Fundamentos de Lubricación Susana Latorre Licenciada en Ciencias Químicas Propiedades de Aceites Lubricantes En esta sección aprenderemos lo basico sobre aceites lubricantes. Vamos a comenzar con las propiedades de los aceites minerales y sintéticos. Estas propiedades son: 1. Viscosidad, 2. Estabilidad Termica, 3. Estabilidad a la oxidacion, 4. Punto de fluidez, 5. Demulsibilidad, 6. Punto de ignición y 7. Punto de inflamación. Propiedades de Aceites Lubricantes 1. Viscosidad La primer propiedad de los lubricantes es la viscosidad. Viscosidad es la resistencia interna del aceite para fluir. Viscosidad es la propiedad mas importante de los lubricantes. Algunas de sus funciones mas importantes son: 1. Formar una película lubricante, 2. Enfriar los componentes, y 3. Sellar y controlar el consumo de aceite. Analicemos mas a fondo la importancia de la viscosidad del lubricante. Propiedades de Aceites Lubricantes Reconociendo las designaciones de viscosidad Cada uno de los siguientes grupos miden la viscosidad con su propia escala: Abreviación Nombre del Grupo Que clasifica el grupo: AGMA American Gear Manufacturers Association Aceites para engranes industriales SAE Society of Automotive Engineers Aceites automotrices para motor/engranes SUS Saybolt Universal Seconds Todos los lubricantes ISO International Standards Organization Lubricantes industriales cSt Centistokes Todos los lubricantes Grados de viscosidad ISO La International Standards Organization (ISO) clasifica la viscosidad de los lubricantes industriales. El sistema de clasificación ISO es una serie de grados de viscosidad del lubricante (VG), basados en la viscosidad cinemática a 40°C. La viscosidad es medida en mm2/sec (equivalente a cSt). Grado de clasificación de viscosidad ISO ISO VG MID-POINT 2 -1 KV 40°C, mm s LIMITS, KV 40°C Min. Max. ISO VG MID-POINT 2 -1 LIMITS, KV 40°C KV 40°C, mm s Min. Max. ISO VG 2 2.2 1.98 2.4 ISO VG 100 100 90 110 ISO VG 3 3.2 2.88 3.52 ISO VG 150 150 135 165 ISO VG 5 4.6 4.14 5.06 ISO VG 220 220 198 242 ISO VG 7 6.8 6.12 7.48 ISO VG 320 320 288 352 ISO VG 10 10 9 11 ISO VG 460 460 414 506 ISO VG 15 15 13.5 16.5 ISO VG 680 680 612 748 ISO VG 22 22 19.8 24.2 ISO VG 1000 1000 900 1100 ISO VG 32 32 28.8 35.2 ISO VG 1500 1500 1350 1650 ISO VG 46 46 41.4 50.6 ISO VG 2200 2200 1980 2420 ISO VG 68 68 61.2 74.8 ISO VG 3200 3200 2880 3520 Clasificación AGMA La American Gear Manufacturers Association (AGMA) • Establece los estándares para oxidación, carga y demulsibilidad para lubricantes de engranes. • Define la viscosidad de los lubricantes empleando los grados de viscosidad ISO. • Especifica los tipos de lubricantes para engrane por pruebas de desemeño y composición. • Identifica tres categorías principales de lubricantes de engranes: Inhibidos Antidesgaste Compuestos Clasificación AGMA (cont.) Número AGMA Grado de Viscosidad ISO 1 2, 2EP 3, 3EP 4, 4EP 5, 5EP 6, 6EP 7 comp, 7EP 8 comp, 8EP 8A comp 46 68 100 150 220 320 460 680 1000 EP significa que contiene aditivos de Presión Extrema para trabajo pesado. "comp" significa contenido de Ácidos Grasos para reductores Sinfin-Corona Sistema SAE Motores Número SAE 5W 10 W 20 W 20 30 40 50 Viscosidad cSt A - 18oC A - 100oC Min - Max Min - Max 871 2614 1307 2614 10468 5.75 9.65 9.65 12.98 12.98 16.82 16.82 22.75 Lubricantes para Motores a Gasolina Clasificación de Servicio API Sistema de Clasificación “API” Para servicio de Motores a Gasolina DESIGNACION DE LETRA DESCRIPCION SA* SB* ACEITE SIN ADITIVOS ACEITE CON ANTIOXIDANTES Y ANTIDESGASTE SIN DETERGENTES PROTECCION CONTRA LODOS, DESGASTE Y CORROSION. PARA VEHICULOS1967 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION QUE SC, PARA VEHICULOS 1971 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION QUE SD, PARA VEHICULOS 1980 Y ANTERIORES MEJOR PROTECCION CONTRA LA OXIDACION Y EL DESGASTE, PARA VEHICULOS 1988 Y ANTERIORES MEJOR CONTROL DE DEPOSITOS Y LODOS, PARA VEHICULOS 1993 Y ANTERIORES ESTRICTO CONTROL DE DESEMPEÑO Y MAYOR RENDIMIENTO QUE SG, PARA VEHICULOS 1996 Y ANTERIORES, PUEDEN SER GF-1 ACEITE DE OPTIMO RENDIMIENTO CON "ENERGY CONSERVING" PARA MULTIGRADOS, PUEDEN SER GF-2. MAYOR PROTECCION DE LOS CATALIZADORES. PARA VEHICULOS 1997 Y POSTERIORES. ACEITES DE LA MAS ALTA CALIDAD DISPONIBLES EN EL MERCADO.SATISFACEN LOS NUEVOS REQUISITOS DE "CONSERVACION DE ENERGIA COMO GF-3.MEJOR LIMPIEZA DEL MOTOR, EXCEPCIONAL ESTABILIDAD A LA OXIDACION Y MAYOR ESTABILIDAD A LA TEMPERATURA. SC* SD* SE* SF* SG* SH* SJ SL *CLASIFICACIONES OBSOLETAS, NO USAR A MENOS QUE LO ESPECIFIQUE EL FABRICANTE NUEVA ESPECIFICACION SM - 2005 Clasificación API para Motores a Diesel DESIGNACION DE LETRA * CA * CB * CC CD CD-II CF CF-2 CE CF-4 CG-4 CH-4 CI-4, CI-4 Plus DESCRIPCION ACEITE SIN ADITIVOS, SERVICIO LIGERO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO LIGERO-MODERADO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO MODERADO-SEVERO ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO EXTREMA SERIE 3 ACEITE PAAR MOTORES DE 2 TIEMPOS, SERVICIO SEVERO ACEITE DE MAYOR PROTECCION QUE CD PARA MOTORES DE SERVICIO SEVERO, ASPIRACION NATURAL O TURBOCARGADOS ACEITE PARA MOTORES DE 2 TIEMPOS DE SERVICIO SEVERO, MAYOR DESEMPEÑO QUE CD-II ACEITE PARA MOTORES TURBOCARGADOS HD FABRICADOS DESDE 1983 ACEITE PARA MOTORES DE SERVICIO EXTREMO, QUE UTILIZAN MULTIGRADOS PARA REDUCIR LODOS Y CONSUMO DE ACEITE ACEITE DE MAXIMO DESEMPEÑO PARA MOTORES DE BAJAS EMISIONES DE SERVICIO EXTREMO. ACEITE DE ALTA TECNOLOGIA PARA MOTORES DE BAJAS EMISIONES, QUE CUMPLAN EPA 98, REDUCE NOTABLEMENTE ACUMULACION DE LODOS Y CONSUMO DE ACEITE ACEITE DE ALTA TECNOLOGIA DESARROLLADO CON ACEITES BASICOS DEL TIPO II HIDROCRAQUIADOS, CUMPLIENDO CON LAS MAS EXIGENTES ESPECIFICACIONES PARA MOTORES A DIESEL NUEVA ESPECIFICACION CJ-4 Plus - 2006 Grados de Viscosidad SAE para Aceites de Engranaje Grados de Viscosidad SAE 75W 80W 85W 90 140 250 Temperatura máxima para Viscosidad -40 -26 -12 - Viscosidad @ 100°C Mínimo Máximo 4.1 7.0 11.0 13.5 24.0 41.0 < 24.o < 41.0 - Clasificación API para Transmisión Estandar y Difrencial CLASIFICACION API DEFINICION Y APLICACIÓN GL-1 Aceite Mineral sin Aditivos, para algunas transmisiones manuales con bujes o sincronizadores de Metales Amarillos GL - 2 Aceite Mineral sin Aditivos operan bajo condiciones de carga temperatura y velocidad que los GL-1 no satisfacen GL- 3 Aceite mineral con aditivos EP para condiciones moderadamente severas de velocidad y carga. Son lubricantes con capacidad de carga mayor que los GL-1, pero menor a los GL-4 GL-4 EP mediano, para servicio moderado a severo, transmisiones de vehículos y camiones, engranes hipoidales. GL-5 EP elevado para servicio severo, transmisiones y diferenciales engranes hipoidales. Máximo desempeño. Propiedades de Aceites Lubricantes Tabla de Viscosidad La carta que se muestra compara los grados de viscosidad de lubricantes. Al leer de manera horizontal, la designación de viscosidades son iguales. Por ejemplo, sigue la regla en la carta y verás que: SUS 500 = cSt 100 = ISO 100 = AGMA 3 = SAE Engine 30 = SAE Gear 85W Propiedades de Aceites Lubricantes Indice de Viscosidad (IV) El índice de viscosidad es la razón de cambio de la viscosidad de un lubricante con al temperatura. Mientras mas alto sea en IV, menos cambiará el lubricante con la temperatura. En la gráfica de abajo, nota que la inclinación de cada linea es distinta sobre el mismo rango de temperauras dependiendo de su viscosidad: el IV más bajo tiene la mayor inclinación, el IV más alto tiene la menor. Viscosidad Indice de Viscosidad Muy alto IV (135) ej., sintéticos Alto IV (95) e., aceite mineral Bajo IV (65) ej., aceite nafténico Temperatura Nota: Los números en paréntesis son números adimensionales que muestran la diferencia de viscosidades entre 40°C y 100°C. ¿Monogrados o Multigrados? CAMBIO DE VISCOSIDAD DEL ACEITE CON RESPECTO AL CAMBIO DE TEMPERATURA (MONO VS MULTI) VISCOSIDAD (cP) SAE 40 GRADOS SAE 60 VISCOSIDAD 100ºC (cSt) 50 SAE 15W-40 SAE 10W-30 40 30 Montañas Ciudad -20 -10 0 10 20 OPERACION A BAJA TEMPERATURA TEMPERAUTURA ºC 20 100ºC 230ºC OPERACION DE ALTA TEMPERATURA Propiedades de Aceites Lubricantes 2. Estabilidad Térmica La Estabilidad Térmica es otra propiedad de los lubricantes. Es la habilidad de resistir las altas temperaturas. Una mala estabilidad térmica puede resultar en: • Lodos, • Depósitos y • Aumento de viscosidad. Propiedades de Aceites Lubricantes 3. Estabilidad a la Oxidación La Estabilidad a la Oxidación es la habilidad de un lubricante a resistir la combinación química con el oxígeno. La Oxidación puede resultar en la formación de depósitos de lodo y el aumento de viscosidad. Es acrecentada por lo siguiente: • Calor • Luz • Catalizadores metálicos • Ácidos formados por contaminación con agua • Otros contaminantes ZDTP Fenol Propiedades de Aceites Lubricantes 4. Punto de Fluidez El punto de fluidez es la temperatura mas baja a la que un aceite puede fluir bajo condiciones de prueba. El punto de fluidez esta afectada por la cantidad de partículas de cera removidas durante la refinación del petróleo crudo: • Más partículas de cera, más alto el punto de fluidez. • Menos partículas de cera, más bajo punto de fluidez. Propiedades de Aceites Lubricantes 5. Demulsibilidad La Demulsibilidad es otra propiedad importante de los lubricantes. Es la habilidad de un aceite de separarse del agua. Botella derecha Agua y aceite seprarados (buena demulsibilidad) Botella izquierda No agua Botella central Aceite y agua mezclados Propiedades de Aceites Lubricantes 6. Punto de Inflamación El punto de ignición es determinado calentando el aceite hasta que se formen vapores; después de pasa una flama por encima del aceite. El punto de ignición es la temperatura a la cual el lubricante enciende sin sostener la flama. El punto de inflamación para un lubricante es típicamente de 200°C o más. Propiedades de Aceites Lubricantes 7. Punto de Ignición El punto de ignición se determina de manera similar al punto de inflamacion. El aceite se calienta hasta que libera vapores; una flama se pasa sobre el aceite. El punto de ignición es cuando el aceite se enciende y se sostiene la flama. El punto de ignicion para un lubricante es típicamente 20°C o más por encima del punto de inflamación. Básicos: Descripción Influencia general de los componentes Como se puede observar en la siguiente tabla, los básicos tienen un gran efecto en el desempeño del lubricante terminado. Propiedad del lubricante Influencia del básico Influencia del Aditivo Viscosidad Mayor Menor Indice de Viscosidad Mayor Mayor Punto de Ignición Mayor Menor Volatilidad Mayor Menor Punto de Fluidez Mayor Mayor Estabilidad a la Oxidación Mayor Mayor Protección de herrumbre Menor Mayor Control de depósitos Mayor Mayor Espumación Mayor Mayor Basicos: Descripción Propiedades de los básicos Aquí se muestran la comparación de composición entre los cinco grupos de básicos. Categorías API/ACEA : VI, SAT & S, % Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Grupo V 80 <VI< 120 % sat < 90% % S > 0.03 80 <VI< 120 % sat > 90% % S < 0.03 VI >120 % sat > 90% % S < 0.03 PAOs Todos los Otros Espectro químico variado Requiere hidroprocesado Convencional (solvente) Requeire básicos hidroprocesados severo Espectro químico menor Básicos: Descripción Propiedades de los básicos (cont.) A siguiente tabla compara el desempeño de los cicno distintos grupos de básicos. Comparación de propiedades de básicos Parámetro Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Grupo V Estabilidad a la oxidación Buena Mejorada Mejor La mejor Mejor a la mejor Volatilidad Buena Buena - Mejor Mejor La mejor Buena a mejor Solvencia de aditivos Muy buena Buena con con algunos básicos Buena con con algunos básicos Buena con con algunos básicos Buena a mejor Capacidades a baja temp. Buena Mejorada Mejor La mejor Buena a mejor Eficiencia / tracción Buena Buena Mejorada Mejor Buena a mejor Costo relativo vs. grupo I 1 1.1 to 1.2 1.5 4 to a 2 a 50 Rango de visc. @ 40°C cSt Más de 500 Limitado a <120 Limitado a <40 Más de 3,000 Más de 50,000 Petróleo crudo ¿Qué es petróleo crudo? Es una mezcla compleja de una gran cantidad de compuestos químicos, principalmente hidrocarburos con: • Azufre, • Nitrógeno, • Compuestos de oxígeno, • Sales metálicas, y • Agua La gran cantidad de combinaciones posibles y variaciones en la estructura química indica qe cada fuente puede ser distinta. Refinación de un básico mineral Torre Atmosférica Torre de Unidad de Torre de Extracción desparafinado Hidroterminado Torre de Vacio (Remueve Aromáticos) Combustible CRUDO (Remueve (Remueve N & S) Ceras) * Producto Final: * Aceite Básico * * Residuo Solvente Solvente Hidrógeno Desafltaltado Extracción por Residuo Solventes Componentes del crudo Asfalto Cera Nafta Shell SOLVENT NEUTRAL Sintéticos Fluidos Sintetizados de Hidrocarbono (SHF) Lo siguiente muestra la diferencia entre sintéticos y aceite mineral: Sintético Aceite mineral Compuestos puros (sin cera e impurezas) Mezclas complejas Propiedades establecidas Compromiso entre propiedades Cadenas moleculares de SHF Cadenas moleculares de aceite mineral Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo III – Hidrotratado API Grupo III Hidrotratado • Refinado del petróleo crudo • Viscosidad limitada a < 40 cSt @ 40C • Pocas moléculas de ceras, buena estabilidad y propiedades a bajas temperaturas • Pueden necesitar componentes adicionales para mejorar la solvencia de los aditivos • Estabilidad superior a la oxidación, baja volatilidad y alto índice de viscosidad comparado con los básicos de grupo I y II Grupo IV - PAO’s Polialfaolefina API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo IV - Polialfaolefinas (PAOs) • Hecho de gases de hidrocarbonos • Compatibles con aceites minerales • Tienen ventajas que otros sintéticos no ofrecen (precio, compatibilidad y amplio rango de viscosidades) • Los básicos sintéticos más comunes • Empleados también junto a bases minerales para crear semisintéticos API Grupo III Hidrotratados Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo V – Poliglicoles API Grupo III Hidrotratado • Hechos con un alcohol + oxido de propileno o una mezcla de oxidos de propileno y etileno • Primeros lubricantes sintéticos empleados comercialmente • Alto IV, buena fluidez a bajas temperaturas y punto de fluidez • La viscosidad baja con la oxidación; pocos depósitos • Muchos usos, tanto automotrices como industriales Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones Principales familias empleadas en sintéticos API Grupo V – Ésteres API Grupo III Hidrotratado • Hechos de ácidos orgánicos y alcoholes • No compatibles con aceites minerales • Empleados como un componete de mezclado Mejoran compatibilidad con sellos Solubilizan aditivos durante mezclado Solubilizan productos de oxidacion en uso • Empelados como un básico primario en aplicaciones de alta temperatura, aceites biodegradables y aquellos con necesidades especiales de compatibilidad Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones Principales familias empleadas en sintéticos Silicones • Shell no tiene esta tecnología • Dow Chemical es el propietario de la química de esta familia de lubricantes • No compatible con aceites minerales API Grupo III Hidrotratado Grupo IV - PAO’s Polialfaolefinas API Grupo V Poliglicoles API Grupo V Ésteres API Grupo V Silicones Aditivos: Descripción Los aditivos deben ser seleccionados cuidadosamente para ser compatibles con el básico y entre ellos, de manera que no produzcan efectos secundarios no deseados. Los aditivos pueden ser agrupados en tres tipos principales (aunque algunos aditivos cumplan mas de una función): 1. Modificadores: Estos aditivos modifican las características del aceite básico para hacerlo más apropiado para su uso. Ditiofostato de Zinc (ZDTP) (anti-desgaste/anti-oxidante) 2. Protectores del Aceite: Estos aditivos protegen al lubricante para prolongar su vida. 3. Protectores de Superficie: Estos aditivos protegen las superficies metálicas para reducir la corrosión, fricción y desgaste. Poli-Isobuteno (dispersante) Fenol (anti-oxidante) Sulfonato de Calcio (detergente) Acidos Grasos Sulfatados (modificador de fricción) Ditiofosfato de Molibdeno (anti-desgaste/modificador fricion) Aditivos: Descripción Aditivos Comúnes Estos son aditivos empleados comúnmente y su arreglo molecular Molybdeno Zinc Calcio Ditiofosfato de Zinc (ZDTP) (anti-desgaste/anti-oxidante) Poli-Isobuteno (dispersante) Fósforo Azufre Ácidos Grasos Sulfatados (Modificadores de Fricción) Oxígeno Nitrógeno Fenol (anti-oxidante) Carbono Cadenas de Hidrocarburos Ditiofosfato de Molybdeno (anti-desgaste/modifcador de fricción) Sulfonato de Calcio (detergente) Modificadores Mejorando el desempeño natural del básico Veamos el primer tipo de aditivo: Modificadores. Los modificadores son empleados para mejorar el desempeño del aceite. Hay tres tipos principales de estos aditivos: 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) 2. Depresores del punto de fluidez 3. Expansores de Sellos Examinemos el papel de cada uno de estos modificadores, así como sus características y mecanismos. Modificadores 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) Papel: Modificador Este tipo de modificador permite que el básico conserve su viscosidad sobre un rango más amplio de temperaturas. Características: Los mejoradores de IV son polímeros y copolímeros de cadena larga de metacrilatos, olefinas o estirenos alquilados. Permiten al básico desempeñarse mejor a altas temperaturas. Mecanismo: El mejorador de IV permanece comprimido cuando esta frío y no interviene con la fluidez del aceite. A altas temperaturas, se expande para formar una red que interfiere el flujo y reduce el efecto de la temperatura en la viscosidad. Modificadores 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) Papel: Modificador Este tipo de modificador permite que el básico conserve su viscosidad sobre un rango más amplio de temperaturas. Características: Los mejoradores de IV son polímeros y copolímeros de cadena larga de metacrilatos, olefinas o estirenos alquilados. Permiten al básico desempeñarse mejor a altas temperaturas. Mecanismo: El mejorador de IV permanece comprimido cuando esta frío y no interviene con la fluidez del aceite. A altas temperaturas, se expande para formar una red que interfiere el flujo y reduce el efecto de la temperatura en la viscosidad. Modificadores 1. Mejoradores del Índice de Viscosidad (IV) (cont.) Viscosidad (incremento) Los modificadores de viscosidad engrosan los básicos de baja viscosidad y aumentan el IV de los lubricantes. Básico B Temperatura (incremento) Básico B más Mejorador de IV Modificadores 2. Depresores del Punto Mínimo de Fluidez Papel: Modificador Los depresores del punto mínimo de fluidez permiten al básico fluir a bajas temperaturas. Características: Estos modificadores son polimetacrilatos o naftalenos alquilados. Permiten que el básico se desempeñe mejor a bajas temperaturas. Mecanismo: A bajas temperaturas, las pequeñas cantidades de ceras que quedan en el lubricante después del proceso de refinación cristalizan y causan espesamiento. Los DPMF reducen la unión de esos cristales, permitiendo que el lubricante continúa fluyendo. Modificadores 3. Expansores de Sellos Papel: Modificador Los aditivos expansores de sellos previenen las fugas por empaques y sellos. Características: Estos modificadores están hechos de ésteres orgánicos para asegurar un pequeño hinchamiento de los sellos y un buen ajuste de estos. Mecanismo: Este aditivo impregna el sello para hinchar ligeramente la estructura del elastómero y prevenir las fugas. Protectores del Lubricante Inhibiendo cambios indeseables en el lubricante Como vimos antes, el segundo tipo de aditivos son los protectores del aceite. Estos son empleados para evitar cambios indeseables en los lubricantes. Los portectores del aceite pueden agruparse en tres tipos: 1. Antioxidantes 2. Desactivadores de metales 3. Antiespumantes Examinemos el papel de cada uno de estos protectores del lubricante, así como sus carácterísticas y mecanismos. Protectores del Lubricante 1. Antioxidantes Papel: Protector del lubricante Este tipo de protector del lubricante previene la oxidación del mismo. Características: Los antioxidantes incluyen ditiofosfatos de zinc, fenoles y aminas aromáticas. A altas temperaturas, la oxidación aumenta y resulta en un aumento de viscosidad permanente. DTPZ Mecanismo: Los antioxidantes ayudan a romper las cadenas largas formadas por múltiples uniones entre carbonos y oxígenos, generando un efecto de oxidación en el aceite significativamente mas lento. Fenol Protectores del Lubricante 2. Desactivadores de metal Papel: Protector de lubricante Los desactivadores de metal reducen la catálisis de oxidación ocasionada por superficies metálicas calientes. Características: Estos protectores del lubricante son compuestos orgánicos, como aminas y fosfatos con nitrógeno, azufre y fósforo. Son efectivos eliminando la oxidación a altas temperaturas causadas por superficies de metal calientes. Mecanismo: Los desactivadores de metal forman una película protectora inerte para prevenir la acción catalítica. El desactiaro de metal previene el acceso a la superficie Superficie metálica Protectores del Lubricante 3. Antiespumantes Papel: Protector del lubricante Agentes Anti-espuma (o antiespumantes) reducen o suprimen la formación de espuma causada por la acción de agitación o bajo tiempo de permanencia del aceite en el deposito. Características: Los agentes en estos protectores de metal están hechos con silicio y copolímeros orgánicos que son resistentes al calor de los motores. Son efectivos a cualquier temperatura. Mecanismo: Los agentes antiespumantes rompen la tensión superficial de las burbujas de aire y ocasionan que la espuma colapse. Protectores de la Superficie Agregando nuevas características de desempeño Como observamos anteriormente, el tercer tipo de aditivos son los protectores de superficie. Los protectores de superficie son empleados en los lubricantes para agregar nuevas características de desempeño. Los protectores de superficie pueden agruparse en cinco tipos principales: 1. Aditivos antidesgaste y de extrema presión (EP) 2. Inhibidores de corrosión 3. Detergentes 4. Dispersantes 5. Modificadores de fricción Examinemos el papel de cada uno de estos cinco protectores de superficie así como sus características y mecanismos. Protectores de la Superficie 1. Aditivos antidesgaste y de extrema presión (EP) Papel: Protector de superficie Los aditivos antidesgaste previenen el contacto metal con metal de dos superficies contiguas. Características: Estos aditivos son principalmente ditiofosfatos de zinc, ditiofosfatos de molibdeno, fosfatos orgánicos y compuestos orgánicos de azufre. Son efectivos a temperaturas no muy altas. Mecanismo: Los agentes antidesgaste son empleados para que se adhieran ionicamente a las superficies (parecido a electricidad estática). Capas protectoras de fosfato de zinc Superficie metálica (ej. levas) Alkyl O P S Zn S P O Alkyl Calor Protectores de la Superficie 1. Aditivos antidesgaste y de extrema presión (cont.) Papel: Protector de superficie Los aditivos de extrema presión (EP) previenen el contacto metal con metal de dos superficies. Se encuentran generalmente en lubricantes de enganes, son similares a los antidesgaste, pero pueden soportar cargas mucho mas pesadas. Características: Estos aditivos están hechos por compuestos de fosfoto y azufre, son efectivos a altas temperaturas. Pueden distinguirse por su olor a huevo podrido. Mecanismo: Los agentes de extrema presión reaccionan quimicamente con las superficies metálicas para formar fosfato ferroso que previene el contacto metal con metal. Esta película sólida solo se genera a las altas temperaturas a la cual la película de aceite se comienza a debilitar. Película protectora Superficie metálica (ej, engrane) Fósforo Azufre Calor Protectores de la Superficie 2. Inhibidores de la corrosión Papel: Protector de superficie Los inhibidores de corrosión previenen la corrosión de las partes metálicas ocasionada por la presencia de óxidos en el aceite la presencia de aditivos empleadas para otros propósitos y la presencia de agua. Características: Estos protectores de superficie son normalmente ditiofosfatos de zinc. Son efectivos a altas temperaturas. Mecanismo: Moleculas de agua Estos aditivos establecen una película protectora por la absorción por parte del metal del componente componente polar de los inhibidores para repeler el agua. La película del inhibidor de corrosión previene el contacto Superficie metálica Protectores de la Superficie 3. Detergentes Papel: Protector de superficie Los detergentes son esencialmente agentes limpiadores para prevenir depósitos. Características: Los detergentes son generalmente compuestos organo-metálicos como sulfatos o fosfatos de sodio o magnesio, generalmente formados por una estructura parecida a un balón llamada micela. Son efectivos a todas temperaturas. Mecanismo: Los detergentes reaccionan con químicos que de otra manera formarían lodos, lacas y barnices neutralizandolos, de manera que permanezcan solubles y no se depositen. (CaCO3)n Protectores de la Superficie 4. Dispersantes Las ‘cabezas’ polares de las moléculas de dispersante y detergente son atraíadas por partículas contaminantes; las colas de hidrcarburo soluble mantienen las partículas en suspensión. Papel: Protector de superficie Los dispersantes previenen la acumulación de contaminantes y productos de la oxidación del aceite, minimizando la formación de lodos. Características: Los dispersantes (poliésteres y alquilsuccinamidas) son aditivos capaces de dispersar todos los tipos de lodos. Son efectivos a todas temperaturas. Mecanismo: Los dispersantes cubren los contaminantes para mantenerlos en suspension y evitar la acumulación de contaminantes y productos de la oxidación del aceite. H H2 H NNNO ‘Cabeza’ Cola de Hidrocarburo Poli Isobuteno (PIB) Protectores de la Superficie Dispersantes vs. Detergentes ¿Cuál es la diferencia entre dispersantes y detergentes? • Los detergentes “amarran” a los contaminantes para llevarlos al filtro (para ser filtrados con el aceite). (CaCO3)n • Los dispersantes encapsulan los contaminantes para permitir que sean removidos cuando el aceite es drenado. H H2 H NNNO ‘Cabeza’ Cola de Hidrocarburo Poli Isobuteno (PIB) Protectores de la Superficie 5. Modificadores de fricción Papel: Protector de superficie Molybdenum Dithiophosphate Los modificadores de fricción si adhieren a las superficies metálicas para hacerlas mas resbalosas. Características: Estos protectores de superficie son compuestos polares de cadena larga, como ácidos grasos sulfatados, ésteres, aminas, fosfatos y ditiofosfato de molibdeno. Mecanismo: Similares a los aditivos antifricción, los modificadores de fricción se adhiren ionicamente a las superficies metálicas para reducir la fricción. Película modificadora de baja fricción (bajo esfuerzo) Superficie metálica (ej. leva) Sulfurized Fatty Acids La importancia de Lubricar ¿Por qué lubricamos? Hemos visto las propiedades mas importantes de los lubricantes. Ahora hablaremos del por qué lubricamos. Los lubricantes son empleados para: 1. Prevenir el desgaste, 2. Reducir la fricción, 3. Remover calor, 4. Prevenir el óxido y corrosión, 5. Remover contaminantes. Aplicación de Lubricantes Seleccionando el lubricante correcto Hay tres factores principales a tomer en cuenta para seleccionar el lubricante apropiado para una aplicación específica: 1. Velocidad 2. Carga 3. Temperatura Aplicación de Lubricantes ¿Cuál es la característica del lubricante más crítuca para una correcta lubricación? Viscosidad Aplicación de Lubricantes ¿Cuál es la característica del lubricante más crítica para una correcta lubricación? Viscosidad Cuando la carga (fuerza) se incrementa, la viscosidad debe de incrementarse. Condición de operación Carga Temperatura Velocidad Aplicación de Lubricantes ¿Cuál es la característica del lubricante más crítica para una correcta lubricación? Viscosidad Cuando la carga (fuerza) se incrementa, la viscosidad debe de incrementarse. Condición de operación Carga Temperatura Velocidad Necesidad de Viscosidad Las condiciones de operación son críticas para seleccionar al lubricante correcto ¡¡¡Gracias!!!
