Lubricantes: Tipos, Propiedades y Ciclos de Combustión

Lubricantes

El lubricante es una mezcla de un aceite base al que se añaden aditivos que mejoran sus cualidades y prestaciones. Los productos que se aplican para la fabricación de lubricantes son los denominados aceites base y pueden ser:

  • Minerales: obtenidos directamente del petróleo y son los de uso más extendido.
  • Sintéticos: fabricados con bases que provienen de transformaciones complejas o síntesis.
  • Semisintéticos: mezcla de los dos anteriores.

Aditivos

Los aditivos más importantes son:

  • Antioxidante
  • Antiherrumbre
  • Detergente
  • Dispersante
  • Mejorador del índice de viscosidad
  • Depresor de la congelación
  • Antidesgaste

Contaminantes

Tipos de contaminantes:

  • Agua, suciedad: polvo, materias extrañas, óxidos, cascarillas de soldaduras, arenas de fundición, partículas de desgaste de los cojinetes, cilindros y otros mecanismos metálicos, pintura, etc.
  • Compuestos carbonosos y barros: que vienen del aceite lubricante y de las combustiones incompletas.

Equipos de Filtración

  1. Por simple decantación de los contaminantes en condiciones estáticas.
  2. Por separación centrífuga.
  3. Mediante filtros mecánicos de malla fina o gruesa.
  4. Por productos solventes o filtros solventes.
  5. Por filtros químicamente activos.

Película de Lubricación Fluida

Factores que afectan al establecimiento de una película de lubricación fluida:

  • La viscosidad
  • La velocidad de rotación o deslizamiento
  • La carga sobre los cojinetes
  • La finura del acabado superficial
  • El aprovisionamiento del aceite
  • Debe existir convergencia entre las piezas fijas y móviles.

Propiedades del Aceite

Viscosidad

Es la propiedad más importante de un lubricante. Es la resistencia a fluir, que se define como la fuerza necesaria para mover una superficie plana de 1 cm2 sobre otra superficie plana a una velocidad de 1 cm/s cuando las dos están separadas por una capa de 1 cm de grosor.

Índice de Viscosidad

En todos los líquidos la viscosidad cambia con la temperatura. En los aceites lubricantes la característica viscosidad/temperatura se define como el índice de viscosidad.

Oxidación

Todos los aceites reaccionan químicamente con el oxígeno, se oxidan, pero la velocidad de oxidación puede cambiar. Los aceites parafínicos bien refinados se oxidan lentamente, los nafténicos si están bien refinados y completamente saturados son bastante resistentes. La velocidad de oxidación también depende de la temperatura a la que se somete, del grado de contacto con el oxígeno y de la presencia de ciertos metales como el cobre. La oxidación puede ser más lenta aplicando antioxidantes.

Punto de Fluencia y de Turbulencia

Al disminuir la temperatura de un aceite se aumenta su viscosidad y si esta temperatura se disminuye lo bastante el aceite se solidifica o semisolidifica, no pudiendo ser vertido. Esta temperatura es la que se toma como base para determinar los puntos de fluencia y turbulencia de un aceite.

Puntos de Inflamación y Combustión

El punto de inflamación de un producto del petróleo es la temperatura a la que debe calentarse, bajo condiciones prescritas, para que desprenda el vapor suficiente para formar con el aire una mezcla inflamable al contacto con una llama. El punto de combustión es más alto y el más realista, es la temperatura a la cual los vapores formados arden al contacto con una llama, más o menos a los 50 grados C superior a la temperatura de inflamación.

Valor de Neutralización

Es su capacidad para reaccionar con un reactivo básico.

Ensayos de Corrosión

Deben llevar buenos inhibidores de corrosión y dependiendo de sus aplicaciones, con mayor exigencia como los aceites de turbinas.

Formación de Espumas

Es un inconveniente para engranajes y en otros sistemas de circulación de aceite y pueden causar cavitación en las bombas.

Características

  • Color
  • Viscosidad
  • Índice de viscosidad
  • Densidad
  • Punto de inflamación
  • Punto de combustión
  • Punto de congelación
  • Extrema presión
  • Aeromulsión
  • Desemulsión
  • TBN

Evoluciones de Gases

Evolución Isobárica (Presión Constante)

Se rige por la ley de Gay-Lussac y dice que para un gas perfecto y a presión constante, los volúmenes son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

Evolución Isotérmica (Temperatura Constante)

Esta evolución se rige por la ley de Boyle-Mariotte y dice que para un gas perfecto y a temperatura constante, los volúmenes son inversamente proporcionales a sus presiones.

Evolución Adiabática (Calor Constante/Entropía Constante)

Se rige por la ley de Poisson-Laplace y dice que para una evolución adiabática, los volúmenes son inversamente proporcionales a la raíz del índice k de las presiones y así mismo los volúmenes son inversamente proporcionales a la raíz del índice k-1 de las temperaturas absolutas.

Ciclo Diésel

Ciclo Diésel Teórico

  1. Se comprime aire puro.
  2. Su calor específico es constante.
  3. Compresión y expansión son adiabáticas.
  4. Combustión a presión constante.
  5. Los gases se expansionan hasta llegar al mismo volumen que cuando fueron aspirados.
  6. Las válvulas de aspiración y descarga no producen estrangulamiento.

Ciclo Diésel Práctico

  1. El fluido comprimido no es aire puro.
  2. Es un mismo gas, el calor específico no es constante, sino que varía con la temperatura.
  3. Compresión y expansión no son adiabáticas (se produce transmisión de calor, cilindros, camisas, pistón, hacia el sistema de refrigeración).
  4. La combustión no es a presión constante, porque algunas partículas se queman durante el primer tramo de la expansión, debido al corto tiempo del escape hay que abrir antes la válvula de escape antes del PMI (porque si la abrimos antes, varía el volumen).
  5. Las válvulas producen estrangulamientos.