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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

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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

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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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CAPACITACIÓN

EXCELENCIA EN LUBRICACIÓN AVANZADACapítulo I

Tribología y aceites lubricantes