Chapter 6: Background, data and methods
6.1 Relevant previous literature
Un lubricante es una sustancia que se interpone entre dos superficies, una de las cuales o ambas se encuentran en movimiento, a fin de disminuir la fricción y el desgaste. Los lubricantes los puede encontrar en el mercado como, aceites lubricantes y grasas.
2.1.1 ACEITES
Los aceites lubricantes son utilizados para reducir la fricción, reducir las perdidas de potencia a causa del rozamiento, actúa como refrigerante, amortigua y absorbe los choques en los cojinetes y otras partes del motor, forma una especie de cierre estanco (sellado), entre los segmentos del pistón y paredes del cilindro y mantiene limpias las diversas partes del motor. Entre ellos encontrará diferentes tipos de aceites lubricantes, tales como aceites minerales y aceites sintéticos. Los aceites lubricantes están formados por Base + Aditivo. Los aditivos son sustancias químicas, que se añaden a las bases lubricantes con el fin de proporcionar o mejorar determinadas propiedades y obtener aceites lubricantes con cualidades especificas.
Las bases lubricantes pueden ser según su procedencia, minerales y sintéticas, los primeros son aquellos que son derivados del petróleo, mientras que las sintéticas se producen, por procesos químicos.
Los aceites y grasas de origen mineral, se han formado en depósitos bajo la tierra, hace millones de años, en varios puntos de la corteza terrestre. Se hacen perforaciones profundas para extraer el denominado crudo o petróleo hacia la superficie, el petróleo tiene que refinarse, antes de ser utilizado.
En el proceso de refinado se obtiene gasolina, queroseno, aceite lubricante, grasas, y muchos otros productos.
TIPOS DE ACEITES
Para que seleccione el aceite adecuado, es necesario que conozca que clases de aceites existen y su función en los automóviles. Los tipos de aceites según su aplicación son:
A. Para motores de gasolina. B. Para motores diesel.
C. Para sistemas hidráulicos (Utilice, según lo indique el fabricante del automóvil).
D.
Para transmisión (clasificación API, GL-5, es la más reciente y cumple con los requerimientos de lubricación, para automóviles recientes).CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES
PARA MOTORES DE GASOLINA
Para que seleccione el aceite adecuado, debe de conocer como se clasifican los aceites lubricantes. Existen aceites de varios grados y varias clasificaciones. El aceite para automóviles, contiene cierto número de aditivos, que mejoran sus características, estos son: mejorador de viscosidad, antiespesantes, inhibidores, detergentes, compuestos de presión externa. Estos aditivos son sustancias químicas que se añaden a las bases lubricantes con el fin de proporcionar o mejorar determinadas propiedades y obtener aceites lubricantes con cualidades especificas. La Sociedad de ingenieros Automotrices (SAE) por sus siglas en Ingles (Society of Automotive Engineers), valora la viscosidad del aceite bajo dos criterios, la conducción en invierno, y la conducción en verano.
Los aceites de invierno más comunes son: SAE 5W, SAE 10W, y SAE 20W. La W (Winter) indica que el aceite permite un fácil arranque en frió (temperatura por debajo de 0oC) se refiere a invierno.
Para los otrosgrados SAE que no traen la letra W se emplean para operaciones en clima cálido y bajo condiciones severas de funcionamiento. los grados más comunes son, SAE 20, SAE 30, SAE 40 y SAE 50. Cuanto mayor es el número, más elevada es la viscosidad. Todos estos grados se denominan aceites monogrados o de viscosidad simple.
Los aceites los puede encontrar con viscosidad múltiple o aceites multigrados, estos tienen más de un grado de viscosidad SAE (ejemplo: SAE 15W-40; cuando está frío tiene la misma viscosidad que el SAE 15W, y cuando está caliente, su valor es el mismo que el del SAE 40). Los aceites lubricantes multigrados poseen un alto índice de viscosidad lo cual les da un comportamiento uniforme a diferentes temperaturas, tanto en clima frío como el clima cálido. Una de las ventajas más importantes de los aceites multigrados con respecto a los monogrados, es el ahorro de combustible, debido a la disminución de la fricción en las diferentes partes del motor.
El fabricante del automóvil especifica la viscosidad que debe tener el aceite que emplea el motor del automóvil para su lubricación.
La clasificación por el nivel de calidad, la establece la API por sus siglas en ingles (Instituto Americano de Petróleo) y los clasifica con 2 letras, la primera (S) indica el tipo de motor, en este caso a gasolina y la segunda, siguiendo el orden alfabético, va acorde con el avance tecnológico de los motores. Esta clasificación es la siguiente:
SA:
Aceites automotores compuestos por base lubricante. En la actualidad no se emplean.SB:
Aceites automotores compuesto por la base lubricante y por aditivos antioxidantes y anticorrosivos. En la actualidad no se emplean.SC:
Cumple con las necesidades de lubricación de los motores a gasolina, fabricados entre 1964 y 1967. Esta designación se encuentra fuera de servicio.SD:
Cumple con los requisitos de lubricación entre 1968 hasta 1971, y se encuentra fuera de servicio.SE:
Presenta mayor protección que los SD y cumple con los requerimientos de lubricación de los motores a gasolina construidos entre 1972 y 1980. Un aceite con esta especificación cubre las anteriores categorías de servicio.SF:
Automóviles, camionetas, buses, modelos hasta 1988. Este proporciona efectiva protección contra oxidación del aceite, formación de depósitos, herrumbre y corrosión.SG:
Aplicación para motores 1989 en adelante. Cubre todos los modelos anteriores y todo tipo de vehículo. Se recomienda usar en motores recién reparados.SH:
Recomendado para los modelos a partir de 1993, son para todo tipo de motor a gasolina que opera en cualquier condición de trabajo, como automóviles, camionetas y buses.SJ:
Recomendado para modelos a partir de 1996. Es la máxima aplicación vigente para motores a gasolina. Cumple con todas las categorías anteriores.PROPIEDADES DE LOS ACEITES
En el proceso de refinado que tiene por objeto producir el aceite, es donde las petroleras deben de tomar todos los cuidados necesarios para asegurar que tendrá adecuada viscosidad y resistencia a la oxidación, a la formación de depósitos carbonosos, a la corrosión, a la alteración, a las presiones extremas y a la formación de espuma. También debe de ser un buen detergente, fluir a bajas temperaturas y conservar su viscosidad lo mejor posible a temperaturas extremas, tanto altas como bajas. Por si mismo, ningún aceite mineral posee todas esas propiedades, por ello, los fabricantes de aceites introducen en ellos un cierto número de aditivos durante el proceso de preparación.
Un lubricante preparado adecuadamente debe de contener lo siguiente:
1. Viscosidad.
2. Reductores del punto de fluencia (mejora del punto de congelación).
3. Inhibidores de la oxidación. 4. Inhibidores de la corrosión.
5. Inhibidores de la oxidación de las piezas metálicas.
6. Aditivos para resistir a las altas presiones. 7. Detergentes-dispersantes.
8. Inhibidores de la formación de espuma. 9. Aditivos para la mejora del índice de
viscosidad.
Viscosidad
La viscosidad es la característica más importante de los aceites, se refiere a la resistencia que el líquido opone a fluir. Los grados de viscosidad los establece la SAE, usted debe de elegir el grado, según las especificaciones del fabricante del automóvil.
Reductores del punto de congelación
A bajas Resistencia a la formación de depósitos carbonosos. La formación de carbón temperaturas, algunos aceites se espesan tanto que no fluyen. Así, pues, estos aditivos mantienen al aceite lubricante fluido aún a bajas temperaturas, con lo cual se asegura su adecuada lubricación en los arranques en tiempo frío. dentro del motor es muy común, y demasiado peligrosa para el funcionamiento del motor, generalmente es la causa del deterioro de las piezas, a la vez que obstruye los orificios de lubricación, afectando todo el sistema de lubricación. Un buen lubricante debe presentar una gran resistencia térmica y resistencia a las y estos se adhieren a la superficie de los condiciones de funcionamiento, y debe, al mismo tiempo, ofrecer una baja tendencia a la formación de carbón.
Inhibidores de la oxidación
Cuando el aceite se encuentra a temperaturas elevadas y fuertemente agitado, de modo que el aire se mezcla con él, el oxigeno del aire tiende a combinarse con el aceite, oxidándolo. Cuando se oxida un aceite, se producen sustancias contaminantes metálicos formando capas de depósitos pegajosos como barnices y lacas. Estos depósitos obstruyen los conductos de lubricación e impiden la acción normal de las piezas dentro del motor. Es por esto, que a los aceites se le añaden productos químicos conocidos como inhibidores de la oxidación, con lo cual se hacen más resistentes a este tipo de alteración.
Inhibidores de la corrosión y de la oxidación
de las piezas metálicas
A altas temperaturas pueden producirse en el aceite ácidos que ataquen a las diversas partes del motor.
Para impedir esta acción, se añaden inhibidores de corrosión y también productos para impedir la oxidación de los metales, estos últimos eliminan el agua de las superficies metálicas, de modo que el aceite pueda recubrirlas.
Resistencia a la formación de espuma
El movimiento de aceite que ocurre en el cárter favorece la formación de espuma en el aceite. A medida que aumenta la cantidad de espuma, el aceite tiende a rebosar (derramarse por encima de los niveles) y perderse por los orificios de ventilación del cárter. Por otra parte el aceite en estado espumoso no es útil para proporcionar la adecuada lubricación, crea inconvenientes en el caso de dispositivos hidráulicos, como los mecanismos de válvulas que funcionan con el aceite del motor; es por esto que se le agregan al aceite aditivos antiespuma.
Detergentes-dispersantes
A pesar de los filtros previstos a la entrada del carburador y en el sistema de ventilación del cárter, el polvo logra entrar en el motor y, además, en el funcionamiento del mismo, se generan depósitos de carbón en las piezas, debido al mismo proceso de combustión. Por todo esto deben añadirse detergentes, que actúan despegando los depósitos de las paredes metálicas (ya sean gomas, carbón y suciedades diversas) y el aceite los arrastra a todos. Las partículas mayores, caen al fondo del cárter, pero las menores permanecen en suspensión y no se eliminan eficazmente hasta que no se produce una renovación del aceite.
CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES
PARA MOTORES DIESEL
La API clasifica los aceites para motores diesel con dos letras. La primera (C) indica el tipo de motor, en este caso Diesel, y la segunda las condiciones bajo las cuales trabaja el motor. A continuación se presentan estas clasificaciones: CA: Para motores Diesel sometidos a trabajo liviano. Esta se encuentra fuera de servicio.
CB: Para motores Diesel sometidos a trabajo moderado (camiones, buses, etc.) y que utilicen combustible de buena calidad. Fuera de servicio. CC: Condiciones moderadas a severas en motores Diesel de aspiración natural, turbocagados y supercargado. Provee protección contra corrosión, herrumbre y formación de depósitos.
CD: Para motores Diesel turboalimentados o no que trabajen bajo condiciones criticas (maquinaría pesada). Garantizan máxima protección contra depósitos a baja y alta temperatura, desgaste, oxidación y corrosión.
CE: Modelos a partir de 1983. Útil en todo tipo de motor. Supera designaciones anteriores. CF – 4: Aplicación para modelos desde 1990. Motores de aspiración natural, turbocargados, supercargados. Se recomienda también para motores reparados recientemente. Su avanzada tecnología supera las designaciones antes mencionadas.
CG – 4: Aplicación para modelos desde 1995. Se recomienda para motores reparados recientemente. Su avanzada tecnología supera las designaciones anteriores.
CLASIFICACIÓN DE ACEITES
PARA ENGRANAJES
La API estableció una serie de especificaciones para determinar el nivel de calidad de los aceites para engranajes automotores. Estas especificaciones están basadas en el tipo de unidad que componen los engranajes y en el grado de protección antidesgaste que se necesita. Para su identificación, estas especificaciones están compuestas por dos letras (GL: GearLubrication) que significa (lubricantes para engranajes) está acompañado de un número, que especifica el nivel de calidad, siendo 1 el más bajo.
GL – 1: Transmisiones manuales que operan bajo condiciones ligeras. Se emplean aceites minerales donde no son permitidos modificadores de fricción o aditivos de extrema presión.
GL – 2: Designa las características de servicio en diferenciales, que operan bajo condiciones de carga a temperatura y velocidades de deslizamiento, donde lubricantes tipo GL – 1 no cumplen satisfactoriamente.
GL – 3: Designa el tipo de características de servicio en las transmisiones manuales y diferenciales con engranajes cónicos que operan bajo condiciones moderadas de carga y velocidad, donde un aceite GL – 2 no cumple satisfactoriamente. El nivel de servicio es inferior al GL – 4.
GL – 4: Designa las características de servicio en transmisiones manuales diferenciales con engranajes hipoidales y cónicos-helicoidales operados bajo cargas y velocidades moderadas en vehículos de pasajeros y similares, donde se requiere lubricantes con aditivos de extrema presión y modificadores de fricción.
GL – 5: Designa las características de servicio en transmisiones manuales y diferenciales con engranajes hipoidales de vehículos de pasajeros y otro equipo similar que operan bajo condiciones de alta velocidad (bajo torque) y baja velocidad (alto torque). Los lubricantes para este servicio contienen aditivos de alta actividad extrema, potencia y protección contra el rayado.
CONSERVACIÓN DE LOS ACEITES
Para que realice los trabajos y garantice el buen funcionamiento del motor y otros mecanismos lubricados con aceite, debe de tener presente la manera de conservar al máximo las características de los aceites, cumplirlas le traerá un ahorro económico.
1. Después de que realice un trabajo de lubricación, asegúrese de limpiar y tapar adecuadamente el bote del aceite. Esto le garantiza una mayor protección y vida al aceite.
2. No deje caer ninguna partícula o impureza al bote del aceite. Ya que, si se contamina, no será útil para otra ocasión. 3. Almacene el aceite en un lugar limpio y
seco.
Figura 2.1
Formas de almacenar el aceite para su conservación.
MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO
DE LOS ACEITES
Cuando realice algún trabajo de lubricación, tenga en cuenta estas medidas de seguridad para su protección y de las personas que se encuentran a su alrededor.
1. Evite el contacto del aceite con su piel, ya que el contacto, con el tiempo produce cáncer.
2. Limpie las superficies, de manera que no quede rastro de aceite sobre piezas del motor u otros mecanismos del automóvil.
3. Si accidentalmente derrama aceite, sobre el piso o algún otro lugar, limpie rápidamente, ya que ésto puede provocar alguna clase de accidente, a usted u otra persona que ese encuentre en el taller.
2.1.1 GRASAS
La grasa es un lubricante semifluido, al cual se le ha aumentado su consistencia, mediante la fina dispersión de agentes espesantes, a fin de que permanezca en contacto con las partes móviles y no se escape de la acción de la gravedad.
Se utiliza especialmente en aquellos mecanismos donde las oportunidades de lubricación son limitadas o injustificables por razones económicas.
El origen de las grasas como ya se explicó anteriormente, se deriva del petróleo, y se produce por medio del refinado, proporcionándole las características necesarias, para obtener una buena lubricación.
Mientras que la viscosidad es la característica más importante de un aceite lubricante, la consistencia es la propiedad más importante de la grasa.
CLASIFICACIÓN DE LAS GRASAS
Una propiedad básica que describe la suavidad o dureza de una grasa, es, el grado al que una grasa se resiste a la deformación bajo la aplicación de la fuerza. La consistencia es moderada por medio de una prueba de penetración de cono. Esta clasificación de las grasas las da la “NLGI” (Instituto Nacional de Grasas Lubrificantes - USA) de mejor conocido por su sistema de valuación grasas a través de la penetración. Y da la siguiente clasificación, de la cual usted debe de elegir la que el fabricante del automóvil recomienda.
Número NLGI Penetración ASTM
Trabajada a 25oC 000 445-475 00 400-430 0 355-385 1 310-340 2 265-295 3 220-250 4 175-205 5 130-160 6 85-115 Tabla 2.1
Clasificación NGLI de las grasas.
La penetración de una muestra de grasa lubricante inmediatamente después que ésta ha sido elevada a 250C y se somete a 60 golpes en un trabajador estándar de grasa.
PROPIEDADES DE LA GRASA
LUBRICANTE
Para que la grasa cumpla con todos los requerimientos necesarios para una buena lubricación debe de cumplir con los siguientes requerimientos:
1. Disminuir el desgaste.
2. Proteger contra la corrosión y herrumbre.
3. Servir como sello previniendo la entrada de polvo, agua y otros contaminantes. 4. Ser compatible con sellos de caucho y
otros elementos del mecanismo a lubricar.
5. Mantener su estructura y consistencia durante largos periodos de uso.
6. Mantener las características físicas durante el almacenamiento.
7.
Permitir el libre movimiento de las partes a bajas temperaturas.8. Tolerar algún grado de contaminación sin una pérdida significativa de su comportamiento.
A
CONSERVACIÓN DE LAS GRASAS
Para que realice los trabajos y garantice el buen funcionamiento de los mecanismos engrasados, debe de tener presente la manera de conservar las grasas, cumplirlas le traerá un ahorro en gastos económicos.
1. Después de que realice un trabajo de engrase, limpie y tape el bote de la grasa adecuadamente. Esto le garantiza una mayor vida a la grasa.
2. No deje caer ninguna partícula o impureza al bote de la grasa. Ya que, si se contamina la grasa, esta no será útil para otra ocasión.
3.
Almacene la grasa en un lugar limpio y seco. Con esto evitará problemas por perdida del bote y obtendrá mayor beneficio de la grasa.MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL MANEJO DE LAS GRASAS
Cuando realice algún trabajo de engrase, tenga en cuenta estas medidas de seguridad para su protección y de las personas que se encuentran a su alrededor.