IV.-TRIBOLOGA PRCTICAUNIDAD IV. TRIBOLOGA PRCTICA.Tabla de Contenido4. INTRODUCCIN24.1 CONCEPTO DE LUBRICACIN24.2 CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU ESTADO FSICO 24.3 PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES. 34.3.1 Viscosidad 3 4.3.2 El punto de fluidez 3 4.3.3 Color y fluorescencia 3 4.3.4 Densidad 3 4.3.5 Punto de inflamacin 3 4.3.6 Punto de combustin 3 4.3.7 Punto de congelacin3 4.3.8 Acidez 3 4.3.9 ndice de basicidad T.B.N. 4 4.3.10 Demusibilidad4 4.3.11El ndice de neutralizacin de un lubricante4 4.3.12 El ndice de saponificacin (Is)4 4.3.13 ndice de alquitrn4 4.3.14 Untuosidad 44.4 CLASIFICACIN DE LOS LUBRICANTES LQUIDOS DE ACUERDO AL SERVICIO AL QUE HAN DE SER APLICADOS PRINCIPALMENTE.44.5 GRASAS LUBRICANTES6 4.5.1 PROPIEDADES DE LAS GRASAS. 6

4.6 CLASIFICACIN 7 4.6.1 SAE (Sociedad de Ingenieros Automotores) 7 4.6.2 Clasificacin API7

4.7. RECOMENDACIONES GENERALES PARA DIAGNOSTICAR DESGASTE. 74.8. LUBRICACIN DE RODAMIENTOS, COJINETES Y ENGRANAJES. 8

4. INTRODUCCIN

Los lubricantes son sustancias aplicadas a las superficies de rodadura, deslizamiento o contacto de las mquinas para reducir el rozamiento entre las partes mviles. Los primeros lubricantes fueron los aceites vegetales y las grasas animales. Sin embargo, desde finales del siglo XIX ms del 90% de todos los lubricantes se derivan del petrleo 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 cidos corrosivos, tener un grado de fluidez adecuado, presentar una resistencia mnima al rozamiento y la tensin, as como unas elevadas temperaturas de combustin e inflamacin, y estar libre de oxidacin o espesamiento. Hay pruebas qumicas para determinar todas estas propiedades en un lubricante.

Los lubricantes permiten un buen funcionamiento mecnico al evitar la abrasin o agarrotamiento de las piezas metlicas a consecuencia de la dilatacin causada por el calor. Algunos tambin actan como refrigerantes, por lo que evitan las deformaciones trmicas del material. En la actualidad los lubricantes se aplican muchas veces mecnicamente para un mejor control, por lo general mediante vlvulas, anillos o cadenas giratorias, dispositivos de inmersin o salpicado o depsitos centrales y bombas. La grasa y otros lubricantes similares se aplican mediante prensado, presin o bombeo. Para un lubricado eficaz hay que elegir el mtodo de aplicacin ms adecuado adems de seleccionar un lubricante.

4.1 CONCEPTO DE LUBRICACIN.

Se entiende por lubricacin al proceso mediante el cual se logra una reduccin en el coeficiente de friccin entre dos superficies slidas en movimiento por lo tanto un lubricante ser cualquier sustancia que reduzca el coeficiente de friccin.

4.2 CLASIFICACIN DE ACUERDO A SU ESTADO FSICO

De acuerdo a esta definicin cualquier material que logre la reduccin del coeficiente de friccin es un lubricante y lo podemos clasificar de acuerdo a diferentes criterios, el primero es de acuerdo a su estado y as sern:

SLIDOS: Los lubricantes slidos se emplean cuando las piezas han de funcionar a temperaturas muy extremadas y cuando intervienen elevadas presiones unitarias.TALCO: Tiene una dureza entre 1 y 1,5, densidad relativa entre 2,7 y 2,8, y muestra exfoliacin basal perfecta. Su color puede variar desde el verde manzana, el gris o el blanco hasta el plateado. Brilla con un lustre entre perlado y graso.GRAFITO: El grafito es negro y opaco y tiene un lustre metlico y una densidad de entre 2,09 y 2,2 g/cm3. Al ser muy blando (dureza entre 1 y 2) mancha cualquier cosa que toque y tiene tacto graso o escurridizo. Es el nico material no metlico que conduce bien la electricidad; sin embargo, a diferencia de los otros conductores elctricos, transmite mal el calor.

ALEACIONESPULVERIZADOSSEMISLIDOSGRASAS: Las grasas son dispersiones de aceite en jabn. Se emplean para lubricar zonas imposibles de engrasar con aceite, bien por falta de condiciones para su retencin, bien porque la atmsfera de polvo y suciedad en que se encuentra la maquina aconseja la utilizacin de un lubricante pastoso.

A) Grasas clcicas.B) Grasas sdicas.C) Grasas al aluminio.D) Grasas al litio.E) Grasas al bario.LQUIDOS: Llamados en general aceites lubricantes, se dividen en cuatro subgrupos.A) Aceites minerales.B) Aceites de origen vegetal y animal.C) Aceites compuestos.D) Aceites sintticos.

4.3 PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES.

4.3.1 ViscosidadEs la propiedad ms importante que tienen los aceites y se define como la resistencia de un fluido a fluir. Es un factor determinante en la formacin de la pelcula lubricante.Con flujo lineal y siendo constante la presin, la velocidad y la temperatura.Afecta la generacin de calor entre superficies giratorias (cojinetes, cilindros, engranajes). Tiene que ver con el efecto sellante del aceite. Determina la facilidad con que la maquinaria arranca bajo condiciones de baja temperatura ambiente.4.3.2 El punto de fluidezEl punto de fluidez de un aceite lubricante es la mnima temperatura a la cual este fluye sin ser perturbado bajo la condicin especfica de la prueba. Los aceites contienen ceras disueltas que cuando son enfriados se separan y forman cristales que se encadenan formando una estructura rgida atrapando al aceite entre la red. Cuando la estructura de la cera est lo suficientemente completa el aceite no fluye bajo las condiciones de la prueba. La agitacin mecnica puede romper la estructura cerosa, y de este modo tener un aceite que fluye a temperaturas menores de su punto de fluidez.4.3.3 Color y fluorescenciaCuando observamos un aceite lubricante a travs de un recipiente transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino y la fluorescencia del origen del crudo.4.3.4 DensidadLa densidad de un aceite lubricante se mide por comparacin entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acord que sera igual a 1, a igual temperatura. Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 15C.Punto de inflamacin y fuego4.3.5 Punto de inflamacinEl punto de inflamacin de un aceite lo determina la temperatura mnima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama.4.3.6 Punto de combustinSi prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamacin, notaremos que el aceite se incendia de un modo ms o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustin.4.3.7 Punto de congelacinEs la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus caractersticas de fluido para comportarse como una sustancia slida.4.3.8 AcidezLos diferentes productos terminados, obtenidos del petrleo bruto pueden presentar una reaccin cida o alcalina. En un aceite lubricante, una reaccin cida excesiva puede ser motivo de un refinado en malas condiciones. A esta acidez se le llama acidez mineral.4.3.9 ndice de basicidad T.B.N.Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los cidos formados por la combustin en los motores. El T.B.N. (total base number) indica la capacidad bsica 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.4.3.10 DemusibilidadEs la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua, esto es, lo contrario de emulsibilidad. Una de las propiedades ms importantes de los lubricantes para cilindros y turbinas a vapor, es la de su tendencia a formar emulsiones o mezclas intensas y duraderas con el agua.

4.3.11El ndice de neutralizacin de un lubricanteEs la cantidad en miligramos de hidrxido de potasio necesarios para neutralizar el cido libre contenido en gramo de aceite a la temperatura ambiente.

4.3.12 El ndice de saponificacin (Is)Indica la cantidad en miligramos de hidrxido de potasio necesarios para la saturacin de los cidos libres y combinados obtenidos en un gramo de aceite, es decir para la neutralizacin de los cidos y la saturacin de los steres.4.3.13 ndice de alquitrnEs la cantidad de sustancias alquitranosas en valores porcentuales de un aceite. El ndice de alquitranizacin se usa en procesos de envejecimiento artificial para establecer la predisposicin del aceite a forma sustancias alquitranosas a temperaturas elevadas y en contacto con el aire. En aceites en uso, se comprueba con ello su grado de desgaste o envejecimiento.4.3.14 UntuosidadEs la capacidad del lubricante de llegar a formar una pelcula de adherencia y espesor entre dos superficies deslizantes, quedando suprimido el rozamiento entre ellas.

Esta propiedad se analiza de diferentes maneras; mediante el estudio de la tensin superficial, la capilaridad, los ngulos lmites, las mediciones de absorcin y de adhesin, etc. Con el estudio de la fsica molecular de los lubricantes, segn la capacidad de establecer la pelcula de lubricante entre dos superficies.Se debe distinguir entre rozamiento lquido y semilquido. El rozamiento lquido es el caso de la lubricacin eficiente, en el que no existe rozamiento entre las superficies sino entre las partculas del lubricante. El rozamiento semilquido (ms comn en la prctica) es aquel en que las superficies en movimiento tienen contacto en diferentes partes.

4.4 CLASIFICACIN DE LOS LUBRICANTES LIQUIDOS DE ACUERDO AL SERVICIO AL QUE HAN DE SER APLICADOS PRINCIPALMENTE.

Muchos de los lubricantes se destinan exclusivamente a una sola actividad mientras que otros pueden emplearse en una muy extensa variedad de equipos. De esta manera tenemos la siguiente clasificacin:

1.-Aceites para sistemas circulatorios.2.-Aceites para engranes.3.-Aceites para equipos de refrigeracin.4.-Aceites para husillos.5.-Aceites para cilindros y mquinas de vapor.6.-Lubricantes para cables de acero.7.-Aceites no lubricantes para aplicaciones especficas (conformado de metales, de temple, grado alimenticio, aceite soluble refrigerante).

1.-Aceites para sistemas circulatorios.

Son tambin llamados aceites hidrulicos y son posiblemente los lubricantes de ms alta calidad derivados del petrleo. Quedan incluidos los aceites para turbinas de gas, los aceites de los sistemas hidrulicos de potencia y los aceites utilizados en los trenes de maquinaria como laminadoras e industria papelera.

Los sistemas de potencia incluyen bombas de presin, elementos de transmisin, elementos de control y salidas de potencia, como pueden ser cilindros y motores de fluidos.

2.- Aceites para engranes.

Se presentan en una gama de viscosidades y por lo regular contienen aditivos de extrema presin. La seleccin de un lubricante para un juego de engranes se debe basar en el tipo y material del engrane, la velocidad de rotacin, la carga entre dientes, temperatura de uso y el mtodo de aplicacin del lubricante. Los lubricantes para engranes descubiertos deben tener propiedades adhesivas especiales ya que en muchas ocasiones se aplican con brocha.

3.- Aceites para equipos de refrigeracin.

El servicio comprende la lubricacin de algunos elementos que trabajan a muy baja temperatura adems en la prctica siempre hay presencia de pequeas cantidades de refrigerante en el aceite y viceversa. Es importante que el lubricante mantenga su fluidez hasta -37 C, no debe presentar el problema de flucoluacion (separacin de ceras y parafinas), debe tener una elevada constante dielctrico, lo que implica un bajo contenido de agua y deben almacenarse en depsitos hermticos para que no absorban humedad del ambiente. El tipo de compresor influye directamente en el tipo de lubricante ( la resistencia dielctrica debe ser por lo menos de 25 mil V ).

4.-Aceites para husillos.

Son productos minerales de viscosidades medias, y deben tener alta resistencia a la oxidacin y a la formacin de gomosidad. Deben tener buena adherencia ya que los husillos giran a altas revoluciones y por lo general son descubiertos.

5.- Aceites para mquinas de vapor.

Son productos residuales y se encuentran dentro de los aceites de mayor viscosidad, deben tener aditivos para proteger contra la oxidacin y la formacin de espuma y mantener su separacin con el agua a altas temperaturas. Por lo general se tienen equipos adicionales para purificar al lubricante y separarlos del agua.

6.- Lubricantes para cables de acero.

Se usa un lubricante fluido de fabricacin especial con una viscosidad de 600-SSU a 100F que contiene una pequea cantidad de alquitrn vegetal, para darle propiedades adherentes y penetrabilidad, es especialmente adecuado para cables de acero que se encuentran a la intemperie, en interiores es ms comn el uso de grasas.

7.- Aceites para aplicaciones industriales especficas.

Algunas aplicaciones industriales requieren una formulacin especial ya que la principal actividad del aceite no es la de lubricar, por ejemplo los aceites para temple que su finalidad es controlar la absorcin de calor para dar tratamientos trmicos y se seleccionan de acuerdo a las caloras por segundo que pueden absorber.

Para el recortado de metales sobre todo en herramientas de corte automtico se utilizan los aceites solubles que forman emulsiones con el agua y su principal funcin es la de bajar la temperatura de la herramienta de corte y mantener lubricada la punta.

Los aceites grado alimenticio se utilizan en los equipos para procesamiento de alimentos y son biodegradables, lo que quiere decir que si llagan a contaminar el alimento no son nocivos.4.5 GRASAS LUBRICANTES

Las grasas son usadas en aplicaciones donde los lubricantes lquidos no pueden proveer la proteccin requerida. Es fcil aplicarlas y requieren poco mantenimiento.Estn bsicamente constituidas por aceite (mineral o sinttico) y un jabn espesante que es el "transporte " del aceite, siendo este ltimo el que tiene las propiedades lubricantes, no as el jabn.

Las principales propiedades de las grasas son que se quedan adheridas en el lugar de aplicacin, provee un sellamiento y un espesor laminar extra.

La lubricacin por grasa posee ciertasventajasen relacin con la lubricacin por aceite: La construccin y el diseo son menos complejos. A menudo menor mantenimiento, al ser posible la lubricacin de por vida. Menor riesgo de fugas y juntas de estanqueidad ms sencillas. Eficaz obturacin gracias a la salida de la grasa usada, es decir, la "formacin de cuellos de grasa". Con grasas para altas velocidades, cantidades de grasa dosificadas y un proceso de rodaje pueden obtenerse bajas temperaturas del cojinete a elevado nmero de revoluciones.Pero tambin posee desventajas como ser: No es posible la evacuacin de calor. La pelcula de grasas absorbe las impurezas y no las expulsa, sobre todo en el caso de lubricacin con cantidades mnimas de grasa.

4.5.1 PROPIEDADES DE LAS GRASAS.

A continuacin tenemos algunas de las principales caractersticas que se especifican exclusivamente para grasas lubricantes.

A.- Consistencia (C.F.).

Es un trmino utilizado para describir la caracterstica de flujo de un slido o plstico bajo presin, las grasas tienen caractersticas plsticas y por ello se mide su consistencia. La ASTM, ha estandarizado un mtodo para medirla por medio del cono de penetracin, que tiene su equivalencia en DIN ( Normenbltter der Deutschen Normen-Ausschusses ) y en grados NLGI (Instituto Nacional de Grasas Lubricantes )

B.- Punto de escurrimiento ( C.F. ).

Es la temperatura a la cual la grasa pasa del estado semislido a lquido. Es muy importante ya que es una indicacin directa cualitativa de la resistencia al calor de una grasa.

C.- Factor Dn (C.F.Q.).

Cuando se utiliza una grasa para lubricar rodamientos, hay que tomar en cuenta el dimetro de la flecha donde se va a montar el balero y su velocidad mxima. Con estos datos se calcula el factor Dn, que es el producto del dimetro de la flecha en mm, por el nmero de revoluciones por minuto.

Este valor ha sido cuantificado en laboratorio para cada tipo de grasa y no es ms que la frmula simplificada de la velocidad tangencial. Los valores van desde 100 000 a 250 000, de manera prctica podemos saber si la grasa va a permanecer en el balero o ser desalojada, si el valor calculado es mayor al de la norma marcada por el fabricante.4.6 CLASIFICACIN

4.6.1 SAE(SOCIEDAD DE INGENIEROS AUTOMOTORES)

Clasificacin de Viscosidad utilizando como unidad de medida el Centistoke (cSt) a100C.

Este sistema se utiliza para clasificar los lubricantes empleados en la lubricacin de motores de combustin interna y los aceites para lubricacin de engranajes en automotores.

De acuerdo al grado SAE de viscosidad los aceites se clasifican en:A) Aceites un grados.B) Aceites multigrados4.6.2 CLASIFICACIN API

El API clasifica los aceites para motores a gasolina con la letra S "servicio " y una segunda letra que indica el nivel de desempeo del aceite referida al modelo o ao de fabricacin de los vehculos. Los cuales son: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SH, SJ. Con la letra C " Comercial " que son aceites para motores diesel y una segunda letra que se refiere al ao, al tipo de operacin y al diseo. Los cuales son : CA, CB , CC, CD, CD-II, CE, CF, CF-2, CF-4, CG-4 Las letras GL que son para aceites de transmisin y diferenciales : Los cuales son : GL-1, GL-2 , GL-3 , GL-4 , GL-5

4.7. RECOMENDACIONES GENERALES PARA DIAGNOSTICAR DESGASTE.

Sugerencias para diagnstico de desgaste.

A).- Hacer pruebas de desgaste antes de que se presente el desgaste catastrfico de acuerdo al tipo de esfuerzos.

B).- Comparar la pieza desgastada con una nueva

C).- No limpiar las superficies desgastadas.

D).- Analizar varias partes de las superficies de la pareja tribolgica.

E).- Coleccionar todos los materiales que forman parte del sistema que interviene en el desgaste y lubricacin (aceites, filtros, depsitos, etc.).

F).- Confrontar la informacin con el operador.

Se deben observar las superficies a travs de una serie de lupas con aumentos progresivos hasta estar seguros del tipo de desgaste tribolgico principal y el tipo de fractura (frgil o elstica).

El siguiente es en formulario industrial que se ha aplicado en Estados Unidos para supervisores de problemas de desgaste.

1.- La secuencia de desgaste fue establecida.

2.- El origen del desgaste fue establecido.

3.- Lugar de origen (en o bajo la superficie).

4.- El desgaste fue acompaado por concentracin de esfuerzos.

5.- Cuanto tiempo duro el desarrollo del desgaste.

6.- La intensidad de la carga fue alta.

7.- Tipo de carga aplicada (esttica, cclica, de impacto).

8.- Se establecieron las direcciones de esfuerzos principales tericos, tensin y corte.

9.- Temperatura en la zona de desgaste y del medio ambiente.

10.- Cual fue el mecanismo de desgaste.

11.- La temperatura influy en el desgaste.

12.- La corrosin influyo sobre el desgaste.

13.- El material utilizado fue el adecuado de acuerdo al diseo.

14.- El rea de las secciones es adecuada al servicio y cargas.

15.- La pieza tubo tratamientos trmicos adecuados.

16.- El proceso de fabricacin coincide con las especificaciones de diseo.

17.- La pieza fue instalada adecuadamente (alineacin, golpes, vibracin etc.).

18.- Se efectu mantenimiento antes del desgaste o fractura y como se realiz.

19.- Existi abuso en el servicio de la pieza.

20.- La lubricacin fue la adecuada.

21.- Se puede mejorar el diseo para prevenir fallas.

22.- Existen otras piezas similares en servicio que puedan fallar de la misma manera y que se puede hacer para evitarlo.

4.8 LUBRICACIN DE RODAMIENTOSLos rodamientos y sus cojinetes deben de operar de manera confiable, ellos tendrn que ser lubricados adecuadamente para evitar el contacto directo metal - metal entre los cuerpos que conforman el rodamiento (cuerpos, pistas y jaulas). El lubricante evita el desgaste y protege las superficies de contacto contra la corrosin. La eleccin de un lubricante adecuado y el mtodo de lubricacin para cada tipo de rodamiento son de suma importancia, como tambin un correcto mantenimiento.Una amplia gama de grasas y aceites, se encuentra disponible para la lubricacin de los rodamientos, tambin existen lubricantes slidos para condiciones extremas de temperatura. La eleccin de un lubricante depende principalmente de las condiciones de funcionamiento, es decir, el rango de temperaturas y velocidades, as como la influencia del medio ambiente circundante.