Fundamentos de Grasas Lubricantes Sintéticas (Seminario)

1

Fundamentos de Grasas Lubricantes yBeneficios con la utilización de Grasas Sintéticas

March 31, 2008 | Proprietary1

Conceptos básicos sobre grasas:• Composición – Aceite, Espesante & Aditivos• Manufactura

Tecnologías para satisfacer las exigentes aplicaciones

Oferta de grasas sintéticas Mobil

Agenda

2


Composición de una Grasa

?Es un compuesto sólido, obtenido por la dispersión de un agente espesante, normalmente jabón metálico (o arcillas para alta temperatura), en un aceite mineral o sintético que contiene aditivos.


Considerar a la Grasa como una Esponja

?Red tridimensional de poros en el espesante

?Las partículas del espesante se adhieren entre ellas debido a fuerzas de atracción químicas y físicas?Los poros se llenan con aceite

?El aceite es liberado del espesante debido al calor, movimiento y a fuerzas mecánicas y de otros tipos

?El aceite es reabsorbido por el espesante cuando desaparecen las fuerzas antes mencionadas

3


Conceptos Básicos sobre Grasas

Ventajas • Se queda en su lugar, reduce fugas• Previene (sella) el ingreso de contaminantes• Usada donde la re-lubricación puede ser dificilDesventajas• Compatibilidad entre grasas• Falta de propiedades para disipar el calor• Su manufactura es compleja

Mejorar Desempeño

ProporcionarEstructura

Brindar LubricaciónPropósito

FísicosQuímicos

Jabón y No-Jabón

Sintéticos MineralesTipos

AditivosEspesanteAceite básico

Grasa = Aceite bGrasa = Aceite báásico + Espesante + Aditivossico + Espesante + Aditivos


Composición de la Grasa

?Aceite básico: Lubrica con aceites minerales, sintéticos o naturales, puede incluir sus combinaciones

?Espesante: Brinda cuerpo y estructura con componentes de jabón o no-jabón

?Aditivos: Mejoran el desempeño del lubricante con componentes solubles en el aceite para controlar extrema presión, desgaste, herrumbre y corrosión, oxidación y adhesión. Los componentes sólidos también ayudan al desempeño e incluyen bisulfuro de molibdeno, grafito, polímeros, carbonato de calcio y otros sólidos.

Grasa = Aceite Básico + Espesante + Aditivos

¡Es el aceite básico el que realiza la mayoría de la lubricación!¡Es el aceite básico el que realiza la mayoría de la lubricación!

4


Composición Típica de una Grasa

?¿Qué porcentaje de la grasa piensa usted que corresponde al aceite?

?¿Y qué porcentaje piensa usted que corresponde al espesante?


Composición Típica de una Grasa

?La amplia variedad de aplicaciones para las grasas lubricantes piden un rango de composiciones igualmente diverso.

5


Aceites Básicos


Recuerde: ¡el aceite básico realiza la mayoría de la lubricación!

?El aceite básico conforma entre 80 - 95% de una grasa típica

?El aceite debe abandonar (“sangrar”) la grasa para poder lubricar – una grasa no puede ser mejor que su aceite básico (el espesante brinda muy poca o ninguna lubricación)

?Los tipos de aceites básicos varían desde minerales hasta sintéticos


Aceites Básicos

Mineral

Sintético

Natural

Exótico

Polialfaolefinas (PAO)ÉsteresPoliglicolesAlkilbencenos

ParafínicosNafténicos

¡La mejor grasa no puede compensar un aceite básico inferior!

Aceites Vegetales

Siliconas, Fluidos Fluorados

?La viscosidad de los aceites básicos varía típicamente entre 10 y 1500 cSt @ 40

0

C

6


¿Por qué cambiar a una Grasa Sintética

?Las grasas sintéticas brindan habilidades para resolver problemas, aumentar la confiabilidad y ahorrar dinero?La grasa sintética adecuada puede brindar:

– viscometría mejorada y mejor espesor de película EHL (Elastohidrodinámica)

– más larga vida a altas temperaturas– desempeño mejorado a baja temperatura– reducción en el costo / complejidad del mantenimiento

• se necesitan menos productos en el lugar de trabajo

• eliminación de rotación estacional de productos para aplicaciones a la intemperie


Aceites Básicos (Importancia de la Viscosidad)

?La viscosidad del aceite básico es el factor más importante para– Prevenir desgaste en cojinetes– Obtener óptimos beneficios EHL

– Seleccionar la mejor grasa con base en la velocidad de la aplicación

?Baja viscosidad es mejor para

– Alta velocidad, baja carga y bajas temperaturas

?Alta viscosidad es mejor para

– Baja velocidad, alta carga y altas temperaturas

7


Directrices Generales: Viscosidad y Aplicación

AplicaciAplicacióónnViscosidadViscosidad

Velocidades típicas < 100 rpm, excelente capacidad de carga, buena resistencia al aguaISO 1500

Mayores cargas que ISO 150/220, generalmente con mejor resistencia al aguaISO 460

Velocidades moderadas de hasta 3600 rpm, buena capacidad de carga, aceite típico para

grasa multipropósitoISO 150/220

Usada para altas velocidades > 3600 rpm, más bajas cargas, buena a bajas temperaturasISO 100 y menor


Espesantes

Propiedades de buenos materiales espesantes para grasas:

?Red tridimensional de fibras o partículas llenas con aceite, no con aire

?Uniformemente dispersa

?Gran superficie

?Levemente soluble en aceite

Jabón de litio con el aceite removido

Grasa = Aceite Básicos + Espesante + Aditivos

8


La Consistencia depende del Contenido de Espesante

?La viscosidad del aceite y los aditivos tienen poco efecto sobre la consistencia de la grasa

?A la derecha (cerca), se muestra una grasa con mayor contenido de espesante (firme) y al extremo derecho, una grasa con menor contenido de espesante (más suave). ISO 100 ISO 460


Consistencia en Grado NLGI

Grado NLGI

654321000000

Consistencia

Dura

Semi-fluida

ContenidoEspesante

Alto

Bajo

ContenidoAceite

Bajo

Alto

Espesantes

Suave

9


Tecnología de Espesantes para Grasas

? Lithium

? LithiumComplex

? Polyurea

? Clay

? Calcium

? Other

ESPESANTES

JABÓN

NO - JABÓN

SIMPLE

MEZCLADO -

COMPLEJO -

LITIO, CALCIO, SODIO(BARIO, ALUMINIO)

CALCIO / LITIO

LITIO, CALCIO, SODIOALUMINIO

POLIUREA, ARCILLA, POLÍMEROS

Demanda de la industria

Fuente: Encuesta NLGI 2004

15%

5%

3%

14%

10%

53%


Selección de Grasas: Espesante

?Propiedades de la grasa afectadas por el tipo de espesante:

– Punto de goteo – complejo de litio, poliurea y arcilla tienen altos puntos de goteo

– Estabilidad al corte – complejo de litio y litio simple tienen excelente estabilidad mecánica

– Resistencia al agua – sulfonato de calcio, complejo de litio, poliurea y litio simple pueden tener buena resistencia al agua

– Bombeabilidad – litio simple, complejo de litio y poliurea son buenos

?Factores de aplicación que afectarán la selección del tipo de espesante:

– Frecuencia de relubricación – poliurea es excelente para llenados de por vida

– Requerimientos de OEMs – como lo especifique el fabricante– Compatibilidad – debe ser evaluada caso a caso

Fíjese que muchas de estas propiedades también son influenciadas por el aceite básico y los aditivos

10


Aditivos

Los aditivos totalizan entre 0 y 15% de una grasa típica, y son utilizados para mejorar su desempeño

– Extrema presión, desgaste, herrumbre, corrosión, oxidación, resistencia al agua y adhesión

?Dos tipos

– Solubles en el aceite – la mayoría de los aditivos

– Sólidos – bisulfuro de molibdeno, grafito y otros



Tipos de Aditivos y sus Funciones

FuncionesFuncionesPropPropóósitositoTipo de AditivoTipo de Aditivo

Reacción química con las superficies metálicas para formar una película de menor esfuerzo de corte que el metal, previniendo así el contacto entre superficies

Reduce fricción y desgastePreviene rayado y amarre

Agente anti-desgaste y EP

Adsorción preferencial del constituyente polar sobre la superficie metálica para brindar una película protectora y neutralizar los ácidos corrosivos

Previene corrosión y herrumbre de las partes metálicas en contacto con la grasa

Inhibidor de herrumbre y corrosión

Polímeros solubles en aceite aumentan la viscosidad del aceite básico

Aumenta la viscosidad del aceite básico

Modificador de viscosidad

Descompone peróxidos y termina las reacciones de radicales libres

Retarda la descomposición por oxidaciónAntioxidante

Forma una película inactiva sobre las superficies metálicas mezclándose con iones metálicos

Reduce los efectos catalizadores de los metales sobre la tasa de oxidación

Desactivador de metales

Polímeros aumentan las propiedades cohesivas y adhesivas de la grasa

Aumenta la adhesión y la resistencia al agua

Modificador de estructura

11


Formulación de Grasas

Equilibrio entre las Propiedades

ConsistenciaConsistenciaConsistencia

Extrema-PresiónAnti-desgaste

ExtremaExtrema--PresiPresióónnAntiAnti--desgastedesgaste

Bombeabilidad a Baja Temperatura

Bombeabilidad a Bombeabilidad a Baja TemperaturaBaja Temperatura

CompatibilidadCompatibilidadCompatibilidad

Estabilidad mecánica /Liberación de aceite

Estabilidad mecEstabilidad mecáánica /nica /LiberaciLiberacióón de aceiten de aceite

Protección contra la corrosión

ProtecciProteccióón contra n contra la corrosila corrosióónn

Alta TemperaturaAlta TemperaturaAlta Temperatura

Resistencia al aguaResistencia al aguaResistencia al agua


Selección de Grasas- Factores a Considerar

Aplicación• Cojinetes, engranes, cables, contacto

reciprocante, sellado de por vida Temperatura de operación Velocidad y cargaFactores ambientales• Temperatura ambiente• Condiciones húmedas• Polvo, suciedad• Contaminación químicaMétodo de aplicación• Lubricación manual o sistema

centralizado Consideraciones de materiales

Viscosidad y tipo del fluido básico• Aceite mineral o sintéticoTipo de espesanteConsistencia de la grasa• NLGI No. 1 o 2, semi-fluida, channelingDesempeño antidesgaste/extrema presiónResistencia al aguaResistencia a la corrosiónVida de oxidaciónBombeabilidad / MovilidadTorque a baja temperatura

Es necesario entender la aplicación y los parámetros de operación para guiar la selección de los parámetros clave de la grasa

Parámetros típicos de operaciónParParáámetros tmetros tíípicos de operacipicos de operacióónn Propiedades clave de la grasaPropiedades clave de la grasaPropiedades clave de la grasa

12


Grasas de complejo de litio químicamente idénticas –estructura física muy diferente

Condición de operación #1 Condición de operación #2

Grado NLGI 00 Grado NLGI 2


Fabricación del Jabón en una Grasa? Proceso Convencional? Fabricación convencional de grasa

mediante muestreos, pruebas y ajustes iterativos de procedimiento

? Proceso Avanzado? Manufactura de grasa mediante el control

de parámetros críticos del proceso

TERMINADOTERMINADO

SAPONIFICACISAPONIFICACIÓÓNN

MOLIENDAMOLIENDA

DESHIDRATACIDESHIDRATACIÓÓNN

Proceso típico de la grasa

MANUFACTURA AVANZADA DE GRASA

MANUFACTURA CONVENCIONAL DE GRASA

13


Dropping Point

220230240250260270280290300

1 3 5 7 9 11 13 15 17

DP

, °C

Conventional Advanced

Penetration Wx60

260265270275280285290295

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Pen

Conventional Advanced

Control Avanzado= Calidad Consistente

March 31, 2008 | Proprietary25 Lavado con Agua

Temperaturas Bajas de

Operación

Temperaturas Altas de

Operación

Vida Extendida

Aplicaciones en Condiciones Extremas de Operación

14


Tecnologías para satisfacer las nuevas Demandas?Jabón de litio – propósito general, estándar

?Complejo de litio – más altas temperaturas multipropósito

?Complejo de litio con estructura mejorada

?Complejo de litio sintético – más amplio rango de temperaturas que complejo de litio normal

(+30 a 50 C más altas que jabón de litio)

(más alto IV, menor punto de escurrimiento y menor volatilidad en comparación con aceite mineral)

(mejor estabilidad mecánica y resistencia al agua comparada con complejo de litio normal)


Oferta de Grasas Mobil

15


Mobilith Serie SHC: Grasas estandarte de hidrocarburos sintéticos

?Jabón complejo de litio único basado en tecnología de espesantes de ExxonMobil

?Aceites básicos de hidrocarburos sintéticos brindan desempeño superior sobre un amplio rango de temperatura

?El rango de grados y la viscosidad del aceite básico cubren un amplio espectro de requerimientos de aplicación?Recientes mejoras en la formulación han mejorado el desempeño

– nuevo sistema de aditivos en base a zinc mejora la resistencia al agua y brinda más efectiva protección contra la corrosión

?Las grasas Mobilith SHC son fabricadas en nuestra planta de Beaumont, TX usando la tecnología “Grease Pro” para obtener calidad y desempeño consistentes

“La mejor”


El efecto de un Alto Índice de Viscosidad

16





17


Beneficios de Grasas Sintéticas: Bombeabilidad a Bajas Temperaturas

CompressedAir 8 bar -18 °C

Altos IV y la ausencia de ceras logran una mejorada fluidez a bajas temperaturas

Mobilith SHC 100: 40 g/min

Grasa Mineral equivalente: 2 g/min

2 g/min 40 g/min


Beneficios de Grasas Sintéticas: Torque a Bajas Temperaturas

Low Temperature Torque (D 1478)

0

5

10

15

20

25

30

Mobilgrease XHP 222 Mobil 1 Synthetic Grease

To

rqu

e, N

m, -

40 C

, I m

inu

te

Mobilith SHC 220

18


Grasas Sintéticas reducen la Temperatura de Operación

Unirex N3 , MAX Temp = 129F

Unirex N3 , MAX Temp = 129FMobilith SHC 100, MAX Temp = 44C

Polyrex EM, MAX Temp = 58CRonex MP, MAX Temp = 58C

Unirex N3, MAX Temp = 54C

10 to 14oC más bajo


Sumario: Ventajas de Grasas Sintéticas

? Un mayor Índice de viscosidad indica una mayor pelicula lubricante en temperaturas altas de operación en comparación con aceites minerales con igual grado de viscosidad ISO

? Alto Índice de viscosidad y ausencia de ceras mejora la bombeabilidad y reduce el torque de arranque en condiciones de baja temperatura de operación

? Excelente estabilidad térmica y resistencia a la oxidación mejora las condiciones de lubricación eficiente en condiciones extremas de operación

? El bajo coeficiente de tracción del aceite básico alcanza temperaturas más bajas de operación en los rodamientos

19


Resumen de Pruebas

460


Grasas Mobilith SHC? Características del producto

– 7 Grados– Complejo de litio– Aceite básico PAO– NLGI 00 - 2– ISO VG 100 – 1000

– 1000 Special contiene moly & grafito

? Beneficios del producto– Amplio rango temperaturas de operación– Larga vida– Excelente bombeabilidad a baja temperatura– Bajo coeficiente de tracción– Buena protección contra herrumbre & corrosión

• Propiedades típicasMobilith SHC 100 220 221 460 1500 007

Grado NLGI 2 2 1 1.5 1 00

Color Rojo Rojo Lt. Tan Rojo Rojo Rojo

Penetración trabajada 285 285 325 305 325 415

Viscosidad aceite básico @ 40C 100 220 220 460 1500 460

Punto de goteo, C 255 255 255 255 255 N/A

Carga soldadura 4 bolas, Kg 250 250 250 250 250 --

Lavado por agua @ 79C, % 6 4 <20 <10 <10 --

Herrumbre EMCOR D 6138 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Carga Timken OK, lbs 50+ 50+ 50+ 50+ 50+ 50+

1000

2

Negro

285

1000

255

--

<10

0,0

50+

Fundamentos de Grasas Lubricantes Sintéticas (Seminario)

Documents

Transcript of Fundamentos de Grasas Lubricantes Sintéticas (Seminario)