MOTORES CATERPILLAR DE LA SERIE 3500B

Esta serie introduce un sistema electrónico interactivo que sensa el espectro completo de las variables del motor y responde de acuerdo a ellas.
El Sistema de administración de motores diesel avanzada ADEM II (Advanced Diesel Engine Management) determina el instante exacto en que la inyección de combustible debe empezar y terminar. Entre tanto, los Inyectores Unitarios Electrónicos aseguran control de precisión sobre sincronización variable y geometría de combustión.
Más allá de lo electrónico, estos motores diesel serie B incorporan mejoras mecánicas significantes en su diseño.
Todos los modelos 3500 de la Serie B son motores en V en un ángulo de 60°con un ciclo de 4 carreras.

MOTOR CATERPILLAR 3508B
El motor 3508B es un motor diesel 8 en V turbocargado y posenfriado con un desplazamiento de 34.5 litros (2105 pulgadas cúbicas).



MOTOR CATERPILLAR 3512B
El motor Caterpillar 3512B es un motor diesel 12 en V posenfriado y turbocargado con un desplazamiento de 51.8 litros (3158 pulgadas cúbicas).



MOTOR CATERPILLAR 3516B
El motor Caterpillar 3516B es un motor diesel 16 en V Posenfriado y turbocargado con un desplazamiento de 69 litros (4211 pulgadas cúbicas).



MOTOR CATERPILLAR 3524B
El motor 3524B es una unidad en tándem que consta de dos bloques de motor 3512B de alta cilindrada, acoplados para funcionar como un solo motor en términos de operación, supervisión y control. El diseño de motor doble de 24 cilindros ofrece un rendimiento superior en relación a su tamaño, peso y velocidad.
El motor 3524B de alta cilindrada con sistema de inyección electrónico y turbocompresión y posenfriamiento doble suministra una potencia y una fiabilidad altas en las aplicaciones de minas más exigentes del mundo.



Componentes Electrónicos de la Serie 3500B
La serie 3500B da un gran paso a la vanguardia de la búsqueda de avances en eficiencia de combustión, economía de combustible y control de emisiones. Muchos de estos avances están en el área de motores Electrónicos.
Los Inyectores Unitarios Electrónicos también superan las expectativas de rendimiento, generando presiones de inyección 20% más altas en respuesta a la precisión de sincronización, Un canal de sensores del motor, indicadores, pantalla de cristal líquido (LCD) y otros componentes electrónicos completan la capacidad avanzada del sistema para funcionamiento, monitoreo y diagnóstico.

SISTEMA DE FRENOS TRACTORES DE ORUGAS CATERPILLAR D11R

Cuando el operador comienza a presionar el pedal del freno hacia el piso,

el sensor de posición giratorio del freno de servicio envía una señal al ECM, el cual recibe la posición del pedal del freno.
El ECM a su vez disminuye la corriente hacia los solenoides proporcionales (E), relativo a la posición del pedal. A medida que la corriente hacia el solenoide proporcional decrece, la presión piloto controlada por los solenoides proporcionales también disminuye. Una disminución en la presión piloto en los solenoides proporcionales crea una diferencia de presión a través de los carretes reductores (D) y (X). Los carretes se cambian hacia la izquierda. Este movimiento le permite al aceite de freno en las cámaras (1) y (1A) se evacue para así drenar. Por lo tanto, si el pedal del freno es solo parcialmente presionado, la presión piloto disminuirá parcialmente y solo una porción del aceite de freno se evacuara, teniendo como resultado una aplicación de freno suave. Si el pedal del freno es totalmente presionado, todo el aceite de freno se evacuara teniendo como resultado una aplicación del freno total.
Una vez que el pedal está completamente presionado y sobre el piso el interruptor del freno de servicio (fin de carrera) se abre y conecta uno de los solenoides de freno secundario (C) a la batería.
El otro solenoide de freno secundario también es energizado por el ECM. Esto evacua cualquier resto de aceite de presión piloto para drenar, haciendo cambiar los carretes reductores (D) y (X) hacia la izquierda y drenando todo el aceite de frenos desde las cámaras (1) y (1A). Esta operación resulta en una capacidad de frenado máxima. La Válvula de control de dirección y frenos está instalada en la parte superior de la caja. La válvula de control es operada eléctricamente mediante el Modulo de Control Electrónico (ECM). El ECM responde al movimiento de las palancas del Control Digital (FTC) por parte del operador. El primer movimiento de una palanca del FTC modula el desacople del embrague de dirección. La maquina realiza un giro gradual. Un mayor movimiento de la palanca del FTC modula el acople del freno y la maquina realiza un giro más brusco. El pedal de freno de pie modula el acople de ambos frenos y detiene la maquina. El interruptor del freno de estacionamiento acopla ambos frenos y evita que la maquina se mueva.
Los frenos son acoplados con fuerza de resortes. Se requiere de presión hidráulica para desacoplar los frenos. Si la presión hidráulica se pierde, los embragues de dirección se desacoplarán y los frenos se acoplararan completamente debido a la fuerza del los resortes.

La Válvula de control de dirección y frenos consiste de un cuerpo y un múltiple los cuales contienen secciones separadas para cada embrague de dirección y freno, como así también un cuerpo de válvula de freno de estacionamiento y freno secundario para las secciones del freno. Para cada embrague y freno, hay una válvula piloto operada por un solenoide proporcional, un pistón acumulador y un carrete reductor. Estos componentes operan de la misma manera para cada embrague y freno para controlar su presión.Los frenos también poseen una válvula de estacionamiento y secundaria operada por dos solenoides ON OFF. Los solenoides de la válvula de frenos (de parqueo y secundario) están conectados al interruptor del freno de estacionamiento y al interruptor del freno de servicio “fin de carrera”. Los solenoides son controlados por estos interruptores además del ECM. Las válvulas de estacionamiento y secundaria permiten al operador aplicar los frenos inmediatamente, sin modulación mediante la válvula de cierre.

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ACOPLES PARA TOMAS DE PRESION

(A) Presión Embrague de Dirección lado Izquierdo
(B) Presión de Freno lado Izquierdo
(C) Presión de Freno lado Derecho
(D) Presión Embrague de Dirección lado Derecho

ACEITES PARA ENGRANAJES

En cuanto al aceite para engranajes o aceite para transmisiones, la clasificación S.A.E. se basa en la viscosidad, estableciendo cinco números S.A.E.

Grado SAE Viscosidad Cinemática

cSt @ 100°C
70W----------4,1
75W----------4,1
80W----------7,0
85W----------11,0
90------------13,5
140-----------24,0
250-----------41,0

La clasificación A.P.I. actual contiene seis designaciones, estableciendo la calidad para un servicio especifico.

API-GL-1: Servicio característico de ejes con engranajes cónicos o helicoidales y transmisiones manuales en condiciones suaves que pueden trabajar con aceite mineral puro refinado. Pueden llevar aditivos antioxidantes, Antiherrumbre, antiespumantes y depresores del punto de congelación.
API-GL-2: Servicio característico de ejes con engranajes cónicos que trabajan en condiciones de carga, temperatura y velocidad superiores al API-GL-1.
API-GL-3: Servicio típico de transmisiones manuales y ejes con engranajes cónicos, en condiciones moderadamente severas de velocidad y carga.
API-GL-4: Servicio característico de engranajes, particularmente hipoides, trabajando a alta velocidad a carga baja, y baja velocidad con cargas elevadas. Protegen contra el rayado las superficies en contacto.
API-GL-5: Servicio típico de engranajes hipoides trabajando a alta velocidad, carga de choque; alta velocidad a baja carga y baja velocidad con cargas elevadas. Aseguran mejor protección de las superficies en contacto que el servicio API-GL-4.
API-GL-6: Servicio característico de engranajes, específicamente los hipoides con deslizamiento limitado en condiciones de alta velocidad con altas cargas y rendimientos. Su utilización es típica en diferenciales en los que es frecuente el uso del sistema de bloqueo de ambos palieres. Protegen de manera optima contra el rayado de superficies.

ACEITES HIDRAULICOS

Los aceites hidráulicos son líquidos transmisores de potencia que se utilizan para transformar, controlar y transmitir los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo.

FUNCIONES

1.Transmitir la potencia de un punto a otro.
2.Realizar el cierre entre piezas móviles reduciendo fricciones y desgastes.
3.Lubricar y proteger contra herrumbre o corrosión las piezas del sistema.
4.No sufrir cambio físico o químico o el menor posible.
5.Suministrar protección contra el desgaste mecánico.

PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES

Temperatura de funcionamiento.

Influyen sobre las propiedades físicas y químicas del fluido. Las altas temperaturas condicionan la vida útil del fluido, su resistencia de película, su viscosidad, etc. La temperatura baja puede presentar problemas debidos a dificultades en el bombeo. En transmisiones que trabajen al exterior pueden presentarse variaciones de -15ºC a +45ºC.
Viscosidad.
Afecta a las propiedades de fricción del fluido, el funcionamiento de la bomba, la cavitación, el consumo de energía y la capacidad de control del sistema.
Compatibilidad.
Tiene gran importancia la compatibilidad del fluido con los metales, con las juntas de cierre, etc. También es esencial que el fluido ejerza una protección contra la corrosión de los metales, siendo el cobre uno de los menos deseables para los sistemas hidráulicos por su poder catalizador.
Estabilidad.
La estabilidad térmica e hidrolítica y la resistencia a la oxidación son de gran interés para la vida útil tanto del fluido como del equipo.
Velocidad de respuesta.
De ésta depende la precisión de movimientos de los mecanismos dirigidos y depende de la viscosidad del fluido y sus características de compresibilidad. La presencia de aire hace disminuir esta velocidad y puede originar cavitaciones.
Resistencia de película y presión.
Esta es una propiedad muy compleja que está relacionada con su capacidad para disminuir la fricción y el desgaste. La presión es un factor esencial tanto para el rendimiento del fluido como para la vida del equipo, por ello es necesario que para obtener una gran precisión en los movimientos el fluido tenga una compresibilidad la más baja posible.
La consideración de todos estos parámetros, permite definir las principales propiedades que deberá presentar un fluido que sea adecuado para su utilización en transmisiones hidráulicas.

PRINCIPALES PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS HIDRÁULICOS

•Viscosidad apropiada.
•Variación mínima de viscosidad con la temperatura.
•Estabilidad frente al cizallamiento.
•Baja compresibilidad.
•Buen poder lubricante.
•Inerte frente a los materiales de juntas y tubos.
•Buena resistencia a la oxidación.
•Estabilidad térmica e hidrolítica.
•Características anticorrosivas.
•Propiedades antiespumantes.
•Buena demulsibilidad.
•Ausencia de acción nociva.
El grado de aceite hidráulico más conveniente para maquinaria debe ser 10W, además de obedecer a la designación A.P.I. CC/SF.

GRASAS LUBRICANTES

DEFINICIÓN

No hay en el mundo máquina alguna por sencilla que sea no requiera lubricación, ya que con esta se mejora tanto el funcionamiento, como la vida útil de los equipos y maquinarias.
¿Qué es la grasa lubricante?
Se define a la grasa lubricante como una dispersión semilíquida a sólida de un agente espesante en un líquido (aceite base). Consiste en una mezcla de aceite mineral o sintético (85-90%) y un espesante. Al menos en el 90% de las grasa, el espesante es un jabón metálico, formado cuando un metal hidróxido reacciona con un ácido graso. Un ejemplo es el estearato de litio (jabón de litio).
Cuando la grasa tiene que contener propiedades especiales, se incluyen otros constituyentes que actúen como inhibidores de la oxidación y mejoren la resistencia de la película Existe otro tipo de aditivo: los estabilizadores. Cambiando el jabón, aceite o aditivo, se pueden producir diferentes calidades de grasas por una amplia gama de aplicaciones.

TIPOS DE LUBRICACIÓN

Película lubricante
La película del lubricante debe ser lo suficientemente gruesa como para separar los componentes del mecanismo. El espesor necesario de película depende de la rugosidad superficial, la existencia de partículas de suciedad y la duración requerida.
También depende de la viscosidad del medio y de las condiciones de funcionamiento, particularmente de la temperatura, velocidad de rotación y, en cierta forma, de la carga. Se pueden distinguir tres situaciones diferentes de lubricación: capa límite, lubricación hidrodinámica y lubricación elasto-hidrodinámica.
Lubricación por capa límite
Se obtiene lubricación por capa límite cuando el espesor de la película del lubricante es de una magnitud similar a las moléculas individuales de aceite. Esta condición se presenta cuando la cantidad de lubricante es insuficiente, o el movimiento relativo entre las dos superficies es demasiado lento. El coeficiente de rozamiento μ en este caso es alto, tan alto como 0.1, y sobre el incipiente contacto metálico puede alcanzar 0.5.
Cuando el coeficiente aumenta (esto es, la resistencia aumenta), las pérdidas por rozamiento también aumentan. Estas se convierten en calor, aumentando la temperatura del lubricante y reduciéndose su viscosidad de forma que la capacidad de carga de la película se reduce (el caso peor es cuando se reduce tanto que el contacto metálico se produce). Ello se puede evitar empleando aditivos que refuercen la resistencia de la película.
Lubricación hidrodinámica
La lubricación hidrodinámica o lubricación de película gruesa, se obtiene cuando las dos superficies están completamente separadas por una película coherente del lubricante. El espesor de la película excede así de las irregularidades combinadas de las superficies. El coeficiente del rozamiento es bastante menor que en la lubricación por capa límite, y en ciertos casos puede llegar a 0.005. La lubricación hidrodinámica evita el desgaste de las partes en movimiento, ya que no hay contacto metálico entre ellas.
Lubricación elasto-hidrodinámicaEsta condición se obtiene en superficies en contacto fuertemente cargadas (elásticas), esto es, superficies que cambian su forma bajo una carga fuerte, y vuelven a su forma original cuando cesa la carga.

DIFERENCIAS ENTRE GRASAS Y ACEITES

Cuando dos cuerpos sólidos se frotan entre sí, hay una considerable resistencia al movimiento sin importar lo cuidadosamente que las superficies se hayan maquinado y pulido. La resistencia se debe a la acción abrasiva de las aristas y salientes microscópicas y la energía necesaria para superar esta fricción se disipa en forma de calor o como desgaste de las partes móviles. Históricamente, el primer lubricante fue el sebo. Se utilizaba para engrasar las ruedas de los carros romanos ya en el año 1400 a.C. En la actualidad los lubricantes suelen clasificarse en grasas y aceites. Estas dos clases de lubricantes aparecieron teniendo en cuenta factores tales como velocidades de operación, temperaturas, cargas, contaminantes en el medio ambiente, tolerancias entre las piezas a lubricar, períodos de lubricación y tipos de mecanismos; Existen diferentes grados de grasas y aceites dependiendo de la necesidad que se tenga y de los factores de operación. Una mala sección es tan peligrosa como si se hubiese dejado el mecanismo sin lubricante alguno. Muchas de las fallas que ocurren en este campo tienen su origen aquí; de ahí la seguridad que se debe tener cuando se seleccione un lubricante.

•Cuándo empleo grasa? La grasa se emplea generalmente en aplicaciones que funcionan en condiciones normales de velocidad y temperatura. La grasa tiene algunas ventajas sobre el aceite. Por ejemplo, la instalación es más sencilla y proporciona protección contra la humedad e impurezas. Generalmente se utiliza en la lubricación de elementos tales como cojinetes de fricción y antifricción, levas, guías, correderas, piñonería abierta algunos rodamientos.
•Cuándo empleo aceite? Se suele emplear lubricación con aceite cuando la velocidad o la temperatura de funcionamiento hacen imposible el empleo de la grasa, o cuando hay que evacuar calor. El aceite, tiene su mayor aplicación en la lubricación de compresores, motores de combustión interna, reductores, motorreductores, transformadores, sistemas de transferencia de calor, piñoneras abiertas, cojinetes de fricción y antifricción y como fluidos hidráulicos.
•La función del lubricante es: Formar una película entre los componentes en movimiento, para evitar el contacto metálico. La película debe ser suficientemente gruesa para obtener una lubricación satisfactoria, incluso bajo fuertes cargas, variaciones grandes de temperatura y vibraciones; Reducir el rozamiento y eliminar el desgaste; Proteger contra la corrosión; Obturar (en el caso de la grasa) contra impurezas tales como suciedad, polvo, humedad o agua.
•Concepto de grasas lubricantes: La primera grasa lubricante se fabricó en 1872. Desde el principio las grasas se basaron en jabones cálcicos y líticos. En 1940 se desarrollaron las grasas líticas, y en una década después se lanzaron las grasas de jabón compuesto de aluminio. La grasa es un producto que va desde sólido a semilíquido y es producto de la dispersión de un agente espesante y un líquido lubricante que dan las prosperidades básicas de la grasa. Las grasas convencionales, generalmente son aceites que contienen jabones como agentes que le dan cuerpo. El tipo de jabón depende de las necesidades que se tengan y de las propiedades que debe tener el producto. La propiedad más importante que debe tener la grasa es la de ser capaz de formar una película lubricante lo suficientemente resistente como para separar las superficies metálicas y evitar el contacto. Existen grasas en donde el espesante no es jabón sino productos, como arcillas de bentonita. El espesor o consistencia de una grasa depende del contenido del espesante que posea, puede fluctuar entre un 5% y un 35% por peso según el caso. El espesante es el que le confiere propiedades tales como resistencia al agua, capacidad de sellar y de resistir altas temperaturas sin variar sus propiedades ni descomponerse

PROPIEDADES Y COMPONENTES DE LAS GRASAS

Hay ciertos factores a tener en cuenta cuando se habla de una grasa, como por ejemplo: •Viscosidad
La viscosidad es una de las propiedades mas importantes de un líquido y mas rápidamente observada. Es una medida de rozamiento que acontece entre las diferentes capas cuando un líquido se pone en movimiento. En la vida diaria este fenómeno no es de interés real, pero en la industria el concepto de viscosidad tiene un significado considerable. Es un dato principal en el proceso de fabricación y en la inspección del proceso acabado; en el empleo de la lubricación por aceite, la viscosidad es muy importante al seleccionar el lubricante adecuado. La viscosidad se especifica en mm²/s, aunque también se indica algunas veces en cSt (centistoke). Normalmente se indica para 40 y 100ºC, aunque en ciertos casos se pueden usar temperaturas de 37.8 (100º F), 50 y 98.9ºC (210º F).
•Estabilidad mecánica
Ciertas grasas, particularmente las líticas de los tipos antiguos, tienen una tendencia para ablandarse durante el trabajo mecánico, pudiendo dar lugar a pérdidas. En instalaciones con vibración, el trabajo es particularmente severo, ya que la grasa está continuamente vibrando en los elementos lubricados.
•MiscibilidadEn los reengrases, hay que tener el máximo cuidado de no usar grasas diferentes a las originales. De hecho hay tipos de grasas que no son compatibles; si dos de estas grasas se mezclan, la mezcla resultante tiene normalmente una consistencia más blanda que puede causar la pérdida de grasa y fallo en la película lubricante.

BASES Y JABONES

Las bases son las que determinan las propiedades de las grasas. A continuación nombramos algunas:
Bases Parafínicas (CnH2N+2)Son relativamente estables a altas temperaturas, pero por el alto contenido de parafinas que poseen, no funciona satisfactoriamente a bajas temperaturas. Las mismas dentro de aceite, forman partes sólidas que en ciertas maquinarias diseñadas solo para aceite, pueden tapar los conductos de lubricación.
Bases Nafténicas (CnH2n)
Es una base lubricante que determina la mayor parte de las características de la grasa, tales como: viscosidad, índice de viscosidad (I.V), resistencia a la oxidación (TAN) y punto de fluidez. Frecuentemente contienen una elevada proporción de asfalto; a altas temperaturas son menos estables que las parafínicas. Generalmente no deben usarse temperaturas por encima de los 65°C.
Saponificación
Es un proceso por medio del cual una grasa (o algún otro compuesto de un ácido con alcohol) reacciona con un ÁLCALI (compuesto que neutraliza la acidez de la grasa), para formar un jabón, glicerina u otro alcohol.
Las propiedades de los jabones dependen de los ácidos grasos y de las bases metálicas utilizadas en la saponificación, esto se puede verificar mediante la reacción.
HO2Cr+ Ácido graso +H2O
Base metálica Jabón Y Agua
Las bases metálicas son las que dan las características que se quieren lograr en la grasa, Así, las de calcio, aluminio y litio imparten buena resistencia a la acción del agua y a la humedad, mientras que las de sodio permiten soportar altas temperaturas.
Las deficiencias que puedan tener las grasas se pueden modificar mediante la adición de aditivos.
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DISTINTOS TIPOS DE GRASAS Y ADITIVOS EMPLEADOS

Los tipos de grasa más comunes emplean como espesante un jabón de calcio (Ca), sodio (Na), o litio (Li).
•Grasas cálcicas (Ca)
Las grasas cálcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena estabilidad mecánica. No se disuelven en agua y son normalmente estables con 1-3% de agua. En otras condiciones el jabón se separa del aceite de manera que la grasa pierde su consistencia normal y pasa de semilíquida a líquida. Por eso no debe utilizarse en mecanismos cuya temperatura sea mayor a 60ºC. Las grasas cálcicas con aditivos de jabón de plomo se recomiendan en instalaciones expuestas al agua a temperaturas de hasta 60ºC,. Algunas grasas de jabón calcio-plomo también ofrecen buena protección contra el agua salada, y por ello se utilizan en ambientes marinos. No obstante, existen otras grasas cálcicas estabilizadas por otros medios distintos del agua; éstas se pueden emplear a temperaturas de hasta 120ºC; por ejemplo, grasas cálcicas compuestas.
•Grasas sódicas (Na)Las grasas sódicas se pueden emplear en una mayor gama de temperaturas que las cálcicas. Tienen buenas propiedades de adherencia y obturación. Las grasas sódicas proporcionan buena protección contra la oxidación, ya que absorben el agua, aunque su poder lubricante decrece considerablemente por ello. En la actualidad se utilizan grasas sintéticas para alta temperatura del tipo sodio, capaces de soportar temperaturas de hasta 120ºC.
•Grasas líticas (Li)
Las grasas líticas tienen normalmente una estructura parecida a las cálcicas; suaves y mantecosas. Tienen también las propiedades positivas de las cálcicas y sódicas, pero no las negativas. Su capacidad de adherencia a las superficies metálicas es buena. Su estabilidad a alta temperatura es excelente, y la mayoría de las grasas líticas se pueden utilizar en una gama de temperaturas más amplia que las sódicas. Las grasas líticas son muy poco solubles en agua; las que contienen adición de jabón de plomo, lubrican relativamente, aunque estén mezcladas con mucho agua. No obstante, cuando esto sucede, están de alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones sólo se deberían utilizar si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabón de calcio-plomo, esto es, 60ºC.
•Grasas de jabón compuestoEste término se emplea para grasas que contienen una sal, así como un jabón metálico, usualmente del mismo metal. Las grasas de jabón de calcio compuesto son las más comunes de este tipo, y el principal ingrediente es el acetato cálcico. Otros ejemplos son compuestos de Li, Na, Ba (Bario), y Al (Aluminio). Las grasas de jabón compuesto permiten mayores temperaturas que las correspondientes grasas convencionales.
•Grasas espesadas con sustancias inorgánicas
En lugar de jabón metálico se pueden emplear distintas sustancias inorgánicas como espesantes, por ejemplo, bentonita y gel de sílice. La superficie activa utilizada sobre partículas de estas sustancias absorben las moléculas de aceite. Las grasas de este grupo son estables a altas temperaturas y son adecuadas para aplicaciones de alta temperatura; son también resistentes al agua. No obstante, sus propiedades lubricantes decrecen a temperaturas normales.
•Grasas sintéticasEn este grupo se incluyen las grasas basadas en aceites sintéticos, tales como aceites ésteres y siliconas, que no se oxidan tan rápidamente como los aceites minerales. Las grasas sintéticas tienen por ello un mayor campo de aplicación. Se emplean distintos espesantes, tales como jabón de litio, bentonita y PTFE (teflón). La mayoría de las calidades están de acuerdo a determinadas normas de pruebas militares, normalmente las normas American MIL para aplicaciones y equipos avanzados, tales como dispositivos de control e instrumentación en aeronaves, robots y satélites. A menudo, estas grasas sintéticas tienen poca resistencia al rozamiento a bajas temperaturas, en ciertos casos por bajo de -70º C.
•Grasas para bajas temperaturas (LT)
Tiene una composición tal que ofrecen poca resistencia, especialmente en el arranque, incluso a temperaturas tan bajas como -50º C. la viscosidad de estas grasas es pequeña, de unos 15mm²/s a 40º C. su consistencia puede variar de NLGI 0 a NLGI 2; estas consistencias precisan unas obturaciones efectivas para evitar la salida de grasa.
•Grasas para temperaturas medias (MT)
Las llamadas grasas ¨multi-uso¨ están en este grupo. Se recomiendan para equipos con temperaturas de -30 a +110º C; por esto, se puede utilizar en la gran mayoría de los casos.
La viscosidad del aceite base debe estar entre 75 y 220mm²/s a 40º C. la consistencia es normalmente 2 ó 3 según la escala NLGI.
•Grasas para altas temperaturas (HT)Estas grasas permiten temperaturas de hasta +150ºC. Contienen aditivos que mejoran la estabilidad a la oxidación. La viscosidad del aceite base es normalmente de unos 110mm²/s a 40º C, no debiéndose exceder mucho ese valor, ya que la grasas se puede volver relativamente rígida a temperatura de ambiente y provocar aumento del par de rozamiento. Su consistencia es NLGI 3.
•Grasas extrema presión (EP)
Normalmente una grasa EP contiene compuestos de azufre, cloro ó fósforo y en algunos casos ciertos jabones de plomo. Con ello se obtiene una mayor resistencia de película, esto es, aumenta la capacidad de carga de la película lubricante. Tales aditivos son necesarios en las grasas para velocidades muy lentas y para elementos medianos y grandes sometidos a grandes tensiones. Funcionan de manera que cuando se alcanzan temperaturas suficientemente altas en el exterior de las superficies metálicas, se produce una reacción química en esos puntos que evita la soldadura.
La viscosidad del aceite base es de unos 175mm²/s (máx. 200mm²/s) a 40º C. la consistencia suele corresponder a NLGI 2. En general, las grasas EP no se deben emplear a temperaturas menores de -30º C y mayores de +110º C.
•Grasas antiengrane (EM)
Las grasas con designación EM contienen bisulfuro de molibdeno (MoS2), y proporcionan una película más resistente que los aditivos EP. Son conocidas como las ¨antiengrane¨. También se emplean otros lubricantes sólidos, tales como el grafito.

ADITIVOS Y PRUEBAS

Aditivos para las grasas
Para obtener una grasa con propiedades especiales, se incluyen a menudo uno o más aditivos. Entre los existentes, relacionamos los más comunes:
Los aditivos antidesgaste mejoran la protección que la propia grasa ofrece. Es especialmente importante que el equipo en contacto esté bien protegido contra la oxidación si funciona en ambientes húmedos.
Los antioxidantes retrasan la descomposición del aceite base a alta temperatura. Esto da lugar a mayores intervalos de relubricación, manteniendo bajos los costos.
Los aditivos EP (extrema presión), por ejemplo jabones de plomo y compuestos de azufre, cloro o fósforo, aumentan la capacidad de carga de la película.
Los estabilizadores hacen posible el espesado de aceite base con jabones con los que no forma compuestos fácilmente. Generalmente, sólo se precisa poca cantidad, por ejemplo, la grasa cálcica tiene un 1 a 3% de agua como estabilizador.

PRUEBAS DE PRESTACIONES REALIZADAS A LAS GRASAS

•Prueba Almen
Una varilla cilíndrica gira dentro de un casquillo abierto, el cual se presiona contra aquella. Se añaden pesos de 0.9 Kg. en intervalos de 10 seg. y se registra la relación existente entre la carga y la iniciación del rayado.
•Prueba Timken
Se presiona un anillo cilíndrico, que gira, sobre un bloque de acero durante 10 minutos y se registra la máxima presión de iniciación del gripado.
•Prueba SAE
Se hacen girar dos rodillos a diferentes velocidades y en el mismo sentido. La carga se aumenta gradualmente hasta que se registre el fallo. En este caso hay combinación de rodamiento y deslizamiento. Se ilustra en las Fig. 5a y 5b.
•Prueba Fálex
Se hace girar una varilla cilíndrica entre dos bloques de material duro y en forma de V, que se presionan constantemente contra la varilla, con una intensidad que aumenta automáticamente. La carga y el par totales se registran en los calibradores.
•Punto de goteo
Es la temperatura a la cual la grasa pasa de su estado sólido a líquido. La prueba se realiza aumentando la temperatura de la grasa hasta que se empiece a cambiar de estado, en ese momento se toma la temperatura y se define su punto de goteo.

LUBRICACIÓN DE LOS RODAMIENTOS CON GRASA.

Supongamos que el lubricante forma una película entre los componentes del rodamiento que se están moviendo unos respecto a otros. Esta película se adhiere firmemente a las superficies que se deben separar. Cuando los componentes se mueven en relación unos con otros, la película queda expuesta a tensiones de cortadura interna. Simplificadamente, se puede decir que ello resulta en deslizamiento entre las ¨diferentes¨ capas de la película, y a rozamiento entre ellas. Un término más común de la resistencia del fluido, es la viscosidad.
•Cómo actúa la grasa en el rodamiento?
El espesante, el jabón metálico, actúa como contenedor para el aceite lubricante.
El jabón forma como una malla o convolución de fibras jabonosas. Las cavidades de la malla están llenas de aceite, parecido a lo que sucede con los poros de una esponja llena de agua.
Si una esponja mojada se exprime, el agua sale de ella; podríamos decir que la esponja ¨sangra¨. Nosotros también decimos que el aceite ¨sangra¨ de la grasa, pero en esta operación la temperatura juega el principal papel. La grasa en un componente o equipo es a veces expuesta a un trabajo de ¨amasado¨, que podría dar lugar a que ¨sangre¨. Por lo tanto, se debe elegir el tipo de grasa que tenga propiedades adecuadas a los requerimientos del tipo de condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, las altas vibraciones llevan a la elección de una grasa mecánicamente estable, pues sino es expulsada fuera del mecanismo en un continuo proceso de circulación que causa una rotura mecánica de la base de jabón metálico, destruyéndose la grasa y teniendo un contacto metálico por ruptura de la película lubricante.
IMPORTANCIA DE LA LUBRICACIÓN EN MÁQUINAS.
La vida útil de un equipo depende de una adecuada lubricación.
Para cada elemento o componente existe un lubricante específico: hay que estudiar los factores internos y externos.
Las grasas sintéticas al igual que los aceites no se comportan mejor que los minerales a temperaturas y RPM bajas.
Las grasas y aceites sintéticos tienen mejores prestaciones que las minerales básicas a altas temperaturas y RPM.
La reacción de saponificación es necesaria únicamente para la obtención de las grasas lubricantes, más no de los aceites.
Las grasas están hechas a bases de jabones donde se aloja el aceite. Si bien hay diferentes tipos de jabones, las propiedades antifricción las brinda el aceite que se aloja en ella y los aditivos.
La aditivación mejora las prestaciones de los lubricantes.
Desde que se utilizan detergentes en los aceites, las maquinarias trabajan con menos contaminación en los mecanismos.

ACEITES LUBRICANTES

¿Qué es un lubricante?

Un lubricante es un cuerpo susceptible de reducir el rozamiento cuando se interpone entre dos superficies con movimiento relativo.
Otras funciones del lubricante:
1. Facilitar el movimiento.
2. Reducir el desgaste.
3. Reducir el consumo de energía.
4. Refrigerar los componentes.
5. Transmitir la potencia.
6. Proteger contra la corrosión.
7. Mejorar la estanqueidad.
8. Transmitir el calor.
9. Aislar.
Los lubricantes pueden ser:
Líquidos como el aceite.
Semisólidos como la grasa.
Sólidos como el grafito.
Los orígenes de los lubricantes son de dos tipos: naturales y artificiales.
Dentro de los naturales tenemos:
1. Los aceites vegetales como el de oliva o colza.
2. Animales como el de ballena.
3. Minerales como el petróleo o la hulla.
Dentro de los artificiales:
1. Productos de Síntesis como el aceite sintético, esteres, etc.
2. Siliconas.
Por lo tanto vamos a conocer un poco del aceite mineral como lubricante solamente para poder distinguir cuál es el más adecuado para nuestra máquina.
El aceite que usted compra es pues generalmente de origen mineral, es decir, un destilado del petróleo. De ahora en adelante al decir “aceite” nos referiremos a este.

PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES.

Los aceites lubricantes se distinguen entre si según sus propiedades o según su comportamiento en las máquinas.
Debemos de conocer las propiedades de los aceites lubricantes, para poder determinar cual utilizaremos según la misión que deba desempeñar.
Un buen aceite lubricante, a lo largo del tiempo de su utilización, no debe formar excesivos depósitos de carbón ni tener tendencia a la formación de lodos ni ácidos; tampoco debe congelarse a bajas temperaturas.
Las propiedades más importantes que deben tener los aceites lubricantes son:
COLOR.
Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente transparente el color nos puede dar idea de el grado de pureza o de refino.
DENSIDAD.
La densidad de un aceite lubricante se mide por comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acordó que sería igual a 1 (UNO), a igual temperatura.
Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 15ºC.
VISCOSIDAD.
Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno de sus moléculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesión existente entre estas.
ÍNDICE DE VISCOSIDAD.
Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura.
Siempre que se calienta un aceite, éste se vuelve más fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando el aceite se somete a temperaturas cada vez más bajas, éste se vuelve más espeso o sea su viscosidad aumenta.
UNTUOSIDAD.
La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los aceites a las superficies metálicas a lubricar y se manifiesta cuando el espesor de la película de aceite se reduce al mínimo, sin llegar a la lubricación límite.
PUNTO DE INFLAMACIÓN.
El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama.
PUNTO DE COMBUSTIÓN.
Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación, notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustión.
PUNTO DE CONGELACIÓN.
Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida.
ACIDEZ.
Los diferentes productos terminados, obtenidos del petróleo bruto pueden presentar una reacción ácida o alcalina.
En un aceite lubricante, una reacción ácida excesiva puede ser motivo de un refinado en malas condiciones. A esta acidez se le llama acidez mineral.
ÍNDICE DE BASICIDAD T.B.N.
Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los ácidos formados por la combustión en los motores.
El T.B.N. (total base number) indica la capacidad básica que tiene el aceite. Si analizamos un aceite usado el T.B.N residual nos puede indicar el tiempo (en horas) que podemos prolongar los cambios de aceite en ese motor.
DEMULSIBILIDAD.
Es la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua, ésto es, lo contrario de emulsibilidad.

COMPOSICIÓN.

El aceite que usted compra es un compuesto de dos partes: El aceite base y los aditivos.
ACEITE BASE
Partiendo del petróleo el aceite base se consigue con un proceso de refino, los componentes resinosos o asfálticos son separados del producto, dejando solamente lo que nos interesa del mismo.
Los aceites bases no se usan tal cual salen de la refinería, sino que se terminan en una operación llamada Blending que consiste en mezclar aceites de propiedades conocidas y durante esta operación se le incorporan los aditivos que son los que le confieren las propiedades necesarias según el fin a que se destine el aceite.
A los lubricantes preparados de esta forma se les llama aceites terminados y son los que se encuentran en el mercado a disposición del consumidor.
ADITIVOS
Los aditivos son productos químicos que se añaden al aceite base para aumentar determinadas propiedades útiles o para dar otras que no tienen.
PROPIEDADES GENERALES DE LOS ADITIVOS.
Los aditivos se incorporan a los aceites en muy diversas proporciones, desde partes por millón, hasta el 20% en peso de algunos aceites de motor. Cada aditivo tiene una o varias funciones que cumplir, clasificándose al respecto, como uní o multifuncionales.
Fundamentalmente los aditivos persiguen varios objetivos:
Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenos químicos ocasionados por razón de su entorno o actividad.
Proteger la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes.
Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante o proporcionarle otras nuevas.
FINALIDAD DE LA LUBRICACIÓN.
La acción de lubricar tiene como finalidad conseguir:
•Reducir el rozamiento o resistencias pasivas, al rozamiento.
•Combatir la corrosión y el desgaste.
•Participar en el equilibrio térmico de las máquinas. La energía mecánica perdida por rozamiento es disipada en forma de calor y prácticamente irrecuperable. El lubricante es generalmente el vehículo de eliminación del calor.
•Contribuir a la estanqueidad de gases y líquidos. Con el lubricante se intenta reducir las fugas de compresión y por lo tanto mejorar el rendimiento volumétrico y mecánico.
•Eliminar por circulación las impurezas que puedan acelerar el desgaste o atascar los conductos, y como consecuencia destruir las partes mecánicas lubricadas.
•Reducir vibraciones, choques y ruidos.
•Proteger contra el picado.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES

La diferencia básica entre los aceites no radica en la viscosidad, sino en que los aditivos que contienen son diferentes según las funciones a desempeñar.
Con arreglo a su utilización podemos distinguir tres tipos de aceites:
•Aceites para motores.
•Aceites para transmisiones.
•Aceites para sistemas hidráulicos.
MOTORES
Los aceites lubricantes para motores se clasifican según el combustible empleado, (gasolina, gasóleo o gases licuados del petróleo), por el funcionamiento, (cuatro tiempos o dos tiempos), y por la clase de trabajo o servicios a prestar (suave, medio o duro)
Las clasificaciones más importantes y utilizadas son las siguientes:
S.A.E. (Sociedad de Ingenieros Automotricez).
A.P.I. (Instituto Norteamericano del petróleo).
La clasificación S.A.E. está basada en la viscosidad del aceite a dos temperatura 0ºF y 210ºF, estableciendo ocho grados S.A.E. para los monogrados y seis para los multigrados.
En algunos de los grados aparece detrás del numero S.A.E. la letra "W" (Winter= invierno), que se refiere especialmente a los aceites para clima frío, fijándose la temperatura para la determinación de la viscosidad en 0ºF (-18ºC), mientras que en los números S.A.E. sin letra "W" se aplican a aceites usados en climas semejantes a los de Europa Occidental, basándose en la viscosidad a 210ºF (99ºC).
En la actualidad sólo se utilizan aceites multigrado, que se basan en aceites monogrado tipo W que además incorporan aditivos.
En conclusión, la numeración SAE para estos lubricantes usualmente está compuesta por dos números separados por la letra "W". A diferencia de lo que ocurre con la clasificación API, la viscosidad SAE no indica la calidad del lubricante.
Ejemplo: 10W 40, indican la viscosidad del aceite medida a -18 grados y a 100 grados, en ese orden. Sólo hace referencia a que el producto se comporta en frío como un SAE 10 y en caliente como un SAE 40. Por lo tanto, para una mayor protección en frío se deberá recurrir a un aceite que tenga el primer número lo más bajo posible. Para obtener un mayor grado de protección en caliente, se deberá incorporar un aceite que posea un elevado número para la segunda.

Para establecer un sistema de clasificación según la calidad, la A.P.I ha diseñado una nomenclatura según el tipo de motor al que se le va a aplicar el lubricante. De esta forma, para motores a gasolina se estableció la letra "S" de Spark (bujía en inglés) para relacionar con el principio de ignición por chispa que se utiliza en este tipo de motores, seguida de las letras "A" hasta la "L" para representar la evolución en orden alfabético de los grados de clasificación que se han desarrollado en forma sucesiva, siendo mayores los requerimientos por calidad a medida que progresa la letra del alfabeto. En la siguiente tabla, se puede apreciar la evolución de la clasificación API de los aceites para motores a gasolina.
En cuanto a los aceites para motores diesel, la nomenclatura utiliza la letra "C" de la palabra inglesa Compression por tratarse de aceites para motores cuyo principio de ignición es por compresión y una letra en serie alfabética que representa la evolución del nivel de calidad.

TIPOS DE ADITIVOS UTILIZADOS.

DETERGENTES.
Utilizados en aceites de motores, su papel es químico (neutralizante) y físico-Químico (dispersante).
Actúan como dispersantes de los productos de combustión y neutralizan la formación de acidez corrosiva proveniente de la combustión normal o de la oxidación del azufre del combustible que provoca la formación de anhídrido sulfúrico.
ANTIOXIDANTES DE ALTAS TEMPERATURAS.
Su finalidad consiste en disminuir la oxidación de un aceite y proteger las piezas que están en movimiento (cojinetes) contra la corrosión.
ADITIVOS DE EXTREMA PRESIÓN.
Confieren al aceite propiedades antisoldadura necesarias en la lubricación de engranajes en carter cerrado en los que se desarrollan elevadas presiones, evitando así el gripaje o soldadura por formación de dos películas protectoras que resultan de la liberación de azufre o fósforo del aditivo a consecuencia de la temperatura.
ESPESANTES.
Actúan sobre las curvas de viscosidad a diferente temperatura.
A bajas temperaturas las moléculas de estas substancias se contraen ocupando muy poco volumen y se dispersan por el aceite en forma de minúsculas bolitas dotadas de gran movilidad. Cuando se eleva la temperatura, las moléculas de la mas de aceite aumentan de velocidad y las mencionadas bolitas se agrupan, formando estructuras bastante compactas que se oponen al movimiento molecular del aceite base, lo que se traduce en un aumento de la viscosidad de la mezcla.
ADITIVOS MEJORADORES DEL PUNTO DE CONGELACIÓN.
La creación de estos aditivos se centra en obtener un punto de congelación bajo, para que los aceites fluyan a bajas temperaturas.
El aditivo rodea los microcristales de parafina, evitando la formación de otros mayores y consiguiéndose, por lo tanto, un punto de congelación más bajo.
ANTIESPUMANTES.
Estos productos tienen la propiedad de impedir la formación de una espuma estable cuando el aceite es agitado en contacto con el aire.
El mecanismo de acción de los productos antiespumantes es favorecer la unión de las burbujas de gas y la ruptura de las películas de aceite que las rodean.
MEJORADORES DE LA UNTUOSIDAD.
Dotan al aceite de las propiedades de adherencia a las superficies deslizantes.
Esta propiedad la tenía ya el aceite antes del proceso de refino, pero la pierde durante el mismo.
DISPERSANTES.
Mantiene los residuos procedentes de la combustión sin aglomerarse y sin que se depositen en el motor.
INHIBIDORES DE LA CORROSIÓN.
Protegen los cojinetes y las superficies metálicas contra ataques químicos.
AGENTES ALCALINOS.
Neutralizan los ácidos presentes en el aceite formando sales inertes que previenen la oxidación del propio aceite.
REPELENTES DEL AGUA.
Proveen propiedades al aceite de repelencia del agua.
ESTABILIZANTES DEL COLOR.
Previenen cambios de color o la formación de colores no deseables.
AGENTES DE CONTROL DEL OLOR.
Evitan la formación de olores no deseables o los neutralizan.
BACTERICIDAS.
Previenen y controlan el crecimiento bacteriano atacando a la membrana celular y causándole la muerte.