• Author / Uploaded
• pol

Citation preview

GRASAS LUBRICANTES

Contenido GRASAS Y LUBRICANTES ............................................................................................................................... 4 1.

¿Qué es una grasa? ........................................................................................................................... 4

2.

Funcionamientos de la grasa ............................................................................................................ 4

3.

Fabricación de grasa ......................................................................................................................... 6

4.

Estructuras de las grasas lubricantes ................................................................................................ 7

5.

4.1.

Espesantes ................................................................................................................................ 7

4.2.

Aditivos ................................................................................................................................... 15

Medidas de las características de las grasas ................................................................................... 19 5.1.

Penetración, ASTM D-217-97 .................................................................................................. 19

5.2.

Punto de goteo, ASTM D-566-97 ............................................................................................ 21

5.3.

Estabilidad a la oxidación, ASTM D 942 .................................................................................. 21

5.4.

PROPIEDADES ANTICORROSIVAS, ASTM D-1743-94 ............................................................... 23

5.5.

Protección contra desgaste, ASTM D 2266 – 96, (Cuatro bolas) ............................................ 24

6.

Selección de una grasa .................................................................................................................... 25

7.

Clasificación de las grasas ............................................................................................................... 26

8.

Grasas en Bolivia ............................................................................................................................. 27 8.1.

Calidad de grasas lubricantes en Bolivia ................................................................................. 27

8.2.

Tipos de grasas en el mercado Boliviano ................................................................................ 28

2

Tabla 1. Comparación de coeficientes de fricción de varias grasas y el del aceite....................................... 6 Tabla 2. Características y aplicaciones de espesantes. ............................................................................... 11 Tabla 3. Características y aplicaciones de poliurea y órgano-clay arcilla ................................................... 14 Tabla 4. Clasificación de grasas. .................................................................................................................. 26 Tabla 7. Aplicación en chasis....................................................................................................................... 27 Tabla 5. Aplicación en chasis, rodamiento ................................................................................................. 27 Tabla 6. Aplicación en rodamientos............................................................................................................ 27 Tabla 9. Clasificación de grasas por NLGI.................................................................................................... 28 Tabla 8. Aplicación en rodamiento, multipropósito. .................................................................................. 28

Figura 1. Diagrama de fabricación de grasas ................................................................................................ 6 Figura 2. Estructura grasa LITIO .................................................................................................................... 9 Figura 3 Estructura grasa CALCIO................................................................................................................ 10 Figura 4. Complejo de Litio ......................................................................................................................... 12 Figura 5. Poliureia. ...................................................................................................................................... 14 Figura 6 Ensayo de penetración de grasa ................................................................................................... 20 Figura 7 Equipo de punto de goteo. ........................................................................................................... 21 Figura 8. Estabilidad de oxidación............................................................................................................... 22 Figura 9. Equipo de desgaste de cuatro bolas. ........................................................................................... 25

3

GRASAS Y LUBRICANTES 1. ¿Qué es una grasa? Una grasa es un lubricante semifluido generalmente elaborado de aceite mineral y un agente espesante (tradicionalmente jabón o arcilla), que permite retener el lubricante en los sitios donde se aplica. Las grasas protegen efectivamente a las superficies de la contaminación externa, sin embargo, debido a que no fluyen tan libremente como los aceites, son menos refrigerantes que éstos y más difíciles de aplicar a una máquina cuando está en operación.

La definición de grasa ASTM considera como un sólido a semifluido producto, de la dispersión de un espesante en un líquido lubricante.

2. Funcionamientos de la grasa En términos generales se puede decir que las grasas cumplen con las funciones lubricantes de un aceite, pero tienen limitaciones fundamentales, como no proveer enfriamiento al mecanismo ni facilitar la limpieza del mismo por circulación. Como ventaja presentan la posibilidad de permanecer en el mecanismo, cuando la configuración del mismo no permite relubricación y el tiempo de funcionamiento debe ser prolongado. Otra ventaja apreciada es la barrera que presenta a la entrada de contaminantes, que se contrapone a su falta de habilidad para limpiar el mecanismo desde adentro. Las partículas metálicas que pudieran desprenderse de los cojinetes, por escamado o gripado de las superficies, en el caso de los aceites este los arrastrara en su fluir y los depositara en el cárter, mientras que la grasa los mantendrá circulando en el mecanismo, aumentando los daños.

4

Los beneficios que debe esperar un mecanismo de una grasa se pueden resumir en: 

Ser capaces de formar una película lubricante lo suficientemente resistente como para separar las superficies metálicas y evitar el contacto metal-metal (reduciendo la fricción y el desgaste). Características de arranque en frío.



Protección contra la corrosión.



Sellado de la entrada de contaminantes.



Permanencia, evitando ser expulsado.



Resistencia a los cambios de estructura con el uso prolongado.



Mantener la consistencia adecuada tanto a baja como alta temperatura.



Compatibilidad con los materiales de sello, elastómeros, etc.



Tolerar algún grado de contaminación, por ejemplo agua. Sin embargo, también posee una serie de desventajas que se deben tener muy en cuenta:



Menor capacidad de enfriamiento/transferencia de calor.



Limitaciones de velocidad en los rodamientos.



Menor estabilidad al almacenamiento.



Falta de uniformidad.



Problemas de compatibilidad.



Menor resistencia a la oxidación.



Control de la contaminación.



Dificultad de controlar el volumen. Un lubricante debe reducir el coeficiente de fricción y de este modo reducir la cantidad de calor que genera (y el desgaste). Las grasas poseen coeficientes de fricción más bajos que los aceites que se utilizan en su propia fabricación, por tanto se consume menos energía con grasas que con aceites. En la Tabla 1 se comparan los coeficientes de fricción de varias grasas y el del aceite utilizado en su preparación.

5

Tabla 1. Comparación de coeficientes de fricción de varias grasas y el del aceite.

TIPO DE JABON

COEFICIENTE A 38°C

Aceite base

0.040

Grasa-compleja Ca

0.034

Grasa – Ca

0.022

Grasa – Na

0.012

Grasa-Li

0.008

Cuando los aceites se calientan, su coeficiente de fricción aumenta considerablemente. Lo mismo ocurre con las grasas pero en menor grado.

3. Fabricación de grasa La fabricación de una grasa combinando el agente espesante y llevándolo a la temperatura de fusión. En este momento se añade el lubricante, poco a poco, en pequeñas dosis, sin dejar que la temperatura descienda. Es importantísimo, en la fabricación de la grasa, que haya agitación interrumpida. Como fluido lubricante se elige, generalmente, un aceite de petróleo, pero, para algunas aplicaciones particulares, se recurre a un fluido sintético, un aceite graso o un compuesto orgánico. El agente espesante es, normalmente, un jabón o una mezcla de jabones metálicos, agentes gelificantes naturales u orgánicos, arcilla, sílice, etc. Los aditivos que se añadan son para mejorar los jabones metálicos. Se adicionan cuando ya están fabricada la grasa y debe agitarse constante mente durante su incorporación.

Figura 1. Diagrama de fabricación de grasas

6

4. Estructuras de las grasas lubricantes Los componentes primarios de las grasa son jabones y aceite mineral. Además como productos de reacciones incompletas, pueden aparecer ácidos grasos, álcalis, agua, etc. y por adicionarse por alguna razón especial, alcoholes grasos, glicerina, glicoles y fenoles, entre otros. 4.1.

Espesantes

4.1.1. Función del espesante

El agente espesante proporciona una red tridimensional, similar a la estructura de una Esponja, que retiene el lubricante entre sus poros. La función de dicho espesante es actuar de manera permeable a modo de depósito de aceite, permitiendo la liberación de éste para lubricar la zona requerida durante el funcionamiento (cuando se ejerce una cierta presión sobre la grasa por el efecto del peso del elemento a lubricar se libera cierta cantidad de aceite que permite la lubricación) y su absorción cuando cesa dicha solicitud para evitar las fugas y las perdidas por evaporación. Este ingrediente solidificador va a determinar la calidad final y el tipo de aplicación de la grasa (es el que le confiere propiedades tales como resistencia al agua, capacidad de sellado y resistencia a altas temperaturas sin variar sus propiedades ni descomponerse). 4.1.2. Consistencia de la grasa (cantidad de espesante)

La consistencia de una grasa aumenta proporcionalmente con la cantidad de espesante añadida. Consistencia en función de la viscosidad del aceite base Dependiendo de la viscosidad del aceite base, necesitaremos más o menos cantidad de espesante. Un aceite poco viscoso, necesitará una consistencia mayor, es decir, una red más tupida, para que el aceite no escape. En cambio, los aceites más viscosos necesitarán una consistencia menor para permitir una buena liberación del mismo.

7

Consistencia en función del uso de la grasa (igualdad de viscosidad del aceite base) Dentro del mismo tipo de grasas (con igual viscosidad y tipo de aceite base), se seleccionará la grasa de menor consistencia para los casos de lubricación centralizada, y la de mayor consistencia para aquellos casos en los que se quiera sellar o evitar la contaminación por elementos extraños, agua, polvo, productos de proceso quiera uno u otro su fabricación es diferente. 4.1.3. Clasificación de espesantes

Existen diferentes tipos de espesantes. Se pueden clasificar como jabones metálicos simple/complejos, espesantes con base no jabonosa, e inorgánicos. En función de que se quiera uno u otro su fabricación es diferente. Agentes espesantes con base en jabón metálico Los jabones se fabrican mediante la reacción de una sustancia alcalina o alcalinotérrea (Normalmente un hidróxido metálico) y un ácido graso o éster de origen vegetal o animal bajo condiciones de temperatura, presión y agitación. A esta reacción se la conoce como saponificación. Como el jabón obtenido tiene una parte con naturaleza inorgánica las moléculas del espesante son sólo parcialmente solubles en aceite. El resultado es una reticulada microscópica formada por fibras de 4 a 10 micras cuyos poros retienen el lubricante.  Jabones simples o Jabones de litio Los jabones de litio se utilizan como espesantes de grasas lubricantes en aplicaciones de alta temperatura. -

Poseen puntos de fusión superiores a los jabones convencionales de sodio o potasio (punto de gota de 180ºC, y temperatura máxima de servicio de 140ºC).

-

Las grasas con dichos espesantes son resistentes a la pérdida de consistencia y a las fugas.

-

Poseen excelentes propiedades antiherrumbre y corrosión.

-

Tienen una moderada resistencia al agua.

-

Los aditivos en estas grasas funcionan mejor que en otros medios. 8

-

Posee excelentes propiedades selladoras.

Figura 2. Estructura grasa LITIO

o Jabones de calcio Suelen ir acompañados de agua debido a que se les adiciona para darles mayor estabilidad. Se forman haciendo reaccionar un ácido graso con hidróxido cálcico en un medio de aceite mineral. La apariencia es de fibras empaquetadas con una textura suave.

-

Son los más baratos y no emulsionan con el agua (no sufren transiciones de fase y se pueden bombear bien).

-

Tienen una baja estabilidad térmica (bajo punto de gota) y buena estabilidad mecánica.

-

Tienen muy buena resistencia al agua

-

Se usan para lubricar bombas de agua, máquinas que funcionan en condiciones suaves.

-

Las hay de dos tipos:

-

Estabilizados con agua cuya temperatura máxima de trabajo es de 90ºC.

-

Derivados del 12-hidroesteárico que son más estables térmicamente que las de calcio hidratado (Tª máxima de trabajo: 120-130ºC).

9

Figura 3 Estructura grasa CALCIO

o Jabones de aluminio Su apariencia es como un gel suave.

-

Tienen un bajo punto de gota (110ºC) y una buena resistencia al agua.

-

Se usan para aplicaciones húmedas y para lubrificar cojinetes de baja velocidad.

o Jabones de sodio Se forman haciendo reaccionar un ácido graso con hidróxido sódico en un medio de aceite mineral. Tienen una textura fibrosa áspera.

-

Tienen puntos de gota bastante altos.

-

Poseen una mala resistencia al agua, pero excelentes propiedades antiherrumbre y corrosión.

-

Son adecuados para equipos que requieran lubricación frecuente, aunque su uso es bastante reducido por su poca versatilidad y su facilidad a hidratarse. Además son susceptibles a transiciones de fase y endurecimiento.

-

Puntos de gota de aproximadamente 200ºC.

10

Tabla 2. Características y aplicaciones de espesantes.

Tipo de Espesante Aluminio

Características de las Grasas -

Sodio

-

Calcio

Litio

De apariencia suave, tipo gel. Bajo de goteo. Excelente resistencia al agua. Tendencia a suavizar/endurecer. Altamente dependiente de la rata de corte.

Apariencia áspera, fibrosa. Punto de goteo moderadamente alto. Poca resistencia al agua. Propiedades de buena adherencia (cohesiva)

-Apariencia suave, mantequillosa. -Punto de goteo bajos. -Buena resistencia al agua. -Apariencia suave, mantequillosa a algo fibrosa. -Punto alto de goteo. -Resistencia a escape y ablandamiento. -Buena resistencia al agua.

Aplicaciones -

-

-

Lubricante cojinetes de baja velocidad. -Aplicación en ambientes húmedos o de alta contaminación química (cloro, amoniaco). Disminución de uso Equipo industrial antiguo en el que la relubricacion es constante. Rodamientos

-Cojinetes en aplicaciones húmedas. -Lubricantes de rieles de ferrocarril -Chasis de automotor y cojinetes de las ruedas. -Grasas industriales multipropósito. -Lubricantes para la industria de perforación de petróleo.

 Jabones complejos Los jabones complejos se han desarrollado para satisfacer las condiciones más rigurosas de temperatura de las máquinas modernas. La estructura del espesante se forma cuando se hace reaccionar simultáneamente un derivado de ácido graso con otros compuestos polares, llamados agentes complejantes, junto con un componente básico. Estos agentes complejantes suelen tener un peso molecular que el derivado del ácido graso. o Jabones complejo de litio Los jabones de complejo de litio toleran temperaturas más altas y ofrecen una vida útil más larga que la de sus equivalentes de jabones simples. 11

Típicamente, los puntos de goteo están por encima de 2600 C, o cerca de 800 C más altos que aquellos de las grasas de litio convencionales. La temperatura máxima de servicio de las grasas de complejo de litio es alrededor de 1750 C, mientras que las grasas de litio simple generalmente no tolerarían temperaturas deservicio por encima de los 1400 C.

Figura 4. Complejo de Litio

o Jabones complejo de aluminio Las grasas de complejo de aluminio se preparan usualmente mediante la reacción de la mezcla de un ácido graso, ácido benzoico y agua con isopropóxido de aluminio en un medio de aceite mineral. Si la proporción de ácido graso sobre el ácido benzoico se aumenta, la solubilidad en aceite del espesante de complejo se aumenta, pero la estabilidad estructural se disminuye. Las grasas de complejo de aluminio de óptima composición, tienen puntos de goteo cercanos a los 2600C, mientras que las grasas de jabón de aluminio sencillo pueden tener un punto de goteo de solo 1100 C. o Jabones complejo de calcio Las grasas de complejo de calcio se usan para lubricar los rodamientos que trabajan a temperaturas de 1600-2000 C. (comparados con una temperatura máxima de funcionamiento de solo 900 C para las grasas de jabón de calcio 12

sencillo). Más allá de este rango empiezan a desestabilizarse y a liberar cetonas. Estas grasas se preparan mediante reacción de una mezcla de ácido esteárico o 12-hidroxiesteárico y un ácido orgánico de menor peso molecular comúnmente ácido acético con un exceso de hidróxido de calcio en un medio de aceite mineral. Las temperaturas de reacción inicial se mantienen bajas para evitar la volatilización de los agentes de complexión. Así como el agua se va desalojando en el transcurso de la reacción, las temperaturas suben gradualmente. Espesantes Orgánicos

Los espesantes orgánicos, no poseen jabones, los más utilizados son las poliúreas, que se preparan mediante la reacción de isocianatos con aminas. Químicamente el producto se puede presentar así: O [~N- C -N CH* CH* ~] n Cuando se incorporan a la cadena de polímeros grupos de acetatos, se puede aplicar la denominación de “Complejo de acetato de poliúrea”.

Las grasas de poliúreas se caracterizan por su buena resistencia al agua y buena estabilidad térmica.

Por su durabilidad, las grasas poliúreas se usan frecuentemente en los cojinetes de sellado permanente, que se llenan durante el ensamblaje, se sellan y trabajan sin relubricación durante la vida normal del equipo.

Las grasas de poliúrea necesitan de procesos más sofisticados y sus materias primas son más costosas que las grasas convencionales. La mala capacidad de bombeo de ciertas grasas de poliúrea limitan su uso en los sistemas centralizados grandes.

13

Figura 5. Poliureia.

Otros espesantes sin jabón, los ejemplos de otros espesantes orgánicos sin jabón incluyen sales de ácidos tereftálicos; ácidos fosfóricos, ácidos tiofosfóricos y ácidos fosónicos; y polietileno, policarbohidratos y polietilenos halogenados. Estos se usan en pocas aplicaciones comerciales y en su mayoría son solo de intereses académicos. Tabla 3. Características y aplicaciones de poliurea y órgano-clay arcilla

Tipo de Espesante poliurea

Organo clayArcillas

Características de las Grasas Aplicaciones - Apariencia suave, algo opaca. - Cojinetes - Punto de goteo por encima de industriales de 240 C. elemento rodante. - Buena resistencia al agua. - uniones de - Resistencia a la oxidación. Velocidad constante - Menor resistencia al de los automotores. ablandamiento y al escape. - Apariencia suave y - Cojinetes de alta mantequillosa. temperatura con - Punto de goteo sobre 260 C. relubricacion - Resistencia al escape. frecuente. - Buena resistencia al agua. - Cojinetes de cuello de rodillo de aceras.

14

Espesantes Inorgánicos

Las características particulares de las grasas basadas en espesantes inorgánicos, básicamente arcilla y sílice, las ha hecho útiles en aplicaciones especiales:

Arcillas, dos arcillas la bentonita y hectorita son los agentes espesantes inorgánicos más importantes. Las grasas basadas en estos materiales son funcionales en rangos de temperatura extremadamente amplios porque carecen de puntos de goteo y resisten otras transformaciones de fase. Por tanto, las grasas a base de arcilla son valiosas para aplicaciones aerospaciales. Ciertos aditivos de desempeño incluyendo sulfonatos, naftenatos de plomo y algunos compuestos organofosfóricos (se sabe que son incompatibles con las grasas de arcilla porque tienden a desestabilizar la estructura de gel).

Sílice, los agentes espesantes con base sílice se preparan mediante el tratamiento fino del silicato sódico disperso con di-isocainatos o epóxidos. La estructura de gel resultante es más bien amorfa que cristalina. En razón de su tolerancia a la radiación, las grasas de sílice que contienen fluidos de base aromática se usan frecuentemente para lubricar los rodamientos en las plantas nucleares (rodamientos de turbinas y generadores).

4.2.

Aditivos

Se utiliza una gran variedad de aditivos para mejorar las características de una grasa al igual que se hace con los aceites. Los aditivos pueden alterar el comportamiento de las grasas lubricantes. Los factores que influencian la selección de aditivos son:

-

Requerimientos de la aplicación (aplicación del producto)

-

Compatibilidad (reacciones)

-

Consideraciones ambientales (aplicación del producto, olor, biodegradabilidad, residuos descomposición) 15

-

Color

-

Coste

Existen cuatro tipos de aditivos dependiendo del tipo de característica del aceite que éstos mejoren:

4.2.1. Propiedades químicas



Antioxidantes

-

Impide la oxidación y descomposición de la grasa.

-

Descomponen los peróxidos y terminan la reacción en cadena de radicales libres. Generalmente son compuestos amínicos, fenólicos o ZDDP.



Anticorrosivos

-

Suspende la corrosión de las superficies metálicas si ésta ya se ha originado o la evita en caso de que se pueda presentar.

-

Se añaden debido al efecto nocivo del oxígeno atmosférico y el agua, que pueden generar un serio problema de mal funcionamiento. Este problema es especialmente importante en aplicaciones de engranajes de acero. Pueden ser de dos tipos: o Anticorrosivos o Protectores Pueden ser de cinco tipos: a) Ésteres. Generalmente son ésteres de compuestos con más de una función alcohólica. b) Sulfonatos. Son compuestos que van a tener el grupo funcional RSO3. c) Sales de ácidos carboxílicos d) Ceras. Son compuestos hidrocarbonados obtenidos en el proceso de desparafinado de aceites lubricantes. Van a ser cadenas parafínicas lineales con algunos anillos aromáticos o nafténicos.

16

e) Petrolatum. Van a ser mezclas de aceites y parafinas con ausencia total de aromáticos. Adsorben preferentemente constituyentes polares en la superficie del metal para obtener una película protectora o neutralizan los ácidos corrosivos. 

Pasivadores ( Desactivador metálico) Impide efectos catalíticos en los metales con el fin de que las partículas que se han desprendido durante el movimiento de las superficies metálicas no se adhieran a éstas y ocasionen un gran desgaste. -

Mercaptobenzotiazolo

-

Complejos orgánicos que contienen nitrógeno y azufre

-

Aminas

-

Sulfuros

-

Fosfitos

Generan una capa inactiva en la superficie del metal mediante la complejación con iones metálicos.

4.2.2. Propiedades Estructurales



Modificadores



Adherencia

4.2.3. Propiedades Reológicas



Mejoradores del Índice de Viscosidad Los mejoradores del índice de viscosidad son aditivos que mejoran las características viscosidad-temperatura de aceites base. Una viscosidad baja supone poca fricción y un buen arranque en frío, pero también un peligro de rotura de película a altas temperaturas. Un índice de viscosidad alto asegura que la capa de lubricante sea adecuada en un alto rango de temperaturas de trabajo. Existen tres clases de mejoradores de viscosidad:

17



o

Polimetraclilatos

o

Polibutenos

o

Copolímeros de poliolefina

Depresores del Punto de congelación Al enfriarse progresivamente un aceite mineral que contiene parafinas lineales, se llega a una temperatura en la que el aceite se enturbia y pierde su brillantez (es lo que se llama punto de niebla). Esto ocurre debido a que dichos materiales empiezan a cristalizar y a separarse de la disolución en que se encontraban. Al continuar el enfriamiento, llega un momento en que el aceite deja de fluir. Cuando esto ocurre se produce una pérdida de lubricación a ciertas temperaturas. Para superar estos problemas, existen unas sustancias de elevada actividad superficial capaces de recubrir los cristales de parafina a medida que se forman inhibiendo su crecimiento. Los depresores del punto de congelación típicos son los polimetacrilatos.

4.2.4. Lubricación Limite



Antidesgaste Reducen el desgaste de las superficies al evitar el contacto directo entre ellas. Dentro de los aditivos antidesgaste, nos podemos encontrar con dos tipos: o Aditivos a base de fósforo. Suelen ser del tipo triarilfosfato o triarilfosfotionatos. o Zinc dialquil difosfato



EP Reducen la fricción permitiendo que la película lubricante soporte mayores cargas y las superficies deslicen más fácilmente. Los compuestos de extrema presión se pueden dividir en: 18

o Compuestos sulfurados. Dentro de los compuestos sulfurados, hay diferentes tipos:

-

Ésteres sulfurizados

-

Compuestos del tipo ditiocarbamato (de Pb y de Sb)

-

Compuestos que sólo contienen azufre. Dentro de estos, tenemos dos tipos: a) Polisulfuros b) Mercaptanos c) Otros compuestos de azufre

o

Compuestos clorados. Corresponden a parafinas cloradas.

o

Compuestos de fósforo. Son tipo amina fosfatada.

o Naftenatos. Son sales de ácido nafténico. Pueden ser de plomo o de zinc. o Mezcla de los anteriores o Otros. Son compuestos del tipo borato potásico. Estos compuestos vienen estabilizados con glicerina.

5. Medidas de las características de las grasas 5.1.

Penetración, ASTM D-217-97

Se conoce como penetración a las décimas de milímetro que se introduce un cono en una grasa, a 25 ºC, bajo un peso determinado, en un tiempo estipulado. Tratándose de un método ASTM, todas las variables y constantes del sistema se encontraran especificadas, con tolerancias que harán que los resultados tengan la repetibilidad (un mismo operador, un mismo aparato) y la reproducibilidad (distinto operador, distinto aparato), exigida por el método. La penetración es una medida de la consistencia de una grasa, utilizándose para la clasificación de la NLGI.

19

El aparato utilizado en el método ASTM D-217, se esquematiza en la Fig. 6, donde se ha agregado el aparato para penetración trabajada, con el cual se somete a la grasa a un "trabajo" previo al ensayo, con el objeto de medir el cambio de consistencia con el uso. El equipo para trabajar la grasa consiste en un cilindro con un pistón perforado, con el cual se aplican golpes de arriba hacia abajo, retornando a la posición original, haciendo pasarla grasa por las perforaciones y sometiéndola a batido y presiones, simulando el trabajo severo. Se han normalizado dos penetraciones trabajadas para las grasas, una indica 60 golpes (P60) en el equipo y el otro más de 60 golpes. El trabajo prolongado pude llegar hasta los100000 golpes (P100000). El ensayo a 60 golpes se utiliza para grasas que serán sometidas a servicio medio a severo, pero con facilidades para el recambio o reengrase en tiempos normales. El P100000 se recomienda cuando el servicio es severo y la grasa debe permanecer en uso mucho tiempo por alguna dificultad en el engrase. La penetración trabajada es una medida de la resistencia de la grasa a la pérdida de consistencia, o de la estabilidad, signos de rotura de la estructura, frente al trabajo mecánico.

Figura 6 Ensayo de penetración de grasa

20

5.2.

Punto de goteo, ASTM D-566-97

El Punto de Goteo de una grasa es la temperatura a la cual pasa, desde un estado de plástico semisólido, a líquido fluido, que le permite fluir por el orificio del método en las condiciones especificadas por el mismo. En la Fig. 7, se muestra un esquema del aparato de punto de goteo, la grasa se coloca en la copa perforada de la parte inferior del termómetro, calentando hasta que por el orificio cae la primera gota de grasa liquida. La temperatura de ese momento se toma como punto de goteo. La temperatura del punto de goteo no debe ser tomada como la máxima temperatura de trabajo permanente de la grasa, la cual estará siempre unos 30 ó 40 grados por debajo. Sí indicará que a esa temperatura se pueden esperar dificultades, como una irreversible pérdida de su carácter plástico. Las condiciones del mecanismo son distintas del método, influyendo en la temperatura a la que ocurren los fenómenos la duración de la exposición, la evaporación y el diseño mismo del mecanismo.

Figura 7 Equipo de punto de goteo.

5.3.

Estabilidad a la oxidación, ASTM D 942

Mide el deterioro de las grasas en condiciones de exposición a atmósfera de oxígeno a 100 psi de presión y a 98 ºC de temperatura en forma estática. Intenta una aproximación al almacenaje o al servicio en atmósfera de aire y temperatura. El índice del ensayo es la pérdida de presión de la bomba de la Fig. 8, a las 100 horas de ensayo, cuya interpretación se puede resumir:

21

Perdida de 0 a 5 libras

Excelente

Pérdida de 0 a 10 libras

Buena

Perdida de 10 a 15

Regular

Pérdida de más de 15

Mala

La oxidación de la grasa produce, por deterioro del aceite, lacas y gomas sobre los mecanismos, mientras que el jabón al oxidarse se ablanda y la grasa puede perder su consistencia e, inclusive, las propiedades que resultan de su estructura, que se puede romper. La caída de presión en las grasas no inhibidas resulta lenta, hasta llegar al valor que corresponda a las 100 horas del ensayo. En cambio cuando se ha agregado un inhibidor de corrosión, la presión se mantiene aproximadamente constante hasta un determinado tiempo, para luego caer bruscamente, pasando generalmente las 100 horas de ensayo. Al tiempo depresión constante, se lo denomina período de inducción y corresponde al tiempo que el inhibidor tarda en consumirse, cortando las cadenas de radicales libres y peróxidos de las reacciones de oxidación. Si el inhibidor se consumiera antes de la 100 horas, de todas formas la caída de presión sería menor que si no se hubiera agregado, por quedarle menos tiempo a la grasa para oxidarse. La presión generalmente es tomada con registradores a carta, de forma de registrar todo el ensayo y tomar las caídas de presión y los tiempos en que se producen. Como se observa en la Fig. 8, la grasa se coloca en cinco bandejas a los efectos de ofrecer más superficie para la oxidación.

Figura 8. Estabilidad de oxidación

22

5.4.

PROPIEDADES ANTICORROSIVAS, ASTM D-1743-94

La superficie de los cojinetes resulta ser muy sensible a la corrosión, debido en gran parte a que los desplazamientos que con el uso ocurren ejercen un efecto de pulido que las mantiene expuestas, sin su propio óxido. El medio en el que funciona el mecanismo puede estar contaminado con gases o vapores corrosivos y agua en forma de vapor o líquida. La propia grasa, salvo que tenga algún aditivo EP incompatible con sellos o metales, suele ser protectora de las superficies, debiendo interponer además como barrera contra la entrada de contaminantes exteriores. El uso prolongado, la presión constante de los contaminantes presentes en el entorno de trabajo, los cambios de temperatura y las paradas - puestas en marcha o cambios de velocidad, hacen que las grasas puedan incorporar sustancias nocivas para los metales de los cojinetes. La corrosión se manifiesta por daños a las superficies, como "pitting", marcado, herrumbre, etc., en un fenómeno progresivo que termina por destruir el cojinete. Los productos del ataque inicial, como la herrumbre, pueden ejercer en algunos casos una acción lubricante. El método ASTM D-1743 evalúa los daños a la superficie de cojinetes nuevos, sometidos a la acción de la grasa en prueba, bajo las condicione del ensayo. Las propiedades anticorrosivas de la grasa se puntúan subjetivamente, luego del ensayo sobre la superficie previamente acondicionada según el método, con el siguiente criterio: Corrosión 1.-sin tanque visible a simple vista. Corrosión 2.- 2 o 3 puntos de tanques apenas visibles a simple vista. Corrosión 3.- Mayor cantidad de puntos o más grandes. El ensayo se realiza haciendo funcionar el cojinete con la grasa, girando bajo ligera carga durante 60 segundos a 1750 rpm, a los efectos de distribuir la grasa en forma similar al trabajo normal. A continuación se lo enjuaga con aguas para luego guardarlo por un tiempo bajo condiciones de temperatura y humedad controlada. Los ensayos de almacenaje se pueden realizar a 25 ºC por 14 días y 23

100 % de humedad relativa, o a 52 ºC por 48 horas con 100 % de humedad relativa, debiéndose informar las condiciones con el resultado. El ensayo no mide la corrosión durante el uso de la grasa, sino que considera la acción preventiva de la corrosión sobre un rodamiento, luego de un uso limitado solo para distribuirla grasa, durante el almacenamiento en ambiente de humedad. 5.5.

Protección contra desgaste, ASTM D 2266 – 96, (Cuatro bolas) Los ensayos de protección contra el desgaste y la fricción son necesarios cuando las grasas serán sometidas a trabajo severo con relación a la carga, a la velocidad o a las posibilidades de choque con el correspondiente deslizamiento. Por lo general se requiere en estos métodos de análisis en grasas para rodamientos del tipo rodillos. El ASTM D 2266 cubre las características preventivas del desgaste en el deslizamiento de superficies acero – acero, excluyendo las superficies de otros metales. Las propiedades EP tampoco son evaluadas por el ensayo. Si bien existen varios métodos con objetivo similares, en los últimos tiempos se está aceptando con más regularidad el de las cuatro bolas, por lo cual se lo va a describir con algo más de detalles a continuación. El ASTM D-2266 sumariamente hace rotar una bola de acero sobre tres estacionarias del mismo material, midiéndose el diámetro de las marcas de desgaste, o huellas (“wear scars”), sobre la estacionaria, como fin del ensayo. Las condiciones del ensayo son las siguientes: 

Temperatura 75°C



Velocidad 1200rpm



Carga 40Kg



Duración 60min

La medición del diámetro de la marca de desgaste se hace en un microscopio, al 0,001de mm, reportando la media aritmética de seis lecturas.

24

Figura 9. Equipo de desgaste de cuatro bolas.

6. Selección de una grasa La selección de una grasa debe ser de acuerdo a las condiciones que debe trabajar: 

Temperatura de operación: Menor de:

10 °C Grasa de litio 60 °C Todas las grasas 120 °C Sodio y litio 160 °C Litio



Atmósfera: Seca Todas las grasas Húmeda Calcio, aluminio y litio



Naturaleza de la parte a engrasar: Cojinetes lisos Litio, sodio, calcio Cojinetes abiertos con depósito de grasa Sodio Cojinetes antifricción (bolas y rodillos) Sodio, litio

25

Engranajes Aluminio, litio Articulaciones Aluminio, litio 7. Clasificación de las grasas Las grasas en general se clasifican por su contingencia que son los grados NGLI. El NGLI (National Lubricating Grease Institute), establece una clasificación de las grasas en función de su consistencia. Una grasa aumenta su consistencia al aumentar el contenido en espesante. La cantidad de espesante en una grasa varía desde el 2% (grasas muy fluidas) hasta el 25% (grasas más consistentes). El sistema para clasificar las consistencias de las grasas, se define por la penetración producida por la caída de un cono estándar en una muestra de grasa (ASTM-D-217). Dependiendo del valor obtenido en esta prueba, la grasa se clasifica en uno de los 9 grados que se muestran en la tabla 6 que a tal efecto define el NLGI. Estos grados van desde el 000 para las grasas más fluidas, hasta el 6 para las grasas de mayor consistencia. Tabla 4. Clasificación de grasas.

26

8. Grasas en Bolivia 8.1.

Calidad de grasas lubricantes en Bolivia

8.1.1. Grasas automotrices Tabla 6. Aplicación en chasis, rodamiento

Tabla 7. Aplicación en rodamientos.

Tabla 5. Aplicación en chasis.

27

Tabla 9. Aplicación en rodamiento, multipropósito.

Tabla 8. Clasificación de grasas por NLGI

8.2.

Tipos de grasas en el mercado Boliviano

8.2.1. Grasas elaborados por refinación YPFB S. A. 8.2.1.1. LITIOGRAS NLGI – 2

La grasa lubricante LITIOGRAS NLGI # 2 a base de jabón de litio, es elaborada con aceites base y aditivos químicos de alta calidad obteniendo una grasa de alto rendimiento. Contiene aditivos de extrema presión (EP), lo que permite soportar altas cargas de trabajo. Actúa contra la oxidación, herrumbre y corrosión. Protege contra el desgaste y el lavado por agua operando incluso en condiciones húmedas. Litiogras ofrece excelente rendimiento en operaciones severas, buena estabilidad mecánica y un amplio rango de temperaturas de operación.

28

Puede ser utilizada en forma continua en un rango de temperaturas desde 0°C hasta 130°C tolerando picos hasta 150°C. Se recomienda su uso en múltiples aplicaciones, tanto en vehículos automotrices como en equipos industriales. Recomendado para usar en los diferentes componentes de vehículos livianos, medianos y pesados, como ser en rodamientos, cajas de dirección, bujes, juntas universales, acoplamientos de engranajes, chasis y en todos los componentes que requieran lubricación con grasa. Recomendado para usar en equipos industriales, de construcción y agrícola como en los frenos de disco. Recomendado para usar en bombas, motores eléctricos, correas transportadoras, guinches, compresoras, usinas siderúrgicas, trituradoras, máquinas textiles, de imprenta y en toda maquinaria que requiera grasa en base a litio con características de extrema presión (EP). 8.2.1.2. MOLIGRAS – 3

La grasa lubricante MOLIGRAS NLGI # 3 a base de jabón de litio, con disulfuro de molibdeno, es elaborada con aceites base y aditivos químicos de alta calidad, obteniendo una grasa de alto rendimiento. Contiene aditivos de extrema presión (EP), lo que permite soportar altas cargas de trabajo. Actúa contra la oxidación, herrumbre y corrosión. Protege contra el desgaste y el lavado por agua operando incluso en condiciones húmedas. Moligras ofrece excelente rendimiento en operaciones severas, buena estabilidad mecánica y un amplio rango de temperaturas de operación. Puede ser utilizada en forma continua en un rango de temperaturas desde 0°C hasta 130°C tolerando picos hasta 150°C.

29

Proporciona mayor adhesividad a las paredes lubricadas y mayores periodos de recarga de lubricación. El disulfuro de Molibdeno le confiere propiedades extremas de anti desgaste y de Extrema Presión lo que le permite soportar extremas cargas de trabajo. Se recomienda su uso en múltiples aplicaciones en vehículos automotrices y en especial en equipos industriales. Recomendado para usar en los diferentes componentes de vehículos livianos, medianos y pesados, como ser: rodamientos, cajas de dirección, bujes, juntas universales, acoplamientos de engranajes y en todos los componentes que requieran lubricación con grasa. Recomendado para usar en equipos industriales, de construcción, de minería y petrolera, también para usar en bombas, motores eléctricos, correas transportadoras, guinches, compresoras, usinas siderúrgicas, trituradoras, máquinas textiles, de imprenta y en toda maquinaria que requiera grasa en base a litio y operar con muy altas cargas de trabajo donde exista extrema presión (EP). 8.2.2. Grasas fabricados por Vistony tecnología de lubricantes. 8.2.2.1. GRASA MULTIPROPÓSITO EP 00/0/1/2/3

Grasa lubricante para servicio múltiple elaborada a base de jabón de litio y aditivos de extrema presión mezclados con aceites básicos seleccionados. Se caracteriza por poseer propiedades de lubricación distintas a grasas convencionales a condiciones difíciles y de vibración. Aplicable en equipos tanto automotores como industriales. Simplifica la tarea de lubricación y disminuye los costos de almacenamiento e inventarios. 8.2.2.1.1.

Propiedades

 Excelentes propiedades de extrema presión, lo que permite lubricar elementos sometidos a cargas considerables.  Estable a altas temperaturas 30

 Protege las superficies metálicas de corrosión y herrumbre.  Resiste a la acción del lavado con agua.  Larga vida durante su almacenaje y uso (está inhibida contra la oxidación).  Su variedad en grados NLGI, permite una buena bombeabilidad en sistemas centralizados de engrase. 8.2.2.2. GRASA PARA RODAMIENTO H-3

Grasa elaborada a base a jabón sodio con aditivos antidesgaste y extrema presión para cargas elevadas mezclados con aceites básicos seleccionados. Debe ser usada para la lubricación de cojinete y rodamientos bajo condiciones de operación de alta velocidad en un rango de 1700 a 3500 RPM y temperaturas menores de 130 ºC. 8.2.2.2.1.

Propiedades

 Protege las superficies metálicas contra la corrosión y la formación de herrumbre.  Posee una gran adhesividad, lo que permite permanecer en el elemento velocidad.  Alto punto de goteo que le permite ser muy estable en altas temperaturas.  El aceite base utilizado le confiere consistencia a la película lubricante permitiendo de este modo soportar cargas muy pesadas.  Excelente lubricación de los cojinetes en las ruedas de los

vehículos, ya sean de bolas o rodillos por ser de gran resistencia a la ruptura de su estructura durante el trabajo. 8.2.2.3. GRASA GRAFITADA PARA PALIER

Elaborada a base de jabón de litio y aditivos de extrema presión con aceites minerales seleccionados. Posee además propiedades antioxidantes, y anticorrosivas. Tiene un alto contenido de grafito coloidal que reduce al máximo el coeficiente de fricción de las rotulas, palieres, husillos roscados, cojinetes de ruedas, etc.

31

8.2.2.3.1.

Propiedades

 Excelente

estabilidad

mecánica,

manteniéndose

estable

en

condiciones severas de trabajo.  La adición de grafito confiere habilidad óptima para soportar cargas, reducir la fricción y el desgaste.  Brinda protección contra la herrumbre, corrosión y al lavado con agua.

8.2.3. Grasas fabricados por Amalie Motor Oíl 8.2.3.1. Amalie Heavy Duty Wheel Bearing.

Es una grasa altamente fibrosa de sodio formulada para proporcionar características excelentes de lubricación para los rodamientos resistentes. Usada con éxito en cojinetes de la rueda de tambor de automóvil, autos, autobuses. No debe ser usada en cojinetes de la rueda del freno de disco. Amalie Heavy Duty Wheel Bearing imparte resistencia excelente a los desplazamientos bajo altas cargas de acción centrifuga.

32