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7/27/2019 ELA Capítulo 1
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CAPACITACIÓN
EXCELENCIA EN LUBRICACIÓN AVANZADA
Capítulo I
Tribología y aceites lubricantes
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Objetivo del Capítulo I
Conocer conceptos asociados al rozamiento
de superficies móviles, el desgaste, la teoríade la lubricación y los orígenes y funciones de
los lubricantes.
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Evaluaciones del Curso
- Los participantes aprobarán el curso si su asistencia es
igual o superior al 75% y el promedio ponderado de sus
calificaciones es igual o superior a 4,0 sobre la base de una
escala de 1,0 a 7,0.- El sistema de evaluación del curso se aplica en cada una
de las unidades temáticas y está compuesto por
evaluaciones teóricas y evaluaciones prácticas. Los
instrumentos a utilizar pueden ser pruebas, listas de
chequeo, fichas técnicas, trabajos finales de aplicación,
entre otros.
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TEMARIO DEL CAPÍTULO I
• ANÁLISIS DE SUPERFICIE• PROPIEDADES DE LA SUPERFICIE• QUÍMICA DE LAS SUPERFICIES• FRICCIÓN O ROZAMIENTO
• COEFICIENTE DE FRICCIÓN• DESGASTE• TEORÍA DE LA LUBRICACIÓN• EL PETRÓLEO
• ACEITES LUBRICANTES• CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS• ADITIVOS• PRUEBAS DE EVALUACIÓN Y DESEMPEÑO
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INTRODUCCIÓN
La palabra Tribología tiene su origen en una palabra de origen griega, "tribos",cuyo significado en español es roce o frotación.
El propósito de la tribología es lograr en gran medida la prolongación de la vida útilde los equipos y componentes mecánicos de los sistemas lubricados cerrados, através del control y reducción del desgaste de los mismos.
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ANÁLISIS DE SUPERFICIES
Asperezas y rugosidades: fresado y desbastado
Textura: crestas y valles
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PROPIEDADES DE SUPERFICIES
Naturaleza: metales y aleacionesEstructura:
Corrosión
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QUÍMICA DE LAS SUPERFICIES
Formación de los compuestos: oxidación
Efectos ambientales: endurecimiento superficial y ductibilidad
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FRICCIÓN O ROZAMIENTO
Resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento queexperimenta un cuerpo sólido
La fricción depende de:•La interacción molecular (adhesión) de las superficies.•La interacción mecánica entre las partes.
Las dos leyes básicas de la fricción:•La resistencia de fricción es proporcional a la carga.•La fricción es independiente del área de deslizamiento de las superficies.
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FRICCIÓN O ROZAMIENTOLeyes de la fricción
Primera : La fricción es proporcional a la carga.
Segunda : Es independiente del área de contacto de las superficies (el coeficiente
de rozamiento no depende del tamaño de las superficies).
Tercera : Varía según la naturaleza de las superficies.
Cuarta : No afecta la velocidad del deslizamiento.
Pieza Estática
Pieza en Movimiento Pieza en Movimiento
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COEFICIENTE DE FRICCIÓN
Relación existente entre la fuerza necesaria para mover un cuerposobre la superficie y la que dicho cuerpo ejerce sobre ellaperpendicularmente
La función primordial de un lubricante es disminuir el coeficiente de
fricción.
Coeficiente de Fricción = Fuerza de fricción que se opone al movimiento Carga perpendicular a la superficie
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DESGASTE
Daño de la superficie y/o eliminación de material de una o ambassuperficies sólidas en movimiento relativo, ya sea por deslizamiento,rodamiento o impacto.
Este puede ocurrir por abrasión, adherencia y/o corrosión
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DESGASTE
Fatiga: Surge por concentración de tensiones mayores a las que puede soportar el material.
Abrasivo: Es el daño por la acción de partículas sólidas presentes en la zona del rozamiento.
Erosión: Producido por una corriente de partículas abrasivas, muy común en turbinas.
Corrosión: Originado por la influencia del medio ambiente, principalmente la humedad.
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DESGASTE
Frotación: Aquí se conjugan las cuatro formas de desgaste.
Adhesivo: Se transfiere material de una a otra superficie durante su movimiento relativo.
Fretting: Producido por las vibraciones inducidas por un fluido a su paso por una conducción.
Impacto: Deformaciones producidas por golpes y que producen una erosión en el material.
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TIPOS DE LUBRICACIÓN
• Por pelícu la f ría :es lo deseable porque una película separa las superficies.
• Po r pelícu la lím ite o marg in al , la reducción del roce se debe a la naturaleza
de los aditivos más que por viscosidad.
• De extrema presión : altas presiones y temperaturas.
• Lubr icación seca o sól ida : contiene disulfuro de molibdeno, de tal forma que
este elemento con excelentes características anti desgaste.
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EL PETRÓLEO
Origen y naturaleza: teoría orgánica (más aceptada) e inorgánica (Carbón e Hidrógeno)
Exploración:
MAGNÉTICOS
GRAVIMETRÍA
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EL PETRÓLEO
Exploración: sísmicos, perforación.
SÍSMICA
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•Perforación, barros de perforación•Estimulación de perforación y selección del crudo
EL PETRÓLEO
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En la unidad de topping seobtienen distintosproductos, por ejemplo:
•Gas de refinería•LPG•Nafta•Keroseno•Gas Oil•Bases lubricantes• Asfaltos, etc.
EL PETRÓLEO
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ACEITES LUBRICANTES
Obtención de Lubricantes
El petróleo crudo como tal, no se puede utilizar directamente, razón por la que
debe ser sometido a diversos procesos:
•Proceso de Destilación Fraccionada y al Vacío: gas, diesel y destilados ligeros.
•Proceso de Refinación: pertenecen al grupo de los “aromáticos”
•Proceso de Mezcla (con ácido sulfúrico) y Aditivación de sustancias químicas.
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ACEITES LUBRICANTES
Proceso de Obtención de Lubricantes
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Bases lubricantesEs el componente más importante del aceite, define su viscosidad y le da
propiedades físico-químicas importantes al aceite, como las de demulsibilidad,
antidesgaste, antiespumante, antioxidante, índice de viscosidad,
biodegradabilidad y toxicidad entre otras.
Las bases lubricantes se agrupan en tres tipos según su estructura química:
•Parafínicas: resistencia a la oxidación
•Nafténicas: baja viscosidad
•Aromáticas: elevada densidad e inestabilidad química
ACEITES LUBRICANTES
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Funciones de los lubricantes
Los lubricantes no solamente disminuyen el rozamiento entre los materiales, sino
que también desempeñan otras importantes misiones para asegurar un correcto
funcionamiento de la maquinaria, manteniéndola en estas condiciones durante
mucho tiempo. Entre estas otras funciones, cabe destacar las siguientes:
•Refrigerante
•Lubricante
•Eliminador de impurezas•Sellante
• Anticorrosivo y antidesgaste
•Transmisor de energía
ACEITES LUBRICANTES
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Densidad
La densidad es la razón entre el peso de un volumen dado de aceite y un
volumen igual de agua y está relacionada con la naturaleza del crudo de origen y
el grado de refinado.
Gravedad específica
se define como la relación entre un cierto volumen de producto y el mismo
volumen de agua destilada a 4ºC. En Estados Unidos suele usarse la gravedad
API. Esta es una escala arbitrarios que expresa la gravedad o densidad del
Aceite, medida en grados API.
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Punto de inflamación
Es la temperatura mínima a la cual el aceite desprende suficientes vapores que se
encienden instantáneamente al aplicárseles una llama abierta.
Punto de fluidez
Es la mínima temperatura a la cual un líquido fluye cuando se es enfriado bajo
condiciones de prueba.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
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Viscosidad
La viscosidad es una de las propiedades más importantes de un lubricante. De
hecho, buena parte de los sistemas de clasificación de los aceites están basados
en esta propiedad.
La temperatura
Estándar para el agua y el aceite es de 60ºF. En otros países la temperatura es de
15ºC (59ºF) para el aceite y 4ºC para el agua, si bien en algunos casos se utilizan15ºC para el agua y el aceite.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASViscosidad
Muy Viscoso oco Viscoso
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Viscosidad dinámica o absoluta
Los términos viscosidad absoluta y viscosidad dinámica se usan
intercambiablemente con es de viscosidad para distinguirla de la viscosidad
cinemática o comercial.
Viscosidad cinemática o comercial
Es la resistencia a fluir de un fluido bajo la acción de la gravedad.
Viscosidad aparente:Es la viscosidad de un fluido en determinadas condiciones de temperatura y
agitación (no normalizadas).
CARACTERÍSTICAS FÍSICASTipos de Viscosidad
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASFactores que afectan la viscosidad
Efecto de la temperatura
La viscosidad varía con la temperatura, aumentando cuando baja la temperatura
y disminuyendo cuando se incrementa.
Efecto de la velocidad de corte
No todos los fluidos responden igual a variación de la velocidad de corte. La
mayoría de los fluidos no varían su viscosidad al variar la velocidad de corte.
Son los llamados fluidos newtonianos. En estos, el grado de desplazamiento de
las capas de líquido es proporcional a la fuerza que se aplica. Ejemplo de ello
son los aceites monogrado.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASEfecto de las sustancias extrañas
La viscosidad de un lubricante puede disminuir a causa de:
Base de baja calidad y la disolución por otra sustancia.
Y puede aumentar debido a:
Base de baja calidad.
Pocos aditivos y acumulación de contaminantes u oxidación.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASViscosidad
A Mayor Velocidad........ Menor Viscosidad
A Menor Velocidad........ Mayor Viscosidad
A Mayor Temperatura... Mayor Viscosidad
A Menor Temperatura... Menor Viscosidad
A Mayor Carga.............. Mayor Viscosidad
A Menor Carga.............. Menor Viscosidad
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASUnidades de medida de la viscosidad
Segundos SayboltTiempo que tarda el fluir 60 ml de aceite a través de un tubo capilar a una
temperatura dada entre 70ºF y 210ºF.
Segundos Redwood
Tiempo que tarda en fluir 50 ml de aceite a través un orificio calibrado.
Grados Engler :
Cociente entre el tiempo que tarda en fluir 200 ml de aceite a través de un orificio
calibrado y el tiempo que tarda en fluir 200 ml de agua a través de un orificio delmismo calibre
“CENTISTOKE”
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Índice de ViscosidadBombeabilidad
Consistencia
AceitosidadAdherencia
Rigidez dieléctrica
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
El aceite monogrado es un lubricante que cumple un solo grado SAE,puede ser un grado de VERANO, o bien de INVIERNO, en el cual el
número de SAE va acompañado de la letra "W" por Winter, invierno en
idioma inglés
Propiedades:
• Alta protección contra el desgaste
• Alto nivel de limpieza y control de hollín
•Óptima protección contra la corrosión•Mayor vida útil del motor
•Efectivo control de depósitos en el motor
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASAplicaciones multigrado
Es un lubricante diseñado originalmente para trabajar en aplicaciones donde los
cambios de temperatura son considerables.
Por ejemplo en algunas regiones del hemisferio norte las temperaturas son de
-40°C en el invierno y de 40°C en el verano. Si embargo, esto no significa que
los lubricantes multigrados no puedan ser utilizados en lugares en donde los
cambios de temperatura no son tan dramáticos.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS¿15w – 40?
El número 15W se refiere a la faci l idad con la que el aceite puede ser " bombeado" en
bajas t emp eratur as, m ientr as más bajo sea el número " W" , mejo res s erán sus
pro piedades d e baja visc os idad y el mo tor pod rá ser arrancado a muy bajas
temperaturas. La "W" sign if ica " Winter" - Inv ierno en Inglés.
Un aceite 5W 40 es mejor que un 15W 40 en arranque a bajas temp eraturas. Ese es el
real significado del primer número "Facilidad de arranque en bajas temperaturas“.
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El segu ndo térm ino es el g rado de vis cos idad real del aceite a la temperatura de
op eración d el moto r y es d eterm inado po r la v isc os idad cin emática del ac eite a 100°C.
Una vez que el motor arrancó y s e ha calentado, el acei te trabaja com o u n g rado SAE
40, esto es; la visco sidad co n la que se protege al motor la mayor parte del t iemp o.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS¿15w – 40?
Í Í
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASSAE
Los aceites para motor están agrupados en grados de viscosidad de acuerdo con la
clasificación establecida por la SAE (Society of Automotive Engineers).
Esta clasificación permite establecer con claridad y sencillez la viscosidad de los aceites,
representando cada número SAE un rango de viscosidad expresada en cSt (centi-Stokes)
y medida a 100oC, y también a bajas temperaturas (por debajo de 0oC) para los grados W
(winter).
En esta clasificación no interviene ninguna consideración de calidad, composición química
o aditivación, sino que se basa exclusivamente en la viscosidad.
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CARACTERÍSTICAS FÍSICASAPI
El API (American Petroleum Institute) Instituto Americano del Petróleo es unaorganización técnica y comercial que representa a los elaboradores deproductos de petróleo en los EEUU.
API ha desarrollado un sistema para seleccionar y recomendar aceites:
“S” para identificar a los aceites recomendados para motores bencineros
“C” para vehículos comerciales, agrícolas y todo terreno que operan concombustible diesel
La “A” está significa menos exigencias y continua en orden alfabético.
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Acidez
Se mide a través de la escala de “pH” (potencial de hidrógeno) y es cualquier sustancia
(orgánica o inorgánica) que contiene hidrógeno junto con un no-metal o un radical no
metálico y que produce iones hidrogenión al diluirse en agua.
Basicidad o alcalinidad
Es aquella sustancia que al reaccionar con un ácido da sal más agua. La alcalinidad de los
aceites es debida a los aditivos que se incluyen en la formulación del mismo. Su función esla de neutralizar los ácidos producidos por la oxidación. Al igual que ocurre con la acidez, la
basicidad es un indicativo del nivel de degradación del aceite.
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
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Número de ácido total (TAN)
Contrarresta la alcalinidad de los lubricantes
Número de base total (TBN):
Contrarresta la acidez de los lubricantes
Altos números de TAN y TBN no son deseados.
CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
7/27/2019 ELA Capítulo 1
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ADITIVOS
Mejoradores del Índice de Viscosidad
Antioxidantes y Anticorrosivos
Detergentes y Dispersantes
Antiespumantes
Extrema Presión
Inhibidores destinados a retardar la degradación del aceite lubricante
Mejoradores de las cualidades físicas del aceite lubricante
ADITIVOS
7/27/2019 ELA Capítulo 1
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ADITIVOSEspecificaciones de los lubricantes
• Necesitan alcalinidad• Proteger en gran medida de los altos niveles de azufre
• Contener aditivos que suspendan los contaminantes y que ayude a mantener el motor
limpio.
• Fluir a bajas temperaturas, en el arranque
• Tener repelentes de agua
• Debe ser estable y no permitir la corrosión.
• Contiene inhibidores de desgaste.
• Estabilidad a altas temperaturas.
• Alta dispersión.• Cualidades antiespumantes excelentes.
• Viscosidad correcta a temperatura de operación.
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7/27/2019 ELA Capítulo 1
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CAPACITACIÓN
EXCELENCIA EN LUBRICACIÓN AVANZADACapítulo I
Tribología y aceites lubricantes