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GESTIÓN DE LA LUBRICACIÓN Básicos de Grasa Escrito por Ray Thibault, CLS, OMA l & ll, Editor Colaborador Miércoles 01 de Julio de 2009 00:00 Obtener lo mejor del caballito de batalla de esta lubricación, requiere un sólido conocimiento de su composición, propiedades y aplicaciones. Las grasas fueron usadas primero por los egipcios en sus ejes de carro hace más de 3000 años. Hoy en día, más del 80% de los engranajes del mundo son lubricados con grasa. Las grasas de jabón de litio – la más común en todo el mundo - fueron introducidas a principios de 1940. Las grasas de complejo de litio, las cuales se están convirtiendo en las más populares en América del Norte, fueron introducidas al principio de 1960. El Instituto Nacional de Grasa Llubricante (NLGI) define la grasa como: “ Un producto solido a semi-sólido de dispersión de un agente de espesamiento en un lubricante líquido. Se podrían incluir aditivos impartiendo propiedades especiales” Fig. 1. Contrariamente a la creencia popular, la grasa es principalmente aceite, el cual hace la lubricación. Mucha gente describe a la grasa como una esponja. Esto no es totalmente una analogía correcta, pero el lubricante líquido se dispersa en una red espesante fibrosa que se asemeja a los poros de una esponja. La mayoría de la gente piensa que la grasa es primariamente espesante, pero en la actualidad, es mayormente aceite- el cual hace la lubricación. Ésto está ilustrado en la Fig. 1. Fig. 2 Los espesantes definen el tipo de grasa Composición Como esta previamente ilustrado, la grasa tiene tres componentes: espesante, aceite base y aditivos. Espesante... El espesante define el tipo de grasa (ver Fig. 2) Las grasas están clasificadas en dos familias principales: Espesantes de jabón y espesantes sin jabón. Mas del 90% de los espesantes usados por todo el mundo son a base de jabón. Los espesantes a base de jabón se producen a partir de una reacción de base ácida. El ácido es un ácido grado, junto con, en algunos casos, un ácido complejante orgánico de cadena corta. La saponificación, el proceso para producir un espesante a base de jabón, es el siguiente: Ácido + Base = Jabón + agua • Ácidos comunes Ácidos grasos de alto peso molecular: Ácido Esteárico y Ácido 12 Hidróxido Esteárico; Ácidos complejos de cadena corta: Ácido Acelaico, Ácido Sebácico y de Sebo • Bases Comunes Hidróxido de Litio, Hidróxido de Calcio, Hidróxido de Sodio, Hidróxido de Bario e Hidróxido de Aluminio Hay tres tipos de espesantes a base de jabón: • Jabón simple El jabón simple resulta de la reacción de un ácido graso, tal como Ácido 12 Hidróxido Esteárico (12 HSA), y un Hidróxido metálico, tal como Hidróxido de Litio. Esto produce un simple jabón de litio que es el más común en todo el mundo. El hidróxido metálico usado define el tipo de espesante. Si el hidróxido de calcio fuera usado con un ácido graso, la grasa se llamaría jabón simple de calcio. • Jabón mixto El tipo de grasa del jabón mixto no es muy común. Es producido por la reacción de un ácido graso con dos hidróxidos metálicos. Por ejemplo, si el 12 HSA reaccionara con Hidróxido de calcio y litio, ésto produciría un jabón mixto Ca/Li. • Jabón complejo La reacción de un ácido graso, tal como 12 HSA, con un ácido complejante de cadena corta, similar al acelaico, produce un jabón complejo. Si el hidróxido de litio fuera usado, el resultado sería una grasa compleja de litio -el tipo de grasa más popular en América del Norte. La ventaja de este tipo de espesante sobre un tipo de jabón simple viene de tener muchas mejores propiedades a alta temperatura. Tabal I. NLGl Clasificación de Grasas por la consistencia Grado NLGI Penetración Trabajado Rango @ 77 F (25°C), mm/10 000 445 a 475 00 400 a 430 0 355 a 385 1 310 a 340 2 265 a 295 3 220 a 250 4 175 a 205 5 130 a 160 6 85 a 115 La consistencia de grasa se determina poniendo un embudo llamado penetrómetro (mostrado en el diagrama acompañante) en una taza suave de grasa que tiene una temperatura de 77 F (25 °C) y midiendo la penetración en décimas de milímetro después de cinco segundos. Cuanto mayor sea la penetración más suave será la grasa y menor el número de grado NLGI. La mayor parte de la grasa usadas hoy en día cae bajo la clasificación de NLGI 1, 2 y 3, siendo el más común el NLGI grado 2. Las grasas de alta penetración, tales como 00 y 0 son usadas en sistema de lubricación centralizados en temperaturas más frías. Clasificación del espesante... Las grasas son clasificadas de acuerdo a la composición de su espesante, como hemos mencionado previamente, también como su consistencia, de acuerdo al sistema NLGI mostrado arriba en la Tabla I. Stock de base y aditivos.. La mayor parte de nuestra discusión hasta ahora estuvo enfocada en el espesante. El aceite base y los aditivos son también componentes claves de las fórmulas de grasa. Por ejemplo, una grasa espesante de alta temperatura no será efectiva si el stock de base no tiene buena estabilidad oxidante. La tabla II muestra los tipos de stock de bases encontrados en las grasas; la tabla III detalla los tipos de aditivos y sus funciones. Tabla II. Stock de base de grasas. Categoría Tipo Aceites minerales Parafínicos y nafténicos Sintético PAO, Ester, PAG y Alkilbenzeno Natural Aceites vegetales Alto rendimiento Siliconas y fluidos fluorados Tabla III. Aditivos grasos y sus funciones Aditivos Función Antioxidante Retrasa la oxidación del stock de base para una vida de lubricante más larga Inhibidor de herrumbre Protege las superficies ferrosas del herrumbre Anti desgaste Proporciona protección de desgaste durante la lubricación de bordes Presión extrema Proporciona protección durante condiciones de carga de choque y altas cargas.Taquificantes/Polímeros Mejora la resistencia al agua y adhesividad del metal Disulfuro de molibdeno/Grafito Lubricantes sólidos que proporcionan protección y reducción de la fricción bajo condiciones de alta carga / deslizamiento a bajas velocidades. Propiedades claves de la grasa Las propiedades básicas de las grasas están detalladas en la Tabla IV Tabla IV. Propiedades de las grasas. Consistencia El grado NLGI se basa en la cantidad de espesante. La consistencia describe la rigidez de la grasa. NLGI 2 es el grado más común. Punto de Esta es la temperatura de la grasa donde la primer gota de aceite se Goteo separa del espesante en una taza perforada. Es el punto cuando el espesante se descompone. La grasa debería ser usada a no más de 100- 150F (37,78 – 65,56 °C) por debajo del punto de goteo. Los jabones complejos y poliureas tienen puntos de goteo alrededor de 500F (260 °C) Resistencia La prueba del lavado en agua mide la habilidad que tiene un espesante al Agua para permane cer intacto en su conducta cuando se lo sumerge en agua. El rociado de agua mide la habilidad que tiene un espesante para permanecer en su conducta en presencia del rociado de agua. Ambas pruebas miden el porcentaje de grasa eliminada. Viscosidad Debido a que el aceite hace la lubricación en una grasa, y la viscosidad es del Aceite la propiedad más importante del lubricante, la viscosidad del aceite base Base necesita ser designada correctamente para la aplicación. Habilidad de Bajo condiciones de alta carga, se requiere stock de base de alta Trasporte viscosidad y usualmente con un aditivo EP o aditivo sólido como Disulfuro de Carga de molibdeno Estabilidad La grasa necesita mantener su consistencia bajo las condiciones de alto corte. La del prueba de estabilidad de corte mide el reblandecimiento de la grasa cuando es cortada por 10.000 o 100.000 golpes dobles con un trabajador de grasa. La pérdida de menos de un grado NLGI de grasa representa un espesante estable bajo las condiciones de alto corte. Compatibilidad Esta es una de las propiedades más importantes de la grasa. Cuando dos espesantes incompatibles se mezclan, la grasa usualmente se vuelve blanda y sale de su conducta. Cuando se mezclan diferentes tipos de espesantes, consultar al proveedor sobre la compatibilidad. Algunos espesantes incompatibles son aluminio y jabones de bario, arcilla y algunas poliureas. Bomba Esta es una propiedad importante cuando se bombea la grasa en sistemas centralizados a bajas temperaturas. La prueba más común es Lincoln Ventmeter. Separación de Para que una grasa sea efectiva, se debe separar un pequeña cantidad de Aceite aceite del espesante (usualmente menos del 3%) Las hojas de datos del producto están disponibles para las grasas compradas – y ellas deberían ser consultadas para determinar la grasa correcta para la aplicación. La tabla V muestra las propiedades típicas informadas. Esta tabla está bastante completa, note que muchos proveedores no informan todos estos datos de prueba. Tabla V. Propiedades Típicas de las Grasas Para Gasas Compradas a Partir de los Datos de Prueba Informado por los Proveedores. Método de Prueba Valor Exrpesado ASTM # Penetración del cono sin trabajar Milimetros/10 D 217 y 60 golpes dobles Penetración trabajada 10.000 y Milimetros/10 D 217 100.000 golpes dobles Punto de goteo Temperatura en C & F D 566 Prevención de la Paso/Falla D 1743 corrosión Separación de aceite Porcentaje del aceite separado D 1742 Lavado en agua % de grasa lavada D 1264 Resistencia al rociado de agua % de grasa rociada D 4049 Carga OK Timken Máximo peso en Kg. o Lbs. D 2509 EP de cuatro bolas Punto de soldadura en Kilogramos e D 2783 índice desgaste de la carga como un número Desgaste de cuatro bolas Desgaste del diámetro de la hendiduras D 2266 leídas en milímetros La tabla VI hace un resumen de las propiedades claves de la grasa basada en los tipos de espesantes. Tabla VI, Propiedades Claves de la Grasa por Tipos de Espesantes Espesante Apariencia Estabilidad Bombeo Resistencia Resistencia de grasa del Corte al calor al agua Calcio Mantecoso Bueno Regular Regular Excelente Sodio Fibroso Regular Pobre Bueno a Pobre Excelente Bario Fibroso Bueno Pobre Excelente Excelente Litio 12 OH Mantecoso Excelente Bueno a Bueno a Excelente Estearato Excelente Excelente Complejo de Mantecoso Excelente Bueno a Excelente Excelente Litio Excelente Complejo de Mantecoso a Bueno Regular Bueno Bueno a Calcio Granulado Excelente Complejode Mentecoso a Bueno a Bueno Excelente Excelente Aluminio Granulado Excelente Arcilla (bentonita) Mantecoso Bueno Bueno Excelente Excelente Poliurea Mantecoso Bueno Bueno Excelente Excelente Sulfonato de Mantecoso a Bueno Bueno Excelente Excelente Calcio Granulado Aplicaciones Basado en las propiedades de la grasa, la siguiente lista describe situaciones donde la grasa es el lubricante de elección. • Donde se presenten fugas y derrames • En lugares difíciles de alcanzar donde la circulación del lubricante no es práctico • Donde se requiere el sellado en un medio ambiente altamente contaminado (ej. agua y partículas) • Para proteger superficies metálicas del herrumbre y corrosión • Para lubricar las máquinas que son operadas intermitente • Para suspender los aditivos sólidos tales como molib durante condiciones de deslizamiento a baja velocidad, alta carga • Para el uso en aplicaciones de sellado de por vida tales como motores eléctricos • Para lubricar bajo condiciones de operación extremas o especiales • Para lubricar máquinas mal gastadas • Donde la reducción del ruido es importante Conclusión Mientras la grasa es una parte muy importante de cada programa de lubricación, mucha gente la usa sin reconocer completamente las diferencias entre los variados tipos y/o las guías para su apropiada selección y aplicación. Este artículo se centró principalmente en varias grasas y sus composiciones, y solo tocó sus propiedades claves. Aquellas propiedades, sin embargo, necesitan ser entendidas para que la correcta selección pueda ser optimizada. Estos problemas serán discutidos con más detalles en un artículo futuro en la apropiada selección y aplicación basada en el tipo de equipo y medio ambiente. LMT El editor colaborador Ray Thibault se basado en Cypress (Houston), TX. An STLE- Especialista de Lubricación Certificada y Analista de Monitoreo de Aceite, él conduuce un entrenamiento extensivo en un número de industrias. Teléfono: (281) 257-1526 Artículo de JULIO/AGOSTO 2009 issue of LUBRICATION MANAGEMENT & TECHNOLOGY. (tema GESTIÓN DE LA LUBRICACIÓN Y TECNOLOGÍA)
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