarda el envejecimiento del aceite. Mayor vida útil del aceite lubricante, intervalos de cambio de aceite más largos. Película lubricante más resistente. Reducción del desgaste de los componentes. Índice de Viscosidades más altos. Más del 50% de sus plantas. Más del 50% de Profesionales en Lubricación usan aceites sintéticos en sus plantas. FUENTE : Roshfrand Son combinaciones específicas de aditivos, en un balance óptimo y preciso, adaptados a determinados aceites básicos para cumplir con las especificaciones deseadas. ADITIVOS Y PAQUETES DE ADITIVOS 33 34 10/11/2020 18 35 - Antioxidante - Inhibidores de Corrosión - Antiespumante - Demulsificante - Depresores del Pto. De Fluidez - Mejoradores Del Índice de Viscosidad - Aditivos EP, AW - Detergentes - Dispersantes ROLES DE LOS ADITIVOS IMPARTIR NUEVAS PROPIEDADES AL ACEITE BASICO MEJORAR LAS PROPIEDADES EXISTENTE DEL ACEITE BASICO SUPRIMIR PROPIEDADES INDESEABLES DEL ACEITE BÁSICO 11 22 33ADITIVOS ADITIVOS PARA LUBRICANTES FUNCIÓN DE LOS ADITIVOS • Ayudan al Lubricante alcanzar especificaciones. • Protegen al Lubricante agentes agresivos. • Protegen las superficies lubricadas. INTEVEP PDVSA 35 36 10/11/2020 19 Dispersantes Detergentes Anti-desgaste Antioxidantes Antiespumantes Mejoradores del Índice de Viscosidad TIPOS DE ADITIVOS ADITIVOS QUE PROTEGEN LAS SUPERFICIES LUBRICADAS Anticorrosivos.- Protegen a la superficie lubricada contra los cambios químicos causados por contaminantes que se encuentran en el aceite. Antiherrumbre.- Son inhibidores de la corrosión especialmente diseñados para proteger de la acción del agua en metales ferrosos. Detergentes.- Sirven para reducir depósitos en las superficies tales como: carbón y lacas, así como previenen la adherencia de los rines del pistón. Dispersantes.- Sirven para mantener los contaminantes en suspensión. Antidesgaste.- Son necesarios cuando la lubricación no puede ser mantenida y el contacto metal con metal se puede producir. INTEVEP PDVSA 37 38 10/11/2020 20 Son aditivos polares que permiten reducir y dispersar lodos y partículas de hollín con el propósito de prevenir aglomeración, asentamiento y depósitos. DETERGENTES-DISPERSANTE Los aditivos más importantes son: Naftenatos, Sales de ácidos nafténicos con metales. Calcio y magnesio. Fosfatos o tiofosfatos, fenatos (buenos a altas temperaturas). Alquil-salicatos. FUNCIONES • NEUTRALIZAN LOS GASES ÁCIDOS DEL BLOW-BY. • REDUCEN DEPÓSITOS DE LACAS, CARBÓN Y BARNIZ, SOBRE LOS PISTONES DEL MOTOR. • PREVIENEN EL PEGAMENTO DE LOS ANILLOS BAJO SEVERAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE ALTA TEMPERATURA. • CIERTA CAPACIDAD DISPERSANTE DEPENDIENDO DEL TAMAÑO DEL PARTICULADO. Detergentes 39 40 10/11/2020 21 SO3- SO3 - SO3- SO3- SO3 - SO3- SO3 - SO3- SO3 - SO3 - SO3- SO3- Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ N. Ca CO3 DISPERSANTES LIMPIEZA 41 42 10/11/2020 22 DETERGENTES-DISPERSANTE Dispersantes FUNCIONES PONEN EN SUSPENSIÓN EL HOLLÍN (PARTICULAS DE CARBÓN) QUE SE FORMA PRINCIPALMENTE EN LOS MOTORES DIESEL. INHIBEN Y DISPERSAN LODOS QUE SE FORMAN ESPECIALMENTE EN MOTORES A GASOLINA OPERANDO EN CONDICIONES DE MANEJO DE PARADAS Y ARRANQUES SUCESIVOS. REDUCE LA FORMACIÓN DE DEPÓSITOS DE BARNIZ ENCONTRADOS EN MOTORES A GASOLINA. 43 44 10/11/2020 23 Dispersantes HOLLIN El aditivo envuelve a la partícula HOLLIN Dispersantes 45 46 10/11/2020 24 Dispersantes PRESIÓN CONTACTO METAL-METAL PRESIÓN ANTIDESGASTE DITIOFOSFATO DE ZINC Como su nombre lo indica evita el desgaste de dos superficies metálicas en contacto. ANTIDESGASTE 47 48 10/11/2020 25 La oxidación es un proceso que ocurre a altas temperaturas en presencia de oxigeno y es catalizado por metales activos. ANTIOXIDANTE Oxigeno Resultados Oxidación Causas de la Oxidación Como retardar la oxidación del lubricante Anti-espumantes • ESTE TIPO DE ADITIVO SE UTILIZA PARA PREVENIR LA FORMACIÓN DE ESPUMA ESTABLE. • SU ACCIÓN ESTA DIRIGIDA A REDUCIR LA TENSIÓN SUPERFICIAL LO QUE PERMITE A LAS BURBUJAS DE AIRE SEPARARSE DEL ACEITE MÁS FÁCILMENTE. • EL USO DE ADITIVOS ANTIESPUMANTES GARANTIZA MENOR PRESENCIA DE OXÍGENO EN EL ACEITE DISMINUYENDO EL PROCESO DE OXIDACIÓN ASÍ COMO UNA PELÍCULA ADECUADA DE LUBRICACIÓN. 49 50 10/11/2020 26 51 Anti-espumantes Agente provoca que pequeñas burbujas de aire de junten haciéndose mas grandes puedan subir a la superficie rompiendo la tensión superficial de la molécula de aceite por presión y estallan. Mejoradores del Índice de Viscosidad - SON POLÍMEROS ORGÁNICOS UTILIZADOS PARA MODIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE VISCOSIDAD DEL LUBRICANTE CON LA TEMPERATURA. Pobre Baja Buena Alta Solubilidad Temperatura Molécula de Polímero Aceite Mezclado con Polímero 51 52 10/11/2020 27 53 Polímeros Índice de Viscosidad 54 Estructuras Polares 53 54 10/11/2020 28 MOTORES TRANSMISION AUTOMATICA ENGRANAJES AUTOMOTRICES COMPRESO RES TURBINAS ENGRANAJES INDUSTRIALES DISPERSANTES DETERGENTES ANTIDESGASTE EXTREMA PRESIÓN INHIBIDORES DE OXIDACIÓN INHIBIDORES DE CORROSIÓN ANTIHERRUMBRANTES MODIFICADORES DE FRICCIÓN DEPRESORES DEL PTO. DE FLUIDEZ ANITESPUMANTES MEJORADORES DEL I.V. DEMULSIFICANTE APLICACIONES 56 FORMULACIONES ACEITES LUBRICANTES •Particulares •Re-ingeniería NECESIDADES CLIENTES •INEN •AGROCALIDAD •ARCH Especificaciones Locales •API, ILSAC •ACEA •JASO •DIN Especificaciones INTENACIONALES •MERCEDES BENZ •RENAULT •CATERPILLAR •VOLVO REQUERIMIENTOS OEM’S 55 56 10/11/2020 29 57 • Particulares Experiencia y estudio propio. Conocimiento empírico. • Re-ingeniería : Estudios de Lubricación Adaptaciones en sistemas Up grade equipos Pruebas de banco Nuevo producto aplicación especifica NECESIDADES CLIENTES 58 Especificaciones Locales 57 58 10/11/2020 30 59 Especificaciones Internacionales SERVICIO GASOLINA REQUERIMIENTOS Índice de servicio Grado de Viscosidad Cumple con Conservación de Energia, gasolina. 60 Nueva especificación API / 2020… *LSPI: low speed pre-ignition **EAT: sistemas post-tratamiento de gases 59 60 10/11/2020 31 61 SERVICIO DIESEL 62 ILSAC Comité Internacional de Estandarización y aprobación de Lubricantes, creado 1992 por la AAMA (asociación Americana de Fabricantes de Automóviles) representantes de DaimlerChrysler Corporation, Ford Motor Company y General Motors Corporation) y la JAMA (Asociación de Fabricantes de Automóviles de Japón) definela necesidad, los parámetros, las licencias y la administración de las especificaciones de los lubricantes. Junto a API, SAE y ASTM, formaron la certificación EOLCS sistema de certificaciones y licencias para aceites de motor. Marca de CertificaciónMarca de Certificación Símbolo de ServicioSímbolo de Servicio “Starburst”“Starburst”“Donut”“Donut” 61 62 10/11/2020 32 63 Ensayos / Pruebas de Banco FUENTE : INFINEUM Engine Oil Requirements For API SP-RC/ILSAC GF-6A/6B 64 REQUERIMIENTO ACEA 63 64 10/11/2020 33 Ensayos / Pruebas de Banco FUENTE : LUBRIZOL Ensayos / Pruebas de Banco 65 66 10/11/2020 34 Ensayos / Pruebas de Banco 68 TÍPICAS DOSIFICACIONES 67 68 10/11/2020 35 Como leer el envase lubricante? MITOS DE LUBRICACIÓN 69 70 10/11/2020 36 EXISTEN MALOS LUBRICANTES? En un estudio reciente de STLE, del 100% de las fallas encontradas en sistemas lubricados, el 98% corresponden a problemas de aplicación (mala selección del lubricante y fallas mecánicas en equipo por mala gestión de mantenimientos preventivos y correctivos), y el 2% corresponde a mala calidad del lubricante, malas bases malos aditivos. ¨Un lubricante no es malo por si mismo, sino por la calidad del análisis que determinó su aplicación¨. Mientras más viscoso es mejor. MITOS SOBRE LUBRICANTES Se debe usar un aceite más viscoso cuando el motor comienza a pasar Aceite, consumir.? SAE 70 71 72 10/11/2020 37 Todos los aceites son iguales y se pueden mezclar Mientras más aceite tenga mi máquina mejor MITOS DE LUBRICACIÓN El aceite de transmisión no se cambia Los aceites reparan los equipos MITOS SOBRE LUBRICANTES 73 74 10/11/2020 38 El aceite se debe cambiar al oscurecerse Los aceites deben reforzar con aditivos MITOS DE LUBRICACIÓN 76 PREGUNTAS, DUDAS, ACLARACI- ONES Ing. Qco. Jorge Villafuerte, MLT-1 75 76
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