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Instituto Tecnológico de Cancún

CARRERA: Ingeniería electromecánica

7to. Semestre.

PROFESOR: Ing. Cesar Morales Ramírez

MATERIA: Admón. y técnicas de mantenimiento

TEMA: “Lubricantes”

ALUMNOS:

Lira Martínez Manuel Alejandro

Rivera Cervantes Francisco Guillermo.

Córdova Can Guillermo Daniel

Cauich Cuxin Jimmy Alonso

Pastor Canul Álvaro Antonio

Cancún, Quintana roo, Diciembre del 2010

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INDICE

Pág.

I. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 3

II. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 4

III. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA .................................................................. 5

3.1 Planteamiento de la variable ........................................................................... 5

3.2 Delimitación del tema .............................................................................. 5

IV. OBJETIVO .................................................................................................. 6

4.1 Objetivos específicos .............................................................................. 6

V. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL ........................................................... 7

5.1 Lubricación ................................................................................................ 7

5.2.1 Clasificación de lubricantes según su aplicación ........................... 7

5.2.2 Propiedades de los lubricantes .................................................... 8

5.2.3 Factores que hacen necesaria la lubricación ............................ 10

5.3 Aditivos ................................................................................................... 12

5.3.1 ¿Cuándo empleo aceite? ............................................................ 12

5.3.2 Clasificación de los aceites ........................................................ 17

5.4 Grasas ..................................................................................................... 20

5.4.1 ¿Cuándo empleo grasa? ............................................................ 21

5.4.2 Clasificación de las grasas ......................................................... 21

5.3 Mantenimiento y lubricación ................................................................. 24

5.3.1 Mantenimiento predictivo ........................................................... 25

5.3.2 Análisis de lubricantes usados .................................................. 26

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VI. ANALISIS DEL MODELO ...................................................................... 00

VII. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ..................................................... 00

VIII. ASEGURAMIENTO TÉCNICO .............................................................. 00

IX. FUENTES DE INFORMACIÓN .............................................................. 00

X. BIBLIOGRAFIA Y ANEXOS.…………………………………………………………. 00

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I. INTRODUCCION

La lubricación consiste en la aplicación de una película de fricción reducida,

llamada lubricante, entre 2 piezas con el fin de disminuir su rozamiento y

desgaste. En nuestro campo, la mayoría de la maquinaria requiere de

lubricación para evitar rozamiento y desgaste entre piezas, ya que de no ser

así, la vida útil se reduciría considerablemente y surgiría problemas graves en

el equipo, pero la lubricación al evitar dichos problemas, agiliza la producción,

reduce el ruido y mejora el servicio, entre otras.

En ocasiones, a los lubricantes se les agregan productos químicos para

mejorar sus propiedades, estos productos se les conoce como aditivos, con el

fin de darle un mantenimiento bastante bueno y especifico a la máquina. Por

tanto, un ingeniero tiene que tener conocimiento en lubricación y aditivos para

mejorar el funcionamiento del equipo.

En el presente trabajo se presenta la clasificación de los lubricantes y aditivos,

las propiedades de los lubricantes, la diferencia entre la lubricación con aceite y

la lubricación con grasa y el servicio de lubricación de un motor, para

comprobar, mediante un análisis de antes y después, todos los beneficios que

conlleva un buen lúbricamente.

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II. JUSTIFICACIÓN

La lubricación en las máquinas en general es muy importante debido a que es

un factor que puede aumentar o reducir su ciclo de vida. Fricción, desgaste y

fatiga son alguno de los problemas que cualquier máquina tiene, y su única

solución es la lubricación. Es por eso que es de gran importancia una buena

lubricación en la máquina, ya que de ser así, su funcionamiento puede ser tan

óptimo que evitará enormemente cualquier pérdida por dichas variables, caso

contrario, si la lubricación es de baja calidad, los problemas que traerán estas

variables serán catastróficos para la máquina y para la empresa.

En el presente documento se expone la definición de lubricación, los factores

que le hacen necesario, la clasificación de los lubricantes y cuando se usa cada

uno asi como la importancia de la lubricación en el mantenimiento.

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III. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

En el laboratorio del Instituto Tecnológico de Cancún, existen una serie de

equipos antiguos, de los cuales, el alumno está destinado a usar. Por tanto,

dichos equipos cada vez son menos eficientes y más propensos a las fallas,

debido a la falta de mantenimiento.

El término “mantenimiento” es muy grande al hablar de una máquina, pero hay

actividades que son esenciales para el funcionamiento y la vida saludable de

dicha máquina, entre ellas, está la lubricación, ya que reducirá el gasto que se

deriva del constante rozamiento de piezas que tienen los motores, ya que estos

están en constante movimiento, y la ausencia de lubricación, puede llegar a la

autodestrucción.

Es por eso, que en el Laboratorio de electromecánica del Instituto Tecnológico

de Cancún, se le dará mantenimiento a un motor, para que se pueda apreciar

lo importante que es la lubricación en un motor.

3.2 Delimitación del tema

El mantenimiento se le dará a un motor eléctrico de 1hp en el taller de

ingeniería electromecánica en el Instituto Tecnológico de Cancún.

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IV. OBJETIVO GENERAL

Aplicar servicio de lubricación a motor situado en el laboratorio de

electromecánica del ITC.

4.1 Objetivos Específicos

Análisis de la situación actual del motor.

Detectar las partes donde es necesaria la lubricación.

Determinar que tipo de lubricante se debe de aplicar.

Aplicar la lubricación.

Análisis de antes y después del servicio.

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V. MARCO TEÓRICO.

5.2 LUBRICACIÓN.

Es el principio de soportar una carga deslizante sobre una película de

fricción reducida. La sustancia de la que está compuesta, es un lubricante y

aplicarlo es lubricar.

Figura 1: Lubricación.

Fuente: Lubricación industrial.

Se lubrican los elementos para evitar el excesivo desgaste y el

sobrecalentamiento que produce la fricción metálica y por consiguiente se

reducen los gastos de reparación, los paros innecesarios y se aumenta la

producción. Así mismo la acción de corte entre las películas lubricantes o

fricción fluida, requieren un mínimo de fuerza lo que permite un

considerable ahorro de energía.

Los lubricantes permiten además conservar las máquinas trabajando suave

y silenciosamente, evitando movimientos bruscos de sus elementos y

reduciendo en forma considerable el ruido.

5.2.1 CLASIFICACIÓN DE LUBRICANTES SEGÚN SU FORMA

DE APLICARLO

a) Película lubricante

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La película del lubricante debe ser lo suficientemente gruesa como para

separar los componentes del mecanismo. El espesor necesario de película

depende de la rugosidad superficial, la existencia de partículas de suciedad y la

duración requerida.

Figura 2: Película lubricante.

Fuente: Luboks.

También depende de la viscosidad del medio y de las condiciones de

funcionamiento, particularmente de la temperatura, velocidad de rotación y, en

cierta forma, de la carga. Se pueden distinguir tres situaciones diferentes de

lubricación: capa límite, lubricación hidrodinámica y lubricación elasto

hidrodinámica.

b) Lubricación por capa límite

Se obtiene lubricación por capa límite cuando el espesor de la película del

lubricante es de una magnitud similar a las moléculas individuales de aceite.

Esta condición se presenta cuando la cantidad de lubricante es insuficiente, o

el movimiento relativo entre las dos superficies es demasiado lento. El

coeficiente de rozamiento μ en este caso es alto, tan alto como 0.1, y sobre el

incipiente contacto metálico puede alcanzar 0.5.

Cuando el coeficiente aumenta (esto es, la resistencia aumenta), las pérdidas

por rozamiento también aumentan. Estas se convierten en calor, aumentando

la temperatura del lubricante y reduciéndose su viscosidad de forma que la

capacidad de carga de la película se reduce (el caso peor es cuando se reduce

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tanto que el contacto metálico se produce). Ello se puede evitar empleando

aditivos que refuercen la resistencia de la película.

c) Lubricación hidrodinámica

La lubricación hidrodinámica o lubricación de película gruesa, se obtiene

cuando las dos superficies están completamente separadas por una película

coherente del lubricante. El espesor de la película excede así de las

irregularidades combinadas de las superficies. El coeficiente del rozamiento es

bastante menor que en la lubricación por capa límite, y en ciertos casos puede

llegar a 0.005. La lubricación hidrodinámica evita el desgaste de las partes en

movimiento, ya que no hay contacto metálico entre ellas.

d) Lubricación elasto-hidrodinámica

Esta condición se obtiene en superficies en contacto fuertemente cargadas

(elásticas), esto es, superficies que cambian su forma bajo una carga fuerte, y

vuelven a su forma original cuando cesa la carga.

Figura 3: Lubricación en engranes.

Fuente: Equipo pesado.

5.2.2 PROPIEDADES DE LUBRICANTES

- Viscosidad: Resistencia interna del lubricante a fluir.

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Figura 4: Viscocidad.

Fuente: Emagister

- Gravedad específica: Constituye una densidad relativa del aceite o grasa

tomando como referencia al agua a 15.6 °C

- Punto de inflamación o Volatilidad: Es la temperatura a la cual el aceite

desprende vapores en cantidad suficiente como para ser encendidos en

presencia de una llama abierta.

- Punto de ignición: La mínima temperatura para una ignición sostenida.

Figura 5: Ignición.

Fuente: Emagister

- Punto de fluidez: Es la temperatura más baja a la cual un aceite aún

puede fluir.

- Color: El color de un aceite indica por lo general, cuando está nuevo, el

grado de refinación.

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- Calor específico: la cantidad de calor que se requiere para elevar la

temperatura del lubricante, un grado centígrado.

- Demulsibilidad: Es una medida de la capacidad del aceite a emulsonarse

o separarse del agua. La falta de esta propiedad causa problemas de

corrosión en los equipos.

- Espumabilidad: Es una medida de la capacidad del aceite a la formación

de espuma bajo condiciones de agitación.

Figura 6: Espumabilidad.

Fuente: Patentados.com

- Acidez y alcalinidad: Tomando la escala de pH donde 0 indica la máxima

acidez y 14 la máxima alcalinidad, un aceite mineral refinado tiene

generalmente un pH entre 4 y 11, siendo 11 el valor promedio de los

lubricantes “neutros”, conteniendo ácidos débilies, bases débiles o una

mezcla equilibrada entre las dos.

- Lubricidad o untuosidad: Esta propiedad es característica de algunos

agentes oleaginosos o aceites de origen animal o vegetal. Las moléculas

de estos lubricantes son de tipo polar y poseen una gran afinidad con los

aceites del petróleo y con las superficies metálicas.

- Estabilidad a la oxidación: Todos los aceites derivados del petróleo se

oxidan en presencia del oxígeno del aire, siendo acelerado este proceso

por las altas temperaturas y la presencia de metales catalizadores de la

oxidación.

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ELEMENTOS QUE SE LUBRICAN

Las únicas partes que se deben lubricar en cualquier máquina, sin importar su

función y/o complicidad, son:

- Cojinetes: Pueden ser cojinetes lisos o sencillos, rodamientos, guías,

levas, correderas, etc.

Figura 7: Cojinetes.

Fuente: Nestor, Gooding.

- Engranajes: Pueden ser de diferentes tipos como rectos, helicoidales,

sin fin, etc. Y los hay descubiertos o encerrados en cajas herméticas.

- Pistones: Forman parte de motores, compresores, bombas, etc.

Figura 8: Engranaje y pistón.

Fuente: Nestor, Gooding.

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5.2.3 FACTORES QUE HACEN NECESARIA LA LUBRICACION

a) Fricción.

Cuando 2 cuerpos sólidos se mantienen en contacto mediante una fuerza

apreciable, todo esfuerzo que tienda a moverlos el uno con respecto al otro

tropieza con una resistencia que actúa en forma tangencial a la superficie de

separación de los dos. Estas fuerzas opuestas se conocen como fricción y si

los cuerpos son rígidos se llama fricción sólida o de deslizamiento.

Fricciones estáticas y cinéticas son aquellas impuestas, respectivamente por

un cuerpo en reposo o en movimiento. La fricción deslizante tiene su origen

más importante en la aspereza de la superficie.

Figura 9: Fricción.

Fuente: Emagister.

b) Desgaste.

Se define como la remoción indeseable de material bajo una acción mecánica.

Existen varios tipos, como son:

a) Atómico: Es la interacción de fuerzas atómicas entre superficies

opuestas que desprenden átomos individuales de sus superficies

originales de tal forma que más tarde quedan fuera de servicio.

b) Adhesivo: Es el daño resultante cuando dos cuerpos metálicos se frotan

entre sí sin la presencia deliberada de un agente abrasivo.

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c) Abrasivo: ES el efecto de limado que desarrolla la superficie dura sobre

otra más blanda.

d) Corrosivo: Es producido por elementos nocivos que, en combinación con

la superficie metálica, dan lugar a productos de reacción que aunque

son posteriormente eliminados por el frotamiento, ocasionan pérdidas de

peso y de materiales.

e) Corrosión por vibración: Resulta a partir de pequeños deslizamientos

recíprocos entre partes adyacentes de máquinas.

Figura 10: Pistón desgastado.

Fuente: Motosonline.com

c) Fatiga.

Los efectos continuados de fricción de rodadura y deslizamiento bajo

fuertes cargas y con deformaciones reversibles, provocan la creación y

propagación de fisuras microscópicas, que dan lugar al picado de los

rodamientos y dientes de engranajes. La unión de las fisuras microscópicas

causa la rotura total y generalmente se revela brutalmente sin síntomas

previos.

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Figura 11: Fatiga.

Fuente: Cad-cae.com

5.3 ADITIVOS

Un aditivo lubricante es una sustancia que imparte propiedades nuevas y

deseables que no estaban presentes en el aceite o grasa original ó refuerza y

mejoras algunas de esas propiedades que en algún grado contenía el aceite o

grasa base.

Figura 12: Aditivo.

Fuente: static.consumer.com

Los aditivos utilizados deben poseer condiciones tales como una buena

solubilidad a altas y bajas temperaturas en un amplio rango de bases

lubricantes, desde los tipos nafténicos hasta los parafínicos. Deben ser

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resistentes a la degradación bajo las condiciones a las cuales es expuesto el

aceite o grasa durante su servicio. Deben ser compatibles con otros tipos de

aditivos usados en la formulación final y como es deseable no debe ser tóxico

ni inducir contaminación. Además junto a todos los requerimientos anteriores

los aditivos deben ser económicos o de lo contrario su uso no puede

comercializarse.

ADITIVOS DE ACEITES

a) Aditivos anti-desgaste

Estos aditivos aumentan la viscosidad del aceite y permanecen pegados a las

superficies de las partes en movimiento, formando una película muy viscosa de

aceite, que evita el desgaste entre ambas superficies.

b) Aditivos antioxidantes

Su finalidad es la de Suprimir o por lo menos disminuir los fenómenos de

oxidación del lubricante. Contribuir al espaciamiento del cambio de aceite para

un mejor desempeño a altas temperaturas.

c) Aditivos de basicidad

Su función es la de neutralizar los residuos ácidos de la combustión de los

carburantes, principalmente en los motores diesel.

d) Aditivos detergentes

La función de estos aditivos es lavar las partes interiores en el motor, que se

ensucian por las partículas de polvo, carbonilla, etc., que entran a las partes del

equipo a lubricar, motor, etc.

e) Aditivos dispersantes

Este tipo de aditivos pone en suspensión las partículas que el aditivo

detergente lavó y las disipa en millones de partes, reduciendo su impacto para

la zona a lubricar.

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f) Aditivos anticorrosivos

Su función es la de impedir el ataque a los metales ferrosos, debido a la acción

conjugada del agua, del oxigeno del aire y de ciertos óxidos formados durante

la combustión.

g) Aditivos anticongelantes

Su función es la de permitir al lubricante mantener una buena fluidez a baja

temperatura (de - 15ºC a - 45ºC). Actúan sobre las velocidades y los procesos

de cristalización de las parafinas en los aceites minerales.

h) Aditivos de extrema presión

Su objetivo es el de reducir el rozamiento y en consecuencia, economizar

energía. Proteger las superficies de las fuertes cargas.

Aporta al lubricante propiedades de deslizamiento específicas, principalmente a

los órganos dotados de engranajes o de forros de fricción que trabajan

bañados en el aceite (puentes auto-blocantes, cajas de cambios, manuales o

automáticas, frenos sumergidos, etc.).

ADITIVOS PARA GRASAS

Para obtener una grasa con propiedades especiales, se incluyen a menudo uno

o más aditivos. Entre los existentes, relacionamos los más comunes:

Figura 13: Aditivos para grasas.

Fuente: Emagister

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a) Los aditivos anti desgaste

Mejoran la protección que la propia grasa ofrece. Es especialmente importante

que el equipo en contacto esté bien protegido contra la oxidación si funciona en

ambientes húmedos.

b) Los antioxidantes

Retrasan la descomposición del aceite base a alta temperatura. Esto da lugar a

mayores intervalos de re lubricación, manteniendo bajos los costos.

c) Los aditivos EP (extrema presión)

Por ejemplo jabones de plomo y compuestos de azufre, cloro o fósforo,

aumentan la capacidad de carga de la película.

d) Los estabilizadores

Hacen posible el espesado de aceite base con jabones con los que no forma

compuestos fácilmente. Generalmente, sólo se precisa poca cantidad, por

ejemplo, la grasa cálcica tiene un 1 a 3% de agua como estabilizador.

Figura 14: Aditivos.

Fuente: Oxxe.

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6 ACEITES

Los aceites lubricantes se distinguen entre sí según sus propiedades o según

su comportamiento en las máquinas. Debemos de conocer las propiedades de

los aceites lubricantes, para poder determinar cual utilizaremos según la misión

que deba desempeñar. Un buen aceite lubricante, a lo largo del tiempo de su

utilización, no debe formar excesivos depósitos de carbón ni tener tendencia a

la formación de lodos ni ácidos; tampoco debe congelarse a bajas

temperaturas.

Figura 15: Aceites.

Fuente: Maxum

Las propiedades más importantes que deben tener los aceites lubricantes son:

a) Color y fluorescencia

Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente

transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino y la

fluorescencia del origen del crudo.

b) Densidad

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La densidad de un aceite lubricante se mide por comparación entre los pesos

de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua

destilada, cuya densidad se acordó que sería igual a 1, a igual temperatura.

Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 15ºC.

c) Viscosidad

Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno de sus

moléculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesión

existente entre estas.

d) Índice de viscosidad

Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de

viscosidad del aceite con la temperatura. Siempre que se calienta un aceite,

éste se vuelve más fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando el

aceite se somete a temperaturas cada vez más bajas, éste se vuelve más

espeso o sea su viscosidad aumenta.

e) Untuosidad

La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de

los aceites a las superficies metálicas a lubricar y se manifiesta cuando el

espesor de la película de aceite se reduce al mínimo, sin llegar a la lubricación

límite.

f) Punto de inflamación

El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la

cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama.

g) Punto de combustión

Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación,

notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente,

ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el

punto de combustión.

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h) Punto de congelación

Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de

fluido para comportarse como una sustancia sólida.

i) Acidez

Los diferentes productos terminados, obtenidos del petróleo bruto pueden

presentar una reacción ácida o alcalina. En un aceite lubricante, una reacción

ácida excesiva puede ser motivo de un refinado en malas condiciones. A esta

acidez se le llama acidez mineral.

j) Índice de basicidad T.B.N.

Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los ácidos formados por la

combustión en los motores. El T.B.N. (total base number) indica la capacidad

básica que tiene el aceite. Si analizamos un aceite usado el T.B.N residual nos

puede indicar el tiempo (en horas) que podemos prolongar los cambios de

aceite en ese motor.

k) Demulsibilidad

Es la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua, esto es, lo

contrario de emulsibilidad.

Figura 16: Aceite lubricante.

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Fuente: LTH

5.3.1 ¿CUÁNDO EMPLEO ACEITE?

Se suele emplear lubricación con aceite cuando la velocidad o la temperatura

de funcionamiento hacen imposible el empleo de la grasa, o cuando hay que

evacuar calor. El aceite, tiene su mayor aplicación en la lubricación de

compresores, motores de combustión interna, reductores, moto reductores,

transformadores, sistemas de transferencia de calor, piñoneras abiertas,

cojinetes de fricción y antifricción y como fluidos hidráulicos.

La función del lubricante es:

Formar una película entre los componentes en movimiento, para evitar el

contacto metálico. La película debe ser suficientemente gruesa para obtener

una lubricación satisfactoria, incluso bajo fuertes cargas, variaciones

grandes de temperatura y vibraciones;

Reducir el rozamiento y eliminar el desgaste;

Proteger contra la corrosión;

Obturar (en el caso de la grasa) contra impurezas tales como suciedad,

polvo, humedad o agua

5.3.2 CLASIFICACIÓN DE ACEITES

Los aceites lubricantes son porciones de alta viscosidad que, como su nombre

lo indica, se utilizan para la lubricación. Existen muchas maneras de clasificar

los aceites lubricantes. A continuación se muestran las principales

clasificaciones de lubricantes.

a) POR SU ORIGEN

- Minerales:

Obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo, y también de ciertos

carbones y pizarras. Son elaborados de múltiples procesos en sus plantas de

producción, en las Refinarías.

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- Aceites de origen vegetal y animal:

Son denominados también aceites grasos y entre ellos se encuentran: aceite

de lino, de algodón, de colza, de oliva, de tocino, de pezuria de buey, glicerina,

etc.

- Aceites compuestos:

Formados por mezclas de los dos primeros, con la adición de ciertas

sustancias para mejorar sus propiedades.

- Sintéticos:

Aquellos que son creados de Sub-productos petrolíferos combinados en

procesos de laboratorio. Al ser más largo y complejo su elaboración, Tienen la

ventaja sobre los demás de que su formación de carbonillas es prácticamente

nula pero resultan más caros que los aceites minerales. Dentro de los aceites

Sintéticos, estos se pueden clasificar en:

a) Oligomerosolefinicos

b) Esteres orgánico

c) Poli glicoles

d) Fosfato esteres

b) POR NORMA ISO (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR

STANDARDIZATION)

La “Viscosidad ISO”. Clasifica los aceites industriales de acuerdo a su

viscosidad a 40°C, permitiendo 10% para arriba o abajo dentro de su límite.

El Stokes es la unidad de viscosidad cinemática en el Sistema Cegesimal de

Unidades o CGS. Su símbolo es St. Se le asignó este nombre en honor a

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George Gabriel Stokes. Algunas veces es expresado en términos de

centistokes (cSt).

Tabla 1: Grado de viscosidad por ISO.

Fuente: Widman.biz

La unidad SI para la viscosidad cinemática es el m2/s.

1 St = 100 cSt = 1 cm2/s = 0.0001 m2/s

1 cSt = 1 mm2/s

Los aceites lubricantes de uso industrial se clasificaran según la viscosidad de

los mismos a 40 grados Centígrados, indicados en la TABLA 1.

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Esta clasificación establece 20 grados de viscosidad, comprendidos entre 2 cSt

y 3200 cSt a 40 grados centígrados.

Cada grupo de viscosidad se designa por el número entero más cercano a su

viscosidad cinemática media, expresada en centistokes a 40 grados

centígrados y permite una variación de ± 10% de ese valor. En la tabla se dad

los 20 grados de viscosidad y los correspondientes limites.

La clasificación esta basada en el principio de que la viscosidad cinemática

media correspondiente a cada grado, debe ser aproximadamente 50% mayor

que la correspondiente al grado anterior.

La división de cada década en seis espacios logarítmicos iguales, proporciona

tal sistema y permite una progresión uniforme de década a década, pero con el

fin de proporcionar números simples, las series logarítmicas han sido

redondeadas. La desviación máxima de las series logarítmicas es 2,2%.

5.4 GRASAS

Se define a la grasa lubricante como una dispersión semilíquida a sólida de un

agente espesante en un líquido ( aceite base). Consiste en una mezcla de

aceite mineral o sintético (85-90%) y un espesante. Al menos en el 90% de las

grasa, el espesante es un jabón metálico, formado cuando un metal hidróxido

reacciona con un ácido graso. Un ejemplo es el estearato de litio (jabón de

litio).

Figura 17: Grasa lubricante.

Fuente: Beslux.

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Cuando la grasa tiene que contener propiedades especiales, se incluyen otros

constituyentes que actúen como inhibidores de la oxidación y mejoren la

resistencia de la película Existe otro tipo de aditivo: los estabilizadores.

Cambiando el jabón, aceite o aditivo, se pueden producir diferentes calidades

de grasas por una amplia gama de aplicaciones.

La función del lubricante es:

Formar una película entre los componentes en movimiento, para evitar el

contacto metálico. La película debe ser suficientemente gruesa para obtener

una lubricación satisfactoria, incluso bajo fuertes cargas, variaciones

grandes de temperatura y vibraciones;

Reducir el rozamiento y eliminar el desgaste;

Proteger contra la corrosión;

Obturar (en el caso de la grasa) contra impurezas tales como suciedad,

polvo, humedad o agua

5.4.1 ¿CUÁNDO EMPLEO GRASA?

La grasa se emplea generalmente en aplicaciones que funcionan en

condiciones normales de velocidad y temperatura. La grasa tiene algunas

ventajas sobre el aceite. Por ejemplo, la instalación es más sencilla y

proporciona protección contra la humedad e impurezas. Generalmente se

utiliza en la lubricación de elementos tales como cojinetes de fricción y

antifricción, levas, guías, correderas, piñonería abierta algunos rodamientos.

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Figura 18: Grasa lubricante.

Fuente: Celen Quimica.

5.4.2 CLASIFICACION DE LAS GRASAS

Los tipos de grasa más comunes emplean como espesante un jabón de calcio

(Ca), sodio (Na), o litio (Li).

a) Grasas cálcicas (Ca)

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. Las grasas cálcicas con aditivos de jabón de plomo se recomiendan en

instalaciones expuestas al agua a temperaturas de hasta 60ºC,. Algunas

grasas de jabón calcio-plomo también ofrecen buena protección contra el agua

salada, y por ello se utilizan en ambientes marinos. No obstante, existen otras

grasas cálcicas estabilizadas por otros medios distintos del agua; éstas se

pueden emplear a temperaturas de hasta 120ºC; por ejemplo, grasas cálcicas

compuestas.

b) Grasas sódicas (Na)

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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.

c) Grasas líticas (Li)

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. Las grasas líticas son muy poco solubles en agua;

las que contienen adición de jabón de plomo, lubrican relativamente, aunque

estén mezcladas con mucho agua. No obstante, cuando esto sucede, están de

alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones sólo se deberían

utilizar si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabón de calcio-

plomo, esto es, 60ºC.

d) Grasas de jabón compuesto

Este término se emplea para grasas que contienen una sal, así como un jabón

metálico, usualmente del mismo metal. Las grasas de jabón de calcio

compuesto son las más comunes de este tipo, y el principal ingrediente es el

acetato cálcico. Otros ejemplos son compuestos de Li, Na, Ba (Bario), y Al

(Aluminio). Las grasas de jabón compuesto permiten mayores temperaturas

que las correspondientes grasas convencionales.

e) Grasas espesadas con sustancias inorgánicas

En lugar de jabón metálico se pueden emplear distintas sustancias inorgánicas

como espesantes, por ejemplo, bentonita y gel de sílice. La superficie activa

utilizada sobre partículas de estas sustancias absorben las moléculas de

aceite. Las grasas de este grupo son estables a altas temperaturas y son

adecuadas para aplicaciones de alta temperatura; son también resistentes al

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agua. No obstante, sus propiedades lubricantes decrecen a temperaturas

normales.

f) Grasas sintética

En este grupo se incluyen las grasas basadas en aceites sintéticos, tales como

aceites ésteres y siliconas, que no se oxidan tan rápidamente como los aceites

minerales. Las grasas sintéticas tienen por ello un mayor campo de aplicación.

Se emplean distintos espesantes, tales como jabón de litio, bentonita y PTFE

(teflón). La mayoría de las calidades están de acuerdo a determinadas normas

de pruebas militares, normalmente las normas American MIL para aplicaciones

y equipos avanzados, tales como dispositivos de control e instrumentación en

aeronaves, robots y satélites. A menudo, estas grasas sintéticas tienen poca

resistencia al rozamiento a bajas temperaturas, en ciertos casos por bajo de -

70º C.

g) Grasas para bajas temperaturas (LT)

Tiene una composición tal que ofrecen poca resistencia, especialmente en el

arranque, incluso a temperaturas tan bajas como -50º C. la viscosidad de estas

grasas es pequeña, de unos 15mm²/s a 40º C. su consistencia puede variar de

NLGI 0 a NLGI 2; estas consistencias precisan unas obturaciones efectivas

para evitar la salida de grasa.

h) Grasas para temperaturas medias (MT)

Las llamadas grasas multi-uso¨ están en este grupo. Se recomiendan para

equipos con temperaturas de -30 a +110º C; por esto, se puede utilizar en la

gran mayoría de los casos.

La viscosidad del aceite base debe estar entre 75 y 220mm²/s a 40º C. la

consistencia es normalmente 2 ó 3 según la escala NLGI.

i) Grasas para altas temperaturas (HT)

Estas grasas permiten temperaturas de hasta +150ºC. Contienen aditivos que

mejoran la estabilidad a la oxidación. La viscosidad del aceite base es

normalmente de unos 110mm²/s a 40º C, no debiéndose exceder mucho ese

valor, ya que la grasas se puede volver relativamente rígida a temperatura de

30

ambiente y provocar aumento del par de rozamiento. Su consistencia es NLGI

3.

j) Grasas extrema presión (EP)

Normalmente una grasa EP contiene compuestos de azufre, cloro ó fósforo y

en algunos casos ciertos jabones de plomo. Con ello se obtiene una mayor

resistencia de película, esto es, aumenta la capacidad de carga de la película

lubricante. Tales aditivos son necesarios en las grasas para velocidades muy

lentas y para elementos medianos y grandes sometidos a grandes tensiones.

Funcionan de manera que cuando se alcanzan temperaturas suficientemente

altas en el exterior de las superficies metálicas, se produce una reacción

química en esos puntos que evita la soldadura.

La viscosidad del aceite base es de unos 175mm²/s (máx. 200mm²/s) a 40º C.

la consistencia suele corresponder a NLGI 2. En general, las grasas EP no se

deben emplear a temperaturas menores de -30º C y mayores de +110º C.

k) Grasas antiengrane (EM)

Las grasas con designación EM contienen bisulfuro de molibdeno (MoS2), y

proporcionan una película más resistente que los aditivos EP. Son conocidas

como las ¨antiengrane¨. También se emplean otros lubricantes sólidos, tales

como el grafito.

5.2 MANTENIMIENTO Y LUBRICACIÓN.

El mantenimiento utiliza varias técnicas para conocer el comportamiento de un

equipo, una de las que actualmente se utiliza y que define el enfoque de este

tema, es el análisis de aceites lubricantes usados. Los beneficios tangibles de

implementar esta herramienta son la reducción de paros innecesarios por falla

en equipo, reparaciones innecesarias, aumento de la vida útil de los equipos,

disminución de gastos, aumento de la confiabilidad de la maquinaria,

mantenimiento efectivo, mejor planeación y programación de la producción, y

los beneficios implícitos son el aumento de la confiabilidad por parte del cliente

al recibir su pedido a tiempo, calidad del producto relacionada con un mejor

funcionamiento de los equipos, y por consiguiente, la generación de ventajas

frente a la competencia.

31

5.3.1 MANTENIMIENTO PREDICTIVO CON BASE EN EL

ANÁLISIS DE ACEITES.

Figura 19: Mantenimiento.

Fuente: Semasa.

El mantenimiento predictivo se basa en predecir la avería antes de que esta se

produzca por medio de la implementación de un programa para la construcción

de un modelo que requiere llevar a cabo los siguientes pasos:

1. Reconocimiento de la planta: se basa en un análisis de la condición de la

máquina.

2. Selección de máquina: se realiza teniendo en cuenta su nivel de criticidad,

requerimientos de personal, cronogramas de producción, costo de tiempos

muertos, etc.

3. Selección de técnicas óptimas para la verificación de la condición: esta etapa

responde las preguntas con respecto a la condición de la medición.

4. Implementación del sistema de mantenimiento predictivo: está constituida

por la definición de los cronogramas de inspección, diseño o selección de un

programa para manejar datos y realizar un programa para el adiestramiento del

personal.

32

5. Análisis de datos y establecimientos del rango de operación: en esta etapa

se establecen los límites de operación del equipo.

6. Mediciones de referencia de los equipos: se realiza un programa de acuerdo

al conocimiento de la condición del equipo.

7. Medición periódica de los parámetros: estos pasos son medición de los

parámetros, recopilación de datos, sistematización de datos y análisis de la

tendencia de detección de fallas.

8. Análisis de la condición operativa del equipo.

9. Corrección de la falla: los datos de la falla se deben pasar al historial del

equipo, para aumentar la capacidad de diagnóstico del programa.

5.3.2 ANÁLISIS DE ACEITES LUBRICANTES USADOS:

Figura 20: Análisis de lubricantes.

Fuente: Tadain.

Los objetivos que se persiguen al realizar un análisis de aceites son los

siguientes:

Establecer la condición del aceite.

Predecir fallas.

Evitar daños permanentes.

Disminuir paradas innecesarias.

Aumentar la vida útil del equipo.

Aumentar la disponibilidad del equipo.

Incrementar la eficiencia del equipo.

Reducir costos por mantenimiento, mano de obra y repuestos.

Establecer la frecuencia del cambio de aceite.

Asegurar el lubricante adecuado para el equipo.

33

Se analizan principalmente dos tipos de aceite, los de tipo industrial y el aceite

de los motores de combustión interna.

A continuación se abordarán los diferentes tópicos que se tuvieron en cuenta

para llevar a cabo este trabajo.

a) Pruebas de análisis para aceites lubricantes:

Existen pruebas químicas que involucran la transformación de una sustancia y

pruebas físicas que no la requieren en la TABLA 2 se presentan las pruebas

que se le realizan a los aceites industriales.

TABLA 2 “Pruebas que se realizan a los aceites industriales” extraída de www.utp.edu

b) Método de muestreo de aceites lubricantes usados:

Las muestras pueden ser extraídas de varios sitios, a saber:

1. Para determinar si el aceite puede seguir prestando servicio, la muestra

debe ser tomada lo más cerca posible del punto o línea de retorno del aceite al

depósito.

Pruebas físicas Pruebas químicas

Viscosidad Número de neutralización

Color Oxidación

Punto de llamarada

Insolubles en pentano y

benceno

Punto de fluidez Contenido de agua

Demulsibilidad Cenizas sulfatadas

Espumación Corrosión

Cenizas Punto de anilina

Gravedad API Contenido de azufre

Desgaste Análisis infrarrojo

Extrema presión Difracción de rayos x

Olor Absorción atómica

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2. Si se quiere determinar la naturaleza del contaminante, la muestra debe ser

tomada del fondo del depósito, después que el aceite haya reposado cierto

tiempo.

Procedimiento de muestreo:

Las muestras de aceites usados se deben tomar recién detenido el mecanismo

con el fin de que todas las impurezas se hallen en suspensión en el cuerpo del

aceite y los resultados sean lo más representativamente posibles. El muestreo

se pude realizar por medio de los siguientes métodos:

1. Tapa de llenado (Man Hole).

Método del tapón de drenaje.

2. Depósitos periféricos: debe removerse cualquier suciedad en el tapón de

drenaje.

3. Método de sifón: la muestra es tomada del punto medio del cárter.

4. Método de válvula de presión: la muestra puede ser tomada con el

equipo en operación.

c) Tamaño de la muestra y tipo de envase:

Las cantidades mínimas de muestra que deben ser enviadas al laboratorio

para hacer un análisis completo del aceite se muestran en la Tabla 2.

Los recipientes empleados para alojar las muestras pueden ser botellas de

vidrio o metálicas bien limpias.

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BIBLIOGRAFIA

1. Elf. Lubricación, extraído el 2 de octubre del 2010, de: http://www.elf-

lubricantes.com/,

2. Royo, Jesús., Torres, Fernando., Rabanaque, Gloria. Análisis de

vibraciones e interpretación de datos, extraído el 2 de octubre del 2010,

de: http://www.puntex.es/mantenimiento/sumario136.htm.

3. Goméz, Sandra., González, Beatriz. Identificación del análisis de aceites

lubricantes como elemento de mantenimiento predictivo, extraído el 4 de

octubre de:

http://www.utp.edu.co/php/revistas/ScientiaEtTechnica/docsFTP/104138

3%20-%2087.pdf.

4. Goording, Nestor (2005). Lubricación industrial, Colombia, Universidad

Nacional de Colombia.