/28 TEMA 7 LUBRICACIÓN. ACEITES
Objetivos /28 <ul><li>Plantear la problemática de la lubricación. </li></ul><ul><li>Describir y analizar el circuito de lu...
Contenido /28 <ul><ul><li>Introducción </li></ul></ul><ul><ul><li>Problemática de la lubricación </li></ul></ul><ul><ul><l...
1. Introducción <ul><li>Objetivos de la lubricación: </li></ul><ul><ul><li>Reducir fricción y consecuentemente desgaste </...
2. Problemática de la lubricación <ul><li>Condiciones de lubricación: </li></ul>/28 Conjunto Desplazamiento Temperatura Pr...
2. Problemática de la lubricación (cont.) <ul><li>Espesor de película de aceite entre segmento y camisa: </li></ul>/28
2. Problemática de la lubricación (cont.) <ul><li>Exigencias al aceite: </li></ul>/28 CEC/93/SP02, pp 1-31   Proc. IMechE ...
2. Problemática de la lubricación (cont.) /28 Desgaste tren de válvulas Herrumbre Depósitos en válvulas <ul><ul><li>Pegado...
3. Sistemas de lubricación <ul><li>Barboteo: </li></ul><ul><ul><li>Abandonado en los motores modernos </li></ul></ul><ul><...
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3. Sistemas de lubricación (cont.) <ul><li>Detalles de lubricación: </li></ul>/28
3. Sistemas de lubricación (cont.) <ul><li>Detalles de lubricación: </li></ul>/28
4. Comportamiento del circuito de engrase a presión /28
4. Comportamiento del circuito de engrase a presión (cont.) <ul><li>Caudales de aceite: </li></ul>/28 Caudal suministrado ...
5. Propiedades de los aceites /28 <ul><li>Características que debe cumplir un lubricante de motor: </li></ul><ul><ul><li>F...
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6. Contaminantes del aceite (cont.) /28 <ul><li>Metales de desgaste:   </li></ul><ul><ul><li>Diferentes tipos: adhesivo, a...
7. Clasificación de los aceites /28 <ul><li>Clasificación de viscosidades SAE (SAE J-300) </li></ul>1 ) ASTM D-5293  2 ) A...
7. Clasificación de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Aceites multigrado: </li></ul><ul><li>Campo de utilización SAE: </li><...
7. Clasificación de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Especificaciones de servicio : </li></ul><ul><ul><li>API (American Pet...
8. Análisis de aceite como herramienta de diagnóstico /28 <ul><li>El análisis de aceite usado es comparable al análisis de...
8. Análisis de aceite como herramienta de diagnóstico (cont.) /28 <ul><li>El análisis de aceite permite determinar el esta...
Resumen /28 <ul><li>La lubricación de un motor debe ser capaz de cumplir una serie de especificaciones muy variadas. </li>...
Bibliografía /28 <ul><ul><li>Motores de Combustión Interna Alternativos.  </li></ul></ul><ul><ul><li>M. Muñoz, F. Payri. S...
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Lubricacion. Aceites

  1. 1. /28 TEMA 7 LUBRICACIÓN. ACEITES
  2. 2. Objetivos /28 <ul><li>Plantear la problemática de la lubricación. </li></ul><ul><li>Describir y analizar el circuito de lubricación. </li></ul><ul><li>Plantear los condicionantes de la lubricación en un motor. </li></ul><ul><li>Definir las características y propiedades que debe cumplir un aceite. </li></ul><ul><li>Dar a conocer la forma de clasificar los aceites. </li></ul>
  3. 3. Contenido /28 <ul><ul><li>Introducción </li></ul></ul><ul><ul><li>Problemática de la lubricación </li></ul></ul><ul><ul><li>Sistemas de lubricación </li></ul></ul><ul><ul><li>Comportamiento del circuito de engrase a presión </li></ul></ul><ul><ul><li>Propiedades de los aceites </li></ul></ul><ul><ul><li>Contaminantes de los aceites </li></ul></ul><ul><ul><li>Clasificación de los aceites </li></ul></ul><ul><ul><li>Análisis de aceite como herramienta de diagnóstico </li></ul></ul>
  4. 4. 1. Introducción <ul><li>Objetivos de la lubricación: </li></ul><ul><ul><li>Reducir fricción y consecuentemente desgaste </li></ul></ul><ul><ul><li>Eliminar calor generado, refrigerar. </li></ul></ul><ul><ul><li>Proteger contra la oxidación, corrosión y herrumbre. </li></ul></ul><ul><ul><li>Lavado y arrastre de contaminantes. </li></ul></ul><ul><li>Lubricante: </li></ul><ul><ul><li>Sustancia interpuesta entre las superficies del par rozante para disminuir la fricción entre ellas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Atendiendo a su carácter: sólidos, líquidos y semisólidos (grasas). </li></ul></ul><ul><ul><li>Atendiendo a su origen: minerales / sintéticos. </li></ul></ul><ul><ul><li>Composición: base + aditivos (específicos) </li></ul></ul>/28
  5. 5. 2. Problemática de la lubricación <ul><li>Condiciones de lubricación: </li></ul>/28 Conjunto Desplazamiento Temperatura Presión Velocidad relativa Pistón-camisa Alternativo Alta Moderada Alta Pistón-biela Oscilante Moderada Muy alta Baja Biela-cigüeñal Cigüeñal-bloque Rotativo Baja Alta Alta Árbol de levas-empujadores Rotativo Baja Muy alta Baja Válvula de escape Alternativo Muy alta Baja Moderada Eje grupo Turbocompresor Rotativo Alta Baja Muy alta
  6. 6. 2. Problemática de la lubricación (cont.) <ul><li>Espesor de película de aceite entre segmento y camisa: </li></ul>/28
  7. 7. 2. Problemática de la lubricación (cont.) <ul><li>Exigencias al aceite: </li></ul>/28 CEC/93/SP02, pp 1-31 Proc. IMechE Part J: Engineering Tribology, Vol. 219, pg. 331-346.
  8. 8. 2. Problemática de la lubricación (cont.) /28 Desgaste tren de válvulas Herrumbre Depósitos en válvulas <ul><ul><li>Pegado de segmentos </li></ul></ul>Pulido de camisa Desgaste de cojinetes Incremento de viscosidad Lodos Preignición Depósitos en el pistón Desgaste de camisa Estabilidad al cizallamiento Consumo de aceite Lodos Régimen aproximado de temperaturas - 80- 110ºC
  9. 9. 3. Sistemas de lubricación <ul><li>Barboteo: </li></ul><ul><ul><li>Abandonado en los motores modernos </li></ul></ul><ul><ul><li>Aplicado en algunos puntos (falda del pistón) </li></ul></ul><ul><li>A presión: </li></ul><ul><ul><li>Sistema habitual </li></ul></ul><ul><ul><li>Bomba de aceite + sistemas de filtración / depuración </li></ul></ul><ul><ul><li>Caudales de aceite de 15-30 l/kW-h </li></ul></ul><ul><ul><li>Presión de aceite del orden de 5-7 bar (3 en turismos) </li></ul></ul><ul><ul><li>Circuito específico </li></ul></ul><ul><li>Por mezcla: </li></ul><ul><ul><li>Motores 2T pequeños (directa o por separado) </li></ul></ul>/28
  10. 10. 3. Sistemas de lubricación (cont.) <ul><li>Esquema típico de un sistema de lubricación a presión: </li></ul>/28 Árbol de balancines Árbol de levas Cigüeñal Filtro Bomba 6 8 5 9 1 4 3 2 7 1 Filtro de aspiración 2 Bomba 3 Piñón de transmisión 4 Válvula de descarga 5 Filtro 6 Conducto principal 7 Manocontacto 8 Conductos de retorno 9 Cárter
  11. 11. 3. Sistemas de lubricación (cont.) <ul><li>Detalles de lubricación: </li></ul>/28
  12. 12. 3. Sistemas de lubricación (cont.) <ul><li>Detalles de lubricación: </li></ul>/28
  13. 13. 4. Comportamiento del circuito de engrase a presión /28
  14. 14. 4. Comportamiento del circuito de engrase a presión (cont.) <ul><li>Caudales de aceite: </li></ul>/28 Caudal suministrado por la bomba n [rpm] 0 800 1200 1600 15000 10000 5000 Q [l/h] Radiador en paralelo Filtro en paralelo Válvula de descarga Engrase del motor Refrigeración del pistón Grupo de sobrealimentación
  15. 15. 5. Propiedades de los aceites /28 <ul><li>Características que debe cumplir un lubricante de motor: </li></ul><ul><ul><li>Fluido (viscosidad) </li></ul></ul><ul><ul><li>Tenaz: garantizar película continua </li></ul></ul><ul><ul><li>Poco volátil: evaporación / consumo </li></ul></ul><ul><ul><li>No dejar residuos al quemarse (cenizas) </li></ul></ul><ul><ul><li>Estable, para evitar la formación de gomas debido a su propia </li></ul></ul><ul><ul><li>descomposición </li></ul></ul><ul><ul><li>Dispersivo / detergente </li></ul></ul><ul><li>Aditivación típica: </li></ul><ul><ul><li>Antioxidantes </li></ul></ul><ul><ul><li>Detergentes </li></ul></ul><ul><ul><li>Antiherrumbre </li></ul></ul><ul><ul><li>Inhibidores de la corrosión </li></ul></ul><ul><ul><li>De extrema presión, etc. </li></ul></ul>Tipo de aplicación Aditivo (% volumen aceite) Motores 10 - 30% Turbinas, compresores 0,5 – 5% Engranajes 1 - 10% Engranajes sinfín 3 – 10% Sistemas hidráulicos 2 – 10%
  16. 16. 5. Propiedades de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Viscosidad : </li></ul><ul><ul><li>Es el frotamiento interno existente entre las moléculas de un fluido al deslizarse entre sí. </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Viscosidad absoluta o dinámica: </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Viscosidad cinemática: </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>La viscosidad no es una constante del fluido y depende de varios parámetros siendo los más importantes la temperatura y la presión. </li></ul></ul><ul><ul><li>Diferentes modos de medir la viscosidad. </li></ul></ul>
  17. 17. 5. Propiedades de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Índice de viscosidad . </li></ul><ul><ul><li>Expresa el comportamiento de un aceite respecto a la temperatura mediante un sistema arbitrario definido por Dean y Davis en 1929. </li></ul></ul><ul><ul><li>Aceites caracterizados por variar muy poco su viscosidad con la temperatura  índice de viscosidad 100. </li></ul></ul>H L 100 U 0 I.V. TEMPERATURA 100 ºC 40 ºC VISCOSIDAD ACEITE NAFTENICO ACEITE PARAFINICO <ul><li>TBN (Total Base Number) </li></ul><ul><ul><li>Cantidad de álcali expresado en miligramos de hidróxido de potasio (KOH) que se requiere para neutralizar el contenido de ácido de un gramo de muestra, en condiciones normalizadas. </li></ul></ul>
  18. 18. 5. Propiedades de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Detergencia: </li></ul><ul><ul><li>Mide la capacidad de minimizar la formación de depósitos en las </li></ul></ul><ul><ul><li>partes calientes del motor, particularmente en el pistón y en los </li></ul></ul><ul><ul><li>alojamientos de segmentos. </li></ul></ul><ul><li>Dispersancia: </li></ul><ul><ul><li>Es la propiedad destinada a dispersar los lodos húmedos </li></ul></ul><ul><ul><li>originados en los MCIA. Estos lodos suelen estar constituidos por </li></ul></ul><ul><ul><li>mezclas complejas de productos parcialmente quemados de la </li></ul></ul><ul><ul><li>combustión: carbón, óxidos y agua. </li></ul></ul>
  19. 19. 6. Contaminantes del aceite /28 <ul><li>Insolubles: productos inorgánicos y orgánicos precipitados que contiene el aceite usado. </li></ul><ul><ul><li>Lacas y barnices (alojamientos de segmentos, falda del pistón y otras superficies) </li></ul></ul><ul><ul><li>Lodos o barros (sludge) en el interior del cárter y de los conductos de lubricación, (taponamiento) </li></ul></ul><ul><ul><li>El resto se disuelve en el aceite espesándolo con el consiguiente aumento de la viscosidad. </li></ul></ul><ul><li>Dilución por combustible: paso de combustible al aceite. </li></ul><ul><ul><li>Afecta de manera muy importante a la viscosidad (descenso). </li></ul></ul>
  20. 20. 6. Contaminantes del aceite (cont.) /28 <ul><li>Presencia de agua : por condensación o contaminación. </li></ul><ul><ul><li>Oxidación y envejecimiento prematuro del aceite. </li></ul></ul><ul><ul><li>Formación de emulsiones y aumento de la viscosidad. </li></ul></ul><ul><ul><li>Ataque a los aditivos y formación de espumas. </li></ul></ul><ul><ul><li>Máximo admisible 0.25 – 0.3 % </li></ul></ul><ul><li>Polvo atmosférico (silicio) : </li></ul><ul><ul><li>Gran dureza. Efecto abrasivo </li></ul></ul>
  21. 21. 6. Contaminantes del aceite (cont.) /28 <ul><li>Metales de desgaste: </li></ul><ul><ul><li>Diferentes tipos: adhesivo, abrasivo, corrosivo, etc. </li></ul></ul><ul><ul><li>Concentración en el aceite como síntoma indicativo de la situación del motor (más condiciones de funcionamiento). </li></ul></ul><ul><ul><li>Se requiere el conocimiento de la metalurgia del motor. </li></ul></ul>
  22. 22. 7. Clasificación de los aceites /28 <ul><li>Clasificación de viscosidades SAE (SAE J-300) </li></ul>1 ) ASTM D-5293 2 ) ASTM D-4684 3 ) ASTM D-445 4 ) ASTM D-4683 / D-4741 o CEC-L-36-A-90
  23. 23. 7. Clasificación de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Aceites multigrado: </li></ul><ul><li>Campo de utilización SAE: </li></ul>50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 10W 20W 30W 40 10W30 15W40 20W50 SAE ºC
  24. 24. 7. Clasificación de los aceites (cont.) /28 <ul><li>Especificaciones de servicio : </li></ul><ul><ul><li>API (American Petroleum Institute) / Ensayos asociados </li></ul></ul><ul><ul><li>ACEA (A / B / E) </li></ul></ul><ul><ul><li>MIL (militares) </li></ul></ul><ul><ul><li>Otras: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>JASO </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Fabricantes: MB 22X.X, VOLVO, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>CAT, Renault, etc. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Usuarios (Renfe), etc. </li></ul></ul></ul>
  25. 25. 8. Análisis de aceite como herramienta de diagnóstico /28 <ul><li>El análisis de aceite usado es comparable al análisis de sangre utilizado en humanos de cara al diagnóstico. Al igual que la sangre, el aceite contiene gran cantidad de información sobre el elemento por el que circula. </li></ul><ul><li>Mediante el análisis de aceite somos capaces de determinar tres grandes rasgos ampliamente necesarios para el mantenimiento: </li></ul><ul><ul><li>Degradación del aceite: variación de las propiedades características del aceite con el uso (incidencia en el periodo de uso). </li></ul></ul><ul><ul><li>Contaminación: presencia en el seno del aceite de diferentes contaminantes, que pueden llevar a una mayor degradación del aceite y problemas de lubricación. El conocimiento de los mismos puede ser indicativo del origen de la contaminación (localización y posterior solución del problema). </li></ul></ul><ul><ul><li>Desgaste: presencia de partículas metálicas como consecuencia del desgaste sufrido entre los elementos que deben ser protegidos por el lubricante. </li></ul></ul>
  26. 26. 8. Análisis de aceite como herramienta de diagnóstico (cont.) /28 <ul><li>El análisis de aceite permite determinar el estado del lubricante y del motor. Por termino medio, una de cada 4 muestras presentan algún tipo de anomalía, cuyos orígenes se presentan a continuación : </li></ul><ul><li>Tendencia actual a controles básicos a pie de máquina y ante problemas puntuales confirmación con análisis mas exhaustivos . </li></ul>Clasificación Causa Cantidad Degradación Aceite degradado (viscosidad, TBN, etc) 6,9% Contaminación Dilución por combustible 7,3% 48,8% Agua o refrigerante 11,8% Productos de la combustión 8,9% Suciedad (silicio) 20,8% Desgaste Desgaste anormal 43,4% Otros Consumo excesivo de aceite 0,9%
  27. 27. Resumen /28 <ul><li>La lubricación de un motor debe ser capaz de cumplir una serie de especificaciones muy variadas. </li></ul><ul><li>La lubricación a presión es el sistema que actualmente se utiliza en la mayor parte de los motores. </li></ul><ul><li>Las propiedades que deben cumplir los aceites son muy exigentes y además deben hacer frente a la contaminación provocada por el motor. </li></ul><ul><li>Los aceites se clasifican atendiendo a su viscosidad y al tipo de servicio. Estas dos clasificaciones son independientes. </li></ul>
  28. 28. Bibliografía /28 <ul><ul><li>Motores de Combustión Interna Alternativos. </li></ul></ul><ul><ul><li>M. Muñoz, F. Payri. Servicio de Publicaciones E.T.S.I.I. de Madrid, 1989. </li></ul></ul><ul><ul><li>Internal Combustion Engine Fundamentals. </li></ul></ul><ul><ul><li>J.B. Heywood. McGraw-Hill, 1988. </li></ul></ul><ul><ul><li>Lubricantes y lubricación aplicada. </li></ul></ul><ul><ul><li>J. Mª. Benlloch. CEAC, Barcelona, 1985. </li></ul></ul><ul><ul><li>Automotive Lubricants Reference Book. </li></ul></ul><ul><ul><li>A. Caine, R. Haycock. SAE, 1996. </li></ul></ul>

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