jueves, 13 de noviembre de 2014

LUBRICANTES

·      ACEITE
Un lubricante es una sustancia que, colocada entre dos piezas móviles, no se degrada, y forma asimismo una película que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones.
Una segunda definición es que el lubricante es una sustancia (gaseosa, líquida o sólida) que reemplaza una fricción entre dos piezas en movimiento relativo por la fricción interna de sus moléculas, que es mucho menor.
En el caso de lubricantes gaseosos se puede considerar una corriente de aire a presión que separe dos piezas en movimiento. En el caso de los líquidos, los más conocidos son los aceites lubricantes que se emplean, por ejemplo, en los motores. Los lubricantes sólidos son, por ejemplo, el disulfuro de molibdeno (MoS2), la mica y el grafito.

·      TIPOS
Existen distintas sustancias lubricantes dependiendo de su composición y presentación:
·         Líquidos
De base (origen) mineral o vegetal. Son necesarios para la lubricación hidrodinámica y son usados comúnmente en la industria, motores y como lubricantes de perforación.
·         Semisólidos
Son las denominadas "Grasas". Su composición puede ser mineral, vegetal y frecuentemente son combinadas con muchos tipos de lubricantes sólidos como el Grafito, Molibdeno o Litio.
·         Sólidos
Es un tipo de material que ofrece mínima resistencia molecular interna por lo que por su composición ofrece óptimas condiciones de lubricación sin necesidad de un aporte lubricante líquido o semisólido. El más común es el Grafito aunque la industria está avanzando en investigación en materiales de origen metálico.

·      DESCRIPCIÓN
El lubricante es una sustancia que introducida entre dos superficies móviles reduce la fricción entre ellas, facilitando el movimiento y reduciendo el desgaste.
El lubricante cumple variadas funciones dentro de una máquina o motor, entre ellas disuelve y transporta al filtro las partículas fruto de la combustión y el desgaste, distribuye la temperatura desde la parte inferior a la superior actuando como un refrigerante, evita la corrosión por óxido en las partes del motor o máquina, evita la condensación de vapor de agua y sella actuando como una junta determinados componentes.
La propiedad del lubricante de reducir la fricción entre partes se conoce como Lubricación y la ciencia que la estudia es la tribología.
Un lubricante se compone de una base, que puede ser mineral o sintética y un conjunto de aditivos que le confieren sus propiedades y determinan sus características.
Cuanto mejor sea la base menos aditivo necesitará, sin embargo se necesita una perfecta comunión entre estos aditivos y la base, pues sin ellos la base tendría unas condiciones de lubricación mínimas.
Los lubricantes se clasifican según su base como:
·         Mineral.
·         Sintético.

SAE
La SAE clasifica los aceites de motor de acuerdo con su viscosidad en:
UNIGRADOS. Los cuales son: SAE 40 y SAE 50.
MULTIGRADOS. Los cuales son: SAE 20W- 40, SAE 20W-50 y SAE 15W-40.






·      ADITIVOS

La base de un lubricante por sí sola no ofrece toda la protección que necesita un motor o componente industrial, por lo que en la fabricación del lubricante se añade un compuesto determinado de aditivos atendiendo a las necesidades del fabricante del motor (Homologación o Nivel autorizado) o al uso al que va a ser destinado el lubricante en cuestión.
Los aditivos usados en el lubricante son:
Antioxidantes: Retrasan el envejecimiento prematuro del lubricante.
Antidesgaste Extrema Presión (EP): Forman una fina película en las paredes a lubricar. Se emplean mucho en lubricación por barboteo (Cajas de cambio y diferenciales)
Antiespumantes: Evitan la oxigenación del lubricante por cavitación reduciendo la tensión superficial y así impiden la formación de burbujas que llevarían aire al circuito de lubricación.
Antiherrumbre: Evita la formación de óxido en las paredes metálicas internas del motor y la condensación de vapor de agua.
Detergentes: Son los encargados de arrancar los depósitos de suciedad fruto de la combustión.
Dispersantes: Son los encargados de transportar la suciedad arrancada por los aditivos detergentes hasta el filtro o cárter del motor.
Espesantes: Es un compuesto de polímeros que por acción de la temperatura aumentan de tamaño aumentando la viscosidad del lubricante para que siga proporcionando una presión constante de lubricación.
Diluyentes: Es un aditivo que reduce los microcristales de cera para que fluya el lubricante a bajas temperaturas.







·      PROPIEDADES FÍSICAS DEL ACEITE.
Los lubricantes están definidos por una serie de características, algunas de las cuales se utilizan para clasificar los aceites o grasas. Dada la naturaleza de los distintos tipos de lubricantes no todas las características son aplicables a todos ellos.

Color  o fluorescencia
Actualmente el color del aceite dice muy poco acerca de sus características, ya que es fácilmente modificable con aditivos. No obstante, hasta hace pocos años, se le daba gran importancia como indicativo del grado de refino, y la florescencia era indicativo del origen del crudo (aceites minerales).
El procedimiento para determinar el color de un aceite es el ASTM-D-1500. En el que se compara el color del aceite con una serie de vidrios patrón de distintos colores, ordenados en sentido creciente de 0 a 8. Pero para aceites muy claros, tales como los aceites aislantes, aceites blancos técnicos, etc, la escala ASTM no puede establecer diferencias y es preciso usar otros métodos. El colorímetro Saybolt establece una escala que va desde el -16 para el color blanco amarillento hasta +30 para el blanco no diferenciable con el agua.
En los aceites en servicio, el cambio del color puede alertar sobre deterioros, contaminación, etc.

Densidad
La densidad es la razón entre el peso de un volumen dado de aceite y un volumen igual de agua.
La densidad está relacionada con la naturaleza del crudo de origen y el grado de refino.
En ocasiones, se usan otras características para definir el aceite en lugar de su densidad, aunque están directamente relacionadas con ella.
La gravedad específica se define como la relación entre un cierto volumen de producto y el mismo volumen de agua destilada a 4ºC.
En Estados Unidos suele usarse la gravedad API. Esta es una escala gravitatoria que expresa la gravedad o densidad del aceite, medida en grados API.

En Estados Unidos la temperatura estándar para el agua y el aceite es de 60ºF. En otros países la temperatura es de 15ºC (59ºF) para el aceite y 4ºC para el agua, si bien en algunos casos so utilizan 15ºC para el agua y el aceite.

La densidad es la razón entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen igual de agua.
Viscosidad
La viscosidad es una de las propiedades más importantes de un lubricante. De hecho, buena parte de los sistemas de clasificación de los aceites están basados en esta propiedad.
La viscosidad se define como la resistencia de un líquido a fluir. Esta resistencia es provocada por las fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido. El esfuerzo necesario para hacer fluir el líquido (esfuerzo de desplazamiento) estará en función de esta resistencia. Los fluidos con alta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo hacen con facilidad.
La viscosidad se ve afectada por las condiciones ambientales, especialmente por la temperatura y la presión, y por la presencia de aditivos modificadores de la misma, que varían la composición y estructura del aceite.
La fricción entre moléculas genera calor; la cantidad de calor generado está en función de la viscosidad. Esto también afecta a la capacidad sellante del aceite y a su consumo.
La viscosidad también tiene que ver con la facilidad para ponerse en marcha de las máquinas, particularmente cuando operan en temperaturas bajas. El funcionamiento óptimo de una máquina depende en buena medida del uso del aceite con la viscosidad adecuada para la temperatura ambiente.
Además es uno de los factures que afecta a la formación de la capa de lubricación.
Viscosidad dinámica o absoluta
Los términos viscosidad absoluta y viscosidad dinámica se usan intercambiablemente con es de viscosidad para distinguirla de la viscosidad cinemático comercial.
Se define, como ya hemos dicho como la resistencia de un líquido a fluir.
Matemáticamente se expresa como la relación entre el esfuerzo aplicado para mover una capa de aceite (tensión de corte) y el grado de desplazamiento conseguido.
El concepto de viscosidad puede entenderse con ayuda de la figura:

La figura representa dos placas, una fija y otra móvil, separadas una distancia D. La placa móvil se mueve con velocidad constante V. El aceite adherido a la placa se mueve a la misma velocidad que ella. Entre ambas placas vemos que las capas de aceite situadas entre las dos placas se mueven a velocidad inversamente proporcional a su separación de la placa móvil. Para vencer la fricción entre placas será necesario aplicar una fuerza F. Dado que la fricción entre capas está relacionada con la viscosidad, Newton demostró que la fuerza F es una medida de la fricción interna del fluido, siendo proporcional a la superficie de la placa móvil S y al gradiente de velocidad V/D:

En el cual h (eta) es el coeficiente de viscosidad absoluta y V/D es el gradiente de velocidad o grado de desplazamiento.
Por tanto la viscosidad absoluta queda definida como:

Podemos ver así que la viscosidad de un fluido se puede determinar conociendo la fuerza necesaria para vencer la resistencia del fluido en una capa de dimensiones conocidas.
Viscosidad cinemática  o comercial
La viscosidad cinemática se define como la resistencia a fluir de un fluido bajo la acción de la gravedad.
En el interior de un fluido, dentro de un recipiente, la presión hidrostática 
(La presión debida al peso del fluido) está en función de la densidad.
Por otra parte, el tiempo que tarda en fluir un volumen dado de fluido es proporcional a su viscosidad dinámica.
Podemos expresar la viscosidad cinemática como:

Donde n es el coeficiente de viscosidad dinámica y d la densidad, todo ello medido a la misma temperatura.
La gravedad específica puede aplicarse en la expresión anterior en lugar de la densidad.
Por lo dicho anteriormente, la viscosidad cinemática puede definirse como el tiempo requerido por un volumen dado de fluido en fluir a través de un tubo capilar por acción de la gravedad
Viscosidad aparente
La viscosidad aparente es la viscosidad de un fluido en unas determinadas condiciones de temperatura y agitación (no normalizadas).
La viscosidad aparente no depende de las características del fluido, sino de las condiciones ambientales, y por tanto variará según las condiciones.
Factores que afectan a la viscosidad
Aunque en la mayor parte de los casos sería deseable que la viscosidad de un lubricante permaneciese constante, ésta se ve afectada por las condiciones ambientales, como ya hemos dicho. Para evitarlo se usan aditivos, llamados mejoradores del índice de viscosidad.
Efecto de la temperatura
En termodinámica la temperatura y la cantidad de movimiento de las moléculas se consideran equivalentes. Cuando aumenta la temperatura de cualquier sustancia (especialmente en líquidos y gases) sus moléculas adquieren mayor movilidad y su cohesión disminuye, al igual que disminuye la acción de las fuerzas intermoleculares.
Por ello, la viscosidad varía con la temperatura, aumentando cuando baja la temperatura y disminuyendo cuando se incrementa.
Efecto de la velocidad de corte
No todos los fluidos responden igual a variación de la velocidad de corte. Debido a su naturaleza, la mayoría de los fluidos no varían su viscosidad al variar la velocidad de corte. Son los llamados fluidos newtonianos. En estos, el grado de desplazamiento de las capas de líquido es proporcional a la fuerza que se aplica Ejemplo de ello son los aceites monogrado.


Los fluidos en los que no se cumple esta condición son llamados no-newtonianos, y dentro de ellos podemos establecer varios tipos:
Fluidos plásticos o de Bingham: Estos fluidos no fluyen mientras que la fuerza que se les aplica no supere un cierto nivel (umbral). Una vez rebasado dicho umbral, el desplazamiento conseguido es proporcional a la fuerza aplicada. Este es el caso de los aceites multigrado.


Fluidos pseudoplásticos: En estos no aparece ningún umbral, pero el desplazamiento conseguido no es proporcional a la fuerza, sino que aumenta en una proporción mucho mayor.

Fluidos dilatantes: En estos la viscosidad aumenta al aumentar la fuerza aplicada. Es como si el fluido fuera frenándose al aplicar la fuerza.

Fluidos tixotrópicos: En estos la viscosidad va disminuyendo al aplicar una fuerza y acto seguido vuelve a aumentar al cesar la fuerza. El efecto contrario se conoce como reopexia. Las variaciones tixotrópicas son debidas a la destrucción de los enlaces intermoleculares a causa del corte, y a su reconstrucción progresiva al cesar este. Como por ejemplo en la grasa.

·         PROPIEDADES QUÍMICAS DEL ACEITE
Los aceites, así como las grasas, son triglicéridos de glicerol4 (también llamado glicerina, 1, 2, 3 propanotriol o sólo propanotriol). El glicerol es capaz de enlazar tres radicales de ácidos grasos llamados carboxilatos. Dichos radicales grasos por lo general son distintos entre sí; pueden ser saturados o insaturados. La molécula se llama triacilglicérido o triacilglicerol.
Los radicales grasos pueden ser desde 12 carbonos de cadena hasta 22 y 24 carbonos de extensión de cadena. Existen en la naturaleza al menos 50 ácidos grasos.
Algunos radicales grasos característicos provienen de alguno de los siguientes ácidos grasos:
C18:2
C18:3
C18:1
C16:1
Estos ácidos son los llamados ácidos grasos insaturados o ácidos grasos esenciales, llamados así porque el organismo humano no es capaz de sintetizarlos por sí mismo, y es necesario por tanto ingerirlos en los alimentos.
Los ácidos grasos saturados son los siguientes:
C18:0
C16:0
Para el caso de los aceites los carboxilatos contienen insaturados o enlaces dieno o trieno, que le dan la característica líquida a temperatura ambiente. Los aceites son mezclas de triglicéridos cuya composición les da características particulares.


Los aceites insaturados como los casos ya expuestos, son susceptibles de ser hidrogenados para producir mantecas hidrogenadas industriales de determinado grado de insaturación o índice de yodo, que se destinan para margarinas y mantecas de repostería.
Son aceites de gran importancia los omega 3 y los omega 6, que son poliinsaturados, muy abundantes en peces de aguas heladas.

·      ACEITES PARA MOTORES A GASOLINA

ACEITES DE MOTOR SEMISINTÉTICOS 
Se trata de aceites minerales con componentes sintéticos. Mejoran las propiedades de arranque en frío, mantienen el motor limpio y ofrecen una excelente protección antidesgaste. Viscosidad típica: 10W-40, 5W-40. 

ACEITES DE MOTOR SINTÉTICOS
Los aceites básicos sintéticos constituyen la base para aceites de motor con un rendimiento especialmente alto. Los aceites de motor sintéticos se pueden utilizar en motores de gasolina o diésel y ofrecen una protección antidesgaste óptima, una muy buena distribución de aceite en el arranque en frío, propiedades antifricción y una excelente limpieza del motor. Con frecuencia cumplen los estándares de calidad más altos de API, ACEA y aprobaciones de empresas. Son especialmente adecuados para cambios de aceite prolongados.
Viscosidad típica: 0W-30, 0W-40, 5W-40. 

·      ACEITES PARA MOTORES DIESEL.

Actualmente, las exigencias más altas en cuanto a motores diésel de turismos y motores turbodiésel se recogen en la clasificación ACEA B3 o B4. Estas exigencias son idóneas incluso para motores diésel atmosféricos o con turbocompresión con y sin refrigeración del aire de admisión. Solamente los aceites de motor de alto rendimiento cumplen estas exigencias.

SISTEMA ELÉCTRICO  DEL VEHÍCULO

·         Hacer partir el auto con el motor de arranque
·         Dar energía al sistema de chispa
·         Dar energía eléctrica a las luces, bocina y los distintos accesorios


La electricidad del auto con el motor apagado proviene de la batería y con el motor prendido del alternador, es decir que el giro del motor produce electricidad suficiente para todos los sistemas aunque la batería esté completamente descargada (por eso muchos autos funcionan empujando). Por otro lado mientras el motor gira el generador está recargando la batería constantemente. La batería se descarga solo al momento de arrancar el auto (y se descarga bastante porque la fuerza necesaria para hacer girar el motor apagado no es poca) o cuando estamos escuchando música o algo con el motor apagado.

La batería

Es un acumulador de carga eléctrica, normalmente son de 12 volts y traen 6 "vasos" cada uno de los cuales genera 2 volt. Por dentro tiene placas de plomo sumergidas en una mezcla de agua con ácido sulfúrico. Las baterías son de distinta "capacidad" según en tamaño del vehículo o la cantidad de accesorios eléctricos que tenga. La capacidad tiene que ver más que nada con el tamaño del motor: los motores grandes son más pesados para hacerlos girar y requieren baterías más grandes. Las capacidades típicas son de 40, 60 y 90 Amperes/hora.

Si colocamos una batería de mayor capacidad a un auto chico no pasa nada malo, al contrario es mejor tener siempre una un poco mayor que la recomendada. Al comprar una batería pueden vendernos una "instantánea" que ya esté cargada y lista para usar o bien una seca, que tiene que ser llenada con los líquidos, esta última opción es mucho mejor pues las instantáneas tienen un ciclo de vida y fácilmente nos pueden vender una que ya este expirada, no hay como saberlo, solo que durará mucho menos. Por su capacidad las baterías pueden producir grandes chispas en caso de cortocircuito (juntar el positivo y negativo) así es que hay que tratarlas con cuidado al momento de conectar y desconectar pues también emiten gases inflamables.

La batería se prueba con un "densímetro", normalmente lo hacen gratis en los servicios eléctricos; si el densímetro flota en la parte verde o amarilla, la batería está Ok, si la batería se descarga puede ser que esté mala o bien que el sistema que la recarga (alternador, etc.) esté fallando. En los servicios eléctricos hacen gratis las pruebas de carga. Una batería cargada debe tener 13 volts aproximadamente y con el motor andando debe recibir unos 14.5 volts que no deben bajar al prender las luces ni subir al acelerar.

Las cajas de fusibles

Los autos traen por lo general una caja de fusibles adentro para los accesorios, luces, etc. y otra en la caja del motor para los fusibles principales. Los fusibles son seguros que se queman cuando hay algún cortocircuito, así es que es lo primero que hay que revisar en caso de un problema eléctrico, se pueden probar fácilmente sacándolos y haciendo un puente con un destornillador o cualquier conductor: si el aparato funciona con el puente es que se quemó el fusible, si al cambiarlo por otro se vuelve a quemar es que hay un cortocircuito.

El alternador

Es un aparato que genera corriente cuando el motor está girando, da vuelta gracias a una correa que normalmente se usa también para que de vuelta la bomba de agua, cuando esta correa se rompe o se afloja (tiene una tuerca para tensarla) el alternador deja de cargar. Otros problemas comunes del alternador son que no reciba voltaje de campo desde la batería (fusible quemado, mala conexión, etc.), que tenga los carbones gastados, la placa de diodos quemada o el inducido quemado.

El regulador

En la mayoría de los autos modernos viene incorporado dentro del alternador y es un chip, no hay nada que hacer. En los autos antiguos es una caja separada con relés (interruptores de electroimán), su función es mantener parejo el voltaje entregado por el alternador en unos 14 volts. Cuando el motor acelera el alternador produce mucho voltaje (17 o 18 volts), la caja reguladora debe cortarlo a 14 volts, cuando prendemos las luces o accesorios baja el voltaje del alternador porque se consume más corriente, la caja reguladora entonces debe dejar pasar más corriente para que se mantenga en 14 v. Un regulador en mal estado se nota porque las luces suben al acelerar, normalmente después de un tiempo de andar así se quema el inducido o la placa de diodos del alternador.

El motor de arranque

Ya lo vimos al principio del manual, es un motor eléctrico con un piñón que se engancha y desengancha del volante del motor (llamado popularmente "el bendix"), se trata de un motor de bastante fuerza y que consume mucha corriente, las fallas típicas son:


Béndix quemado, carbones gastados, inducido quemado, fallas en los bujes. Cuando el motor del auto no enciende  y damos arranque muchas veces seguidas y muy largo, el motor de arranque sufre un enorme desgaste y recalentamiento que produce a la larga cualquiera de estas fallas.

Luces y accesorios


Las luces y accesorios llevan un complicado circuito con grandes chorizos de cables, generalmente pasan por caja de fusibles, interruptores y relés. Los accesorios más comunes son: limpiaparabrisas, calentador de vidrios, radio, luces interiores, encendedor, luces de tablero, etc.