1. Profesor: Participante:
Ing. Jaime Zerpa Cruz Bermúdez
C.I: 11.947.861 46
Ciudad Ojeda, 09-12-2017
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO ¨SATIAGO MARIÑO¨
EXTENSIÓN COL, SEDE CIUDAD OJEDA
LUBRICACIÓN Y COJINETES
2. Introducción
Los lubricantes son sustancias aplicadas a las superficies de rodadura,
deslizamiento o contacto de las máquinas para reducir el rozamiento entre las
partes móviles. Los primeros lubricantes fueron los aceites vegetales y las
grasas animales. Sin embargo, desde finales del siglo XIX más del 90% de todos
los lubricantes se derivan del petróleo o del aceite de esquistos, productos
abundantes que pueden destilarse y condensarse sin descomponerse. Un buen
lubricante tiene que tener cuerpo, o densidad, ser resistente a los ácidos
corrosivos, tener un grado de fluidez adecuado, presentar una resistencia
mínima al rozamiento y la tensión, así como unas elevadas temperaturas de
combustión e inflamación, y estar libre de oxidación o espesamiento. Los
lubricantes permiten un buen funcionamiento mecánico al evitar la abrasión o
agarrotamiento de las piezas metálicas a consecuencia de la dilatación causada
por el calor.
3. Los lubricantes están definidos por una serie de
características, algunas de las cuales se utilizan para
clasificar los aceites o grasas.
a) Propiedades físicas de los lubricantes:
• Color o fluorescencia: Actualmente el color del
aceite dice muy poco acerca de sus características,
ya que es fácilmente modificable con aditivos. No
obstante, hasta hace pocos años, se le daba gran
importancia como indicativo del grado de refino, y la
florescencia era indicativo del origen del crudo
(aceites minerales).
• Densidad: Es la razón entre el peso de un volumen
dado de aceite y un volumen igual de agua.
• Viscosidad: Es una de las propiedades mas
importantes de los lubricantes, ya que se define
como la resistencia de un liquido a fluir. Los que
tienen menor viscosidad suelen ser mas livianos, y
entre mayor sea su viscosidad mas espeso será. La
viscosidad se ve afectada por las condiciones
ambientales. Densidad de varios fluidos.
4. b) Propiedades química de los lubricantes:
• Número de neutralización (acidez, alcalinidad): En un aceite, su grado de acidez o
alcalinidad puede venir expresado por su número de neutralización, que se define como la
cantidad de álcali o de ácido (ambos expresados en miligramos de hidróxido potásico), que
se requiere para neutralizar el contenido, ácido o básico, de un gramo de muestra, en las
condiciones de valoración normalizadas del correspondiente ensayo.
• Punto de anilina: El punto de anilina de un aceite viene definido como la temperatura
mínima a la que, una mezcla a partes iguales de aceite y anilina, llega a solubilizarse
totalmente.
• Antioxidantes: En términos generales, la oxidación está influenciada por los siguientes
parámetros: Temperatura - oxígeno - tiempo - impurezas químicas en el aceite y
catalizadores. En consecuencia, el aceite atraviesa por una serie compleja de reacciones de
oxidación, existiendo varias teorías sobre este fenómeno, pero la más clara es la llamada de
radicales libre, donde la auto-oxidación se forma en tres.
5. • Anticorrosivos: El término de «inhibidor de corrosión» se aplica a
los productos que protegen los metales no ferrosos, susceptibles a
la corrosión, presentes en un motor o mecanismo susceptible a los
ataques de contaminantes ácidos presentes en el lubricante. Por lo
general, los metales no ferrosos en un motor se encuentran en los
cojinetes. La mayoría no eran productos puros, sino mezclas de
mono, ditriorganofosfitos, obtenidos mediante la reacción de
alcoholes o hidroxiésteres con tricloruro de fósforo.
• Antiherrumbre: El término antiherrumbre se usa para designar a
los productos que protegen las superficies ferrosas contra la
formación de óxido. Tales como los utilizados en turbinas, trenes
de laminación, circuitos hidráulicos, calandras, etc., el aceite
utilizado debe soportar la presencia de agua, libre y/o disuelta en el
mismo. Dicha agua proceder. En la mayoría de los casos de
condensación, conduce a la formación de herrumbre en las
superficies de hierro o acero de los Sistemas que contienen el
aceite. Lo mismo sucede en el interior de cárters o alojamientos
para el aceite de engranajes, cojinetes, compresores, motores de
explosión, etc.
6. Tipos de Lubricantes
Existen distintas sustancias lubricantes dependiendo de su composición y presentación:
• Líquidos: De base (origen) mineral o vegetal. Son necesarios para la lubricación hidrodinámica y son usados comúnmente en la
industria, motores y como lubricantes de perforación.
• Semisólidos: Son las denominadas "Grasas". Su composición puede ser mineral, vegetal y frecuentemente son combinadas con
muchos tipos de lubricantes sólidos como el Grafito, Molibdeno o Litio.
• Sólidos: Es un tipo de material que ofrece mínima resistencia molecular interna por lo que por su composición ofrece óptimas
condiciones de lubricación sin necesidad de un aporte lubricante líquido o semi-sólido. El más común es el Grafito aunque la
industria está avanzando en investigación en materiales de origen metálico.
También existe clasificación por su naturaleza.
• Mineral: Son los aceites provenientes del refinado del petróleo.
• Sintéticos: Son creados de forma sintética y no tienen origen natural. Tienen mayor resistencia térmica y mejores propiedades
anti-desgaste.
• Semi-sintético: Es una mezcla de ambos aceites el cuál le da propiedades diferentes a las que poseen cada uno como individual.
7. Clasificación de los Lubricantes
Los aceites y lubricantes se clasifican de acuerdo
al nivel de servicio (*API) y al grado de viscosidad
(**SAE).
API (American Petroleum Institute) – Instituto
Americano del Petróleo.
El API clasifica los aceites para motores a gasolina
con la letra S (servicio) y una segunda letra que
indica el nivel de desempeño del aceite referida al
modelo o año de fabricación de los vehículos, como
lo son: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ.
Con la letra C (comercial) los aceites para motores
diesel y una segunda letra que se refiere al año, al
tipo de operación y al diseño, como lo son: CA, CB,
CC, CD, CD-II, CE, CF, CF-2, CF-4, CG-4.
Las letras GL que son para aceites de transmisión y diferenciales como: GL-1, GL-2,
GL-3 , GL-4 , GL-5.
8. Clasificación de los Lubricantes
SAE (Society of Automotive Engineers) - Sociedad de Ingenieros Automotrices.
La SAE clasifica los aceites de motor de acuerdo con su viscosidad en:
UNIGRADOS. los cuales son: SAE 40 y SAE 50.
MULTIGRADOS. Los cuales son: SAE 20W- 40, SAE 20W-50 y SAE 15W-40.
De este par de aceites los multigrados brindan mayores beneficios, tales como:
• Facilitan el arranque en frió del motor protegiéndolo contra el desgaste.
• Su viscosidad se mantiene estable a diferentes temperaturas de operación.
• Ahorran en consumo de combustible y aceite.
9. Las grasas lubricantes pueden
definirse como sólidos o semifluidos
resultado de la dispersión de un agente
espesante en un líquido lubricante. En
tanto que no pueden decirse exactamente
líquidos o sólidos, se identifican como
sólidos plásticos con propiedades
viscoelásticas. Contienen del 65 al 95%
en peso de aceite lubricante, del 5 al 35%
de espesante y del 0 al 10% de aditivos
(líquidos y/o sólidos). Dependiendo de la
cantidad de sólidos, el producto resultante
se clasifica como grasa (<10% sólidos),
grasa-pasta (del 10 al 40% de sólidos) y
pasta (>40 % sólidos).
10. Grasas cálcicas
Las grasas cálcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena
estabilidad mecánica. No se disuelven en agua y son normalmente estables con 1-3%
de agua. En otras condiciones el jabón se separa del aceite de manera que la grasa
pierde su consistencia normal y pasa de semilíquida a líquida. Por eso no debe
utilizarse en mecanismos cuya temperatura sea mayor a 60ºC. Su punto de gota esta
entre 80°C y 100°C.
Grasas sódicas
Las grasas sódicas se pueden emplear en una mayor gama de temperaturas que las
cálcicas. Tienen buenas propiedades de adherencia y obturación. Las grasas sódicas
proporcionan buena protección contra la oxidación, ya que absorben el agua, aunque
su poder lubricante decrece considerablemente por ello. En la actualidad se utilizan
grasas sintéticas para alta temperatura del tipo sodio, capaces de soportar
temperaturas de hasta 120ºC. Su punto de gota se sitúa entre 140°C y 180°C.
Grasas líticas
Las grasas líticas tienen normalmente una estructura parecida a las cálcicas; suaves y
mantecosas. Tienen también las propiedades positivas de las cálcicas y sódicas, pero
no las negativas. Su capacidad de adherencia a las superficies metálicas es buena. Su
estabilidad a alta temperatura es excelente, y la mayoría de las grasas líticas se
pueden utilizar en una gama de temperaturas más amplia que las sódicas. Su punto
de gota se sitúa por encima de 190°C.
11. Grasas de Bario
Superan a las grasas litícas por sus mejores cualidades adherentes y
resistencia mecánica, así como también por su todavía mayor resistencia
al agua. Se emplean como grasa de tipo universal que pueden utilizarse
sin contratiempo hasta temperaturas del orden de los 150 °C. Por el
contrario, son mucho más cara y muy difíciles de preparar. Su punto de
gota se sitúa alrededor de los 200 °C.
Grasas Alumínicas
De características similares a las grasas cálcicas, las grasas alumínicas son
en cambio claras, transparentes y de estructura suave y fibrosa . Como
aquellas , tampoco ofrecen gran resistencia al aumento de la temperatura
y su temperatura limite de servicio es de unos 70 °C. Excepcionalmente
algunos tipos de grasas alumínicas pueden llegar a los 150 °C. Son
insolubles en agua y poseen gran resistencia frente a la formación de
herrumbe. Otra de sus buenas cualidades es la de no endurecerse
demasiado a bajas temperaturas. Gozan de muy buenas cualidades
adherentes pero su resistencia mecánica es más bien baja. Sus principales
aplicaciones son los puntos de engrase de los chasis de los vehiculos y las
de los arboles de transmisión. Actualmente, su uso esta disminuyendo
para dar paso a la utilización de otros tipos de grasas. Su punto de gota
oscila entre 80°C y 90°C .
12. Grado de consistencia de una grasa.
El NGLI (National Lubricating Grease Institute), establece una
clasificación de las grasas en función de su consistencia. Una
grasa aumenta su consistencia al aumentar el contenido en
espesante. La cantidad de espesante en una grasa varía desde el
2% (grasas muy fluidas) hasta el 25% (grasas más consistentes).
El sistema para clasificar las consistencias de las grasas, se define
por la penetración producida por la caída de un cono estándar
en una muestra de grasa (ASTM-D-217). Dependiendo del valor
obtenido en esta prueba, la grasa se clasifica en uno de los 9
grados que se muestran en la tabla 6 que a tal efecto define el
NLGI. Estos grados van desde el 000 para las grasas más fluidas,
hasta el 6 para las grasas de mayor consistencia.
13. Grado NGLI Penetración
a 25ºC (mm)
Aplicaciones
000 (líquida) 445-475 Engranajes
00 (líquida) 400-430 Engranajes
0 (semifluída) 355-385 Cojinetes. Sistemas centralizadas
1 (semifluída) 310-340 Cojinetes. Sistemas centralizadas
2 (blanda) 265-295 Cojinetes
3 (regular) 220-250 Cojinetes
4 (semidura) 175-205 Cojinetes lisos. Grasa en briquetas
5 (dura) 130-160 Cojinetes. Grasa en briquetas
6 (extra-dura) 85-115 Cojinetes. Grasa en briquetas
Tabla 6. Grados de consistencia de una grasa según ASTM D 217
NOTA: No deben bombearse grasas con NGLI > 2
14. Influencia de la temperatura en la consistencia de
una grasa.
A altas temperaturas, el comportamiento de una
grasa dependerá en gran medida de la naturaleza del
aceite y del tipo de espesante que componga la grasa,
pero por lo general, un aumento de temperatura
provocará una disminución progresiva de la
consistencia hasta alcanzar un punto en el que la
estructura reticular del espesante se destruye,
liberando el aceite por completo. La temperatura a la
que se produce esta rotura va a depender
principalmente del tipo de espesante. Variaciones de
temperatura ambiente, no van a tener un efecto
apreciable sobre la consistencia de una grasa en
particular.
15. Conclusión
La vida útil de un equipo depende de una adecuada
lubricación. Para cada elemento o componente existe un
lubricante específico, hay que estudiar los factores internos y
externos. Las grasas sintéticas al igual que los aceites no se
comportan mejor que los minerales a temperaturas y (RPM)
bajas. Las grasas y aceites sintéticos tienen mejores
prestaciones que las minerales básicas a altas temperaturas y
(RPM). Las grasas están hechas a bases de jabones donde se
aloja el aceite. Si bien hay diferentes tipos de jabones, las
propiedades antifricción las brinda el aceite que se aloja en ella
y los aditivos. La aditivación mejora las prestaciones de los
lubricantes.
