Análisis de Aceites Lubricantes

CONTROL DE CALIDAD Y ANLISIS DE LOS ACEITES LUBRICANTES TRIBOLOGA

JAVIER FRANCISCO FERNNDEZ RODRGUEZ

Profesor LUIS EDUARDO BENTEZ HERNANDEZ

Ingeniero Mecnico, MBA Profesor Titular, Maestro Universitario

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA Y MECATRONICA BOGOTA D.C.

2008

CONTENIDO 1. TOMA DE MUESTRAS DE ACEITE

1.1 Recomendaciones generales 1.2 Procedimiento para la toma de la muestra de aceite

1.2.1 Punto de toma de la muestra de aceite 1.2.1.1 Sistema de lubricacin por salpique 1.2.1.2 Sistema de lubricacin por circulacin 1.2.1.3 Sistema por presin de aceite en la succin y en la descarga

1.2.2 Procedimiento 1.2.2.1 Limpieza del punto de toma de la muestra de aceite 1.2.2.2 Frasco para tomar la muestra de aceite 1.2.2.3 Identificacin de la muestra de aceite 1.2.2.4 Procedimiento para la toma de la muestra de aceite

1.3 Observaciones 2. ANLISIS Y CONTROL DE CALIDAD EN LOS LUBRICANTES

2.1 Normas ASTM y otras pruebas de laboratorio 2.1.1 Gravedad especfica y API en productos del petrleo (ASTM D287) 2.1.2 Viscosidad (ASTM D 445 y ASTM D 1745) 2.1.3 Viscosidad (ASTM D 88) 2.1.4 ndice de viscosidad (ASTM D 2270) 2.1.5 Color (ASTM D 1500) 2.1.6 Punto de inflamacin y combustin (ASTM D 92 ASTM D 93) 2.1.7 Punto de nebulosidad Y fluidez (ASTM D 97) 2.1.8 Residuo de carbn (ASTM D 189 ASTM D 524) 2.1.9 Nmero de neutralizacin (ASTM D 974 ASTM D 664) 2.1.10 Nmero bsico total TBN (ASTM D 664 y D 2896) 2.1.11 Insolubles en pentano y benceno (ASTM D 893) 2.1.12 Tensin interfacial (ASTM D971) 2.1.13 Dilucin por combustible (ASTM D 322) 2.1.14 Demulsibilidad (ASTM D 1401 y D 2711) 2.1.15 Caractersticas Antiespumantes (ASTM D892) 2.1.16 Aeroemulsin (DIN 5381) 2.1.17 Agua en productos del petrleo (ASTM D 95 y D 96) 2.1.18 Corrosin en lmina de cobre (ASTM D 130) 2.1.19 Herrumbre (ASTM D665) 2.1.20 Contenido de cenizas (ASTM D 482 ASTM D 874) 2.1.21 Punto de anilina (ASTM D 611) 2.1.22 Resistencia Dielctrica (ASTM D877 Y D1816) 2.1.23 Estabilidad a la oxidacin (ASTM D 943) o TOST (Turbine Oxidation Stability Test) 2.1.24 Estabilidad a la oxidacin por bomba rotativa (ASTM D 2272) 2.1.25 Estabilidad a la oxidacin (ASTM D 942) 2.1.26 Contenido del inhibidor de oxidacin (ASTM D 2668) 2.1.27 Formacin de lodo (barro acido) (ASTM D 1313) 2.1.28 Azufre en productos del petrleo (ASTM D 129)

2.1.29 Azufre corrosivo (ASTM D 1275) 2.1.30 Contenido de cloro (ASTM D 808 - ASTM D 1317) 2.1.31 Prueba cualitativa de la mancha para aceites detergentes 2.1.32 Prueba de desgaste para lubricantes

2.1.32.1 Prueba de desgaste con cuatro esferas (ASTM D2266) Prueba de presin EP con cuatro esferas (ASTM D2596)

2.1.32.2 Prueba timken de extrema presin Aceites Lubricantes: (ASTM D 2782) Grasas Lubricantes: (ASTM D2509)

2.1.32.3 Prueba FZG (DIN 51354) 2.1.32.4 Pruebas ALMEN 2.1.32.5 Prueba SAE 2.1.32.6 Prueba FALEX 2.1.32.7 Ensayo de bomba hidrulica (VICKERS)

2.1.33 Penetracin en grasas lubricantes (ASTM D217) 2.1.34 Punto de goteo de la grasa (ASTM D 566 y ASTM D 2265) 2.1.35 Desintegracin de la grasa por la accin del agua (MIL-6-16908-2) 2.1.36 Estabilidad mecnica o al laminado (ASTM D 1813) 2.1.37 Separacin del aceite (ASTM D 1742) 2.1.38 Destilacin de productos del petrleo (ASTM D86) 2.1.39 Presin de vapor red (ASTM D 323) 2.1.40 Goma en la gasolina (ASTM D 381) 2.1.41 Calor de combustin (ASTM D240)

2.2 Espectrometra de absorcin atmica 2.2.1 Principios de funcionamiento 2.2.2 Anlisis espectrogrfico de aceites para motor 2.2.3 Mtales que se analizan en un aceite para motor 2.2.4 Concentracin Permisible De Los Diferentes Elementos Metlicos 2.2.5 Espectrografa de absorcin atmica en aceites industriales

2.3 Anlisis de los aditivos del aceite 2.4 Anlisis infrarrojo diferencial (DIR) 2.5 Anlisis por ferrografa

2.5.1 Ferrografa Directa (Conteo de Partculas) 2.5.2 Ferrografa Analtica

2.5.2.1 Preparacin del Ferrograma 2.5.2.2 Identificacin de Partculas 2.5.2.3 Composicin de partculas

2.5.3 Componentes del equipo de ferrografa 2.6 Ejemplo de aplicacin

Tabla A1 Pruebas de laboratorio al aceite usado de acuerdo con el tipo de mecanismo Tabla A2 Valores mximos mnimos permisibles para las diferentes pruebas de laboratorio Tabla A3 Anlisis de aceites usados Lmites condenatorios Tabla A4 Lista de problemas en motores Basada en anlisis de aceite usado Tabla A5 Lmites de advertencia en aceites industriales Usados Tabla A6 Lista de problemas en equipo industrial Basada en anlisis de aceite usado Referencias

1. TOMA DE MUESTRAS DE ACEITE

1.1 Recomendaciones generales Las muestras de aceites usados que van a ser utilizadas se deben tomar recin detenido el mecanismo, con el fin de que todas las impurezas se hallen en suspensin en el aceite. Nunca se debe tomar la muestra del fondo del depsito o del filtro porque en estas partes se encuentra la mayor concentracin de impurezas, de las cuales muchas no recirculan con el aceite. Cuando se toman muestras peridicas se recomienda instalar un niple con vlvula para tomar la muestra. Se debe tomar la muestra a la misma hora del da y cuando la mquina est sometida a las condiciones ms crticas de operacin. La primera muestra de aceite no se debe tener en cuenta, porque se estara analizando el aceite acumulado en esa seccin de la tubera. Se debe enviar al laboratorio al menos 0.5 litros sin importar el tipo de aceite, excepto cuando se realiza la prueba de herrumbre, que necesita 0.5 litros ms. Los aceites para transformadores y turbinas se deben almacenar en botellas de color oscuro (son sensibles a la luz). El envase utilizado para guardar la muestra debe estar completamente limpio y contar con una tapa hermtica, puede ser de vidrio o plstico duro, que no pueda ser deteriorado por el aceite. Los recipientes para las muestras deben ir debidamente marcados para su completa identificacin. Los anlisis de laboratorio son importantes para el mantenimiento, siempre y cuando se sepan interpretar los resultados, poco o nada se gana si en el momento de obtener los resultados el usuario no tiene los conceptos para interpretar y correlacionar las pruebas. El xito de un aceite nuevo o usado no depende solamente de saber realizar las pruebas e interpretar los resultados obtenidos, sino tambin conocer cuales se deben efectuar. 1.2 Procedimiento para la toma de la muestra de aceite Con el fin de que los resultados de los anlisis de laboratorio, ya sea cualitativos cuantitativos, que se le efecten a una muestra de aceite usado sean lo ms precisos posibles, es necesario que la toma de la muestra de aceite se lleve a cabo siguiendo los procedimientos que se han establecido para ello. Unos de los aspectos ms importantes que es necesario tener en cuenta es que el aceite que se va a analizar si sea representativo del aceite que realmente est circulando dentro del equipo rotativo y que este aceite no se haya contaminado con agentes externos al equipo rotativo en el momento de tomar la muestra de aceite.

1.2.1 Punto de toma de la muestra de aceite La seleccin del punto correcto donde se debe tomar la muestra de aceite es de vital importancia, ya que si se toma en cualquier lugar, es factible que los resultados no sean representativos de la condicin real del aceite. El punto de la toma de la muestra de aceite depende del sistema de lubricacin del equipo rotativo al cual se le va a tomar la muestra de aceite, en este caso se van a considerar los sistemas de lubricacin ms comunes como el de salpique, circulacin y por presin de aceite en la succin y en la descarga como en el caso de los sistemas hidrulicos. 1.2.1.1 Sistema de lubricacin por salpique Se entiende por sistema de lubricacin por salpique, aquellos sistemas en los cuales el aceite es salpicado por el mismo mecanismo que est lubricando por elementos asociados con l. En este caso se tienen sistemas tales como el de salpique por engranajes, por anillo, por cadena, por disco, por cangilones, etc. Punto de la toma de la muestra de aceite Los siguientes son los puntos en los cuales se puede tomar la muestra de aceite:

- Punto de muestreo No1: est localizado en el punto ms bajo de la carcaza del equipo rotativo, y coincide con el punto por el cual se drena el aceite cuando se cambia. La mayora de los equipos rotativos, en este punto, en lugar de vlvula cuentan es con un tapn de drenaje, por lo que es necesario reemplazar el tapn, por una vlvula de media vuelta y a sta por seguridad, se le vuelve a colocar el tapn. Estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304, de un dimetro igual al del tapn de drenaje conque viene el equipo rotativo, el cual por lo regular es de de 1.

- Punto de muestreo No2: est constituido por una vlvula localizada en la carcaza y en un punto ubicado en la mitad de la altura del nivel de aceite. Por lo regular los equipos rotativos no cuentan con esta vlvula por lo que es necesario en un mantenimiento que se le haga, perforarle lateralmente en el carter en el depsito de aceite, y a la altura que se especific, un orificio de 3/8, hacerle rosca y colocar un niple, una vlvula de media vuelta, un niple, codo de 90, un niple y un tapn hembra. Todos estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304. Si el equipo rotativo no cuenta con esta vlvula y mientras se le instala se puede utilizar para la toma de la muestra de aceite el Punto de muestreo No1, siguiendo el procedimiento recomendado.

- Vampiro tomador de muestra manual: este elemento permite tomar la muestra de aceite a travs del tubo de llenado y con el equipo rotativo en operacin. La imprecisin que se presenta al tomar la muestra de aceite con el vampiro es que la manguera de succin al introducirla en el carter del equipo rotativo no permite garantizar que el punto en el cual se toma la muestra de aceite es el correcto, por lo que puede presentar cierto margen de error.

1.2.1.2 Sistema de lubricacin por circulacin

Se entiende por sistema de lubricacin por circulacin, aquellos sistemas en los cuales el aceite es succionado y descargado a un circuito de lubricacin mediante una bomba de engranajes, de desplazamiento positivo. En este caso el sistema de lubricacin est constituido por un depsito de aceite (carter) integrado al equipo rotativo, independiente de l, por una bomba de desplazamiento positivo, un filtro, un enfriador de aceite, instrumentos y tuberas de circulacin y de retorno de aceite. Punto de la toma de la muestra de aceite Los siguientes son los puntos en los cuales se deben tomar las muestras de aceite:

- Punto de muestreo No1: est constituido por una vlvula localizada en el carter en el depsito de aceite y en un punto ubicado en la mitad de la altura del nivel de aceite. Por lo regular los equipos rotativos no cuentan con esta vlvula por lo que es necesario en un mantenimiento que se le haga, perforarle lateralmente en el carter en el depsito de aceite, y a la altura que se especific, un orificio de 3/8, roscarlo y colocar un niple, una vlvula de media vuelta, un niple, codo de 90, un niple y un tapn hembra. Todos estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304. Si el equipo rotativo no cuenta con esta vlvula y mientras se le instala se puede utilizar para la toma de la muestra de aceite la vlvula de drenaje, ubicada en el drenaje de aceite siguiendo el procedimiento recomendado.

- Punto de muestreo No2: est localizado antes del filtro de aceite e inmediatamente despus de un codo de 90. En este caso se puede instalar una Tee en la tubera de entrada al filtro, con una reduccin de 3/8 (en caso de que la tubera sea de un dimetro mayor), un niple, una vlvula de media vuelta, un niple y un tapn hembra. Si no es factible instalar la Tee, se puede soldar un niple de 3/8 directamente en la tubera del sistema de lubricacin. Estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304.

- Punto de muestreo No3: est localizado despus del filtro de aceite e inmediatamente despus de un codo de 90. En este caso se puede instalar una Tee en la tubera de salida del filtro, con una reduccin de 3/8 (en caso de que la tubera sea de un dimetro mayor), un niple, una vlvula de media vuelta, un niple y un tapn hembra. Si no es factible instalar la Tee, se puede soldar un niple de 3/8 directamente en la tubera del sistema de lubricacin. Estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304.

En este caso se toma una muestra de aceite en los tres puntos de muestreo, las cuales permiten determinar lo siguiente:

- Los Puntos de muestreo No1 y No2, permiten corroborar la tendencia al desgaste de los mecanismos lubricados y con cualquiera de las dos determinar el estado fsico-qumico del aceite. Las dos muestras de aceite tomadas, en cuanto a la tendencia al desgaste son excluyentes, sea que se toma el valor donde el contenido de metales sea mayor. Si el contenido de metales siempre es mayor en una de las muestras de aceite tomadas se toma este Punto de muestreo como el punto en el cual siempre se va a tener en cuenta para el anlisis del contenido de metales.

- Los Puntos de muestreo No2 y No3 permiten analizar la eficiencia del filtro al hacerles Conteo de Partculas segn la Norma ISO 4406.

1.2.1.3 Sistema por presin de aceite en la succin y en la descarga Se entiende por sistemas por presin de aceite en la succin y en la descarga, aquellos en los cuales el aceite circula por un sistema de tuberas, hace un trabajo y retorna de nuevo a una presin determinada al depsito de aceite. En este caso el aceite se utiliza ms como un fluido hidrulico que como un aceite lubricante. Punto de la toma de la muestra de aceite Los siguientes son los puntos en los cuales se debe tomar la muestra de aceite:

- Punto de muestreo No1: est localizado antes del filtro de aceite e inmediatamente despus de un codo de 90. En este caso se puede instalar una Tee en la tubera de entrada al filtro, con una reduccin de 3/8 (en caso de que la tubera sea de un dimetro mayor), un niple, una vlvula de media vuelta, un niple y un tapn hembra. Si no es factible instalar la Tee, se puede soldar un niple de 3/8 directamente en la tubera del sistema de lubricacin. Estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304.

- Punto de muestreo No2: est localizado despus del filtro de aceite e inmediatamente despus de un codo de 90. En este caso se puede instalar una Tee en la tubera de entrada al filtro, con una reduccin de 3/8 (en caso de que la tubera sea de un dimetro mayor), un niple, una vlvula de media vuelta, un niple y un tapn hembra. Si no es factible instalar la Tee, se puede soldar un niple de 3/8 directamente en la tubera del sistema de lubricacin. Estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304.

- Punto de muestreo No3: est localizado antes del filtro de retorno de aceite al depsito de aceite. En este caso se puede instalar una Tee en la tubera de entrada al filtro, con una reduccin de 3/8 (en caso de que la tubera sea de un dimetro mayor), un niple, una vlvula de media vuelta, un niple y un tapn hembra. Si no es factible instalar la Tee, se puede soldar un niple de 3/8 directamente en la tubera del sistema de lubricacin. Estos accesorios deben ser de acero inoxidable 304.

En este caso se toma una muestra de aceite en los tres puntos de muestreo, las cuales permiten determinar lo siguiente:

- Los Puntos de muestreo No1 y No2, permiten hallar la eficiencia del filtro al hacerles Conteo de Partculas segn la Norma ISO 4406.

- El Punto de muestreo No3 permite hallar la tendencia al desgaste de los componentes del sistema hidrulico. El estado fsico-qumico del aceite se determina con cualquiera de las tres muestras de aceite tomadas.

1.2.2 Procedimiento Los siguientes son los pasos que se deben seguir para tomar la muestra de aceite: 1.2.2.1 Limpieza del punto de toma de la muestra de aceite

Antes de comenzar un proceso de la toma de la muestra de aceite es necesario asegurarse de que el punto de la toma de la muestra de aceite est limpio, de lo contrario se debe limpiar con un trapo limpio que no desprenda hilachas. 1.2.2.2 Frasco para tomar la muestra de aceite Para tomar la muestra de aceite se debe utilizar un frasco plstico transparente de 100 cc de capacidad, que cuente con una tapa hermtica. 1.2.2.3 Identificacin de la muestra de aceite El frasco donde se va a alojar la muestra de aceite debe llevar una etiqueta con la siguiente informacin:

- Fecha. - Nombre de la empresa. - Nombre y cdigo del equipo rotativo. - Nombre y marca del aceite. - Identificacin del punto de muestreo. - Volumen de aceite que contiene el equipo rotativo. - Volumen de aceite aadido entre cambios de aceite. - Temperatura de trabajo del aceite. - Horas de operacin del aceite y del equipo rotativo. - Observaciones relevantes sobre las caractersticas del equipo rotativo y del

proceso, con el fin de que las recomendaciones que se den con respecto al estado del aceite sean los ms precisas posibles.

1.2.2.4 Procedimiento para la toma de la muestra de aceite La muestra de aceite se toma de acuerdo con el siguiente procedimiento:

- Si el sistema de lubricacin es por salpique y se va a tomar la muestra de aceite utilizando el Punto de muestreo No1, se quita el tapn, se abre la vlvula de drenaje y se drena el agua libre, en caso tal de que el aceite contenga este contaminante. En la mayora de los casos el aceite puede contener agua debido a la condensacin del vapor de agua presente en el aire que se encuentra dentro del equipo rotativo. Si las propiedades demulsificantes del aceite estn dentro de especificaciones, el agua se separa de ste, depositndose en el fondo del carter del equipo rotativo (si el sistema de lubricacin es por salpique), en el depsito (si el sistema de lubricacin es por circulacin). Debido a este fenmeno primero se debe drenar (eliminar) el agua presente en el aceite antes de recoger la muestra de aceite para su anlisis en el laboratorio. Luego se deja fluir por lo menos un galn de aceite, hasta que ste salga caliente, se recoge en un recipiente limpio y vuelve y se le aplica al carter del equipo rotativo al depsito de aceite. Se debe utilizar un embudo para evitar arrojar el aceite al piso y facilitar la toma de la muestra de aceite. Posteriormente se toma la muestra de aceite de 100 cm3 en el envase disponible para contenerla, cerrndolo hermticamente. Luego se cierra de nuevo la vlvula y se coloca el tapn hembra.

-

- Si el sistema de lubricacin es por salpique y se va a tomar la muestra de aceite utilizando el Punto de muestreo No2, se quita el tapn hembra, se abre la vlvula de media vuelta, y se toma la muestra de aceite de 100 cm3 en el envase disponible para contenerla, cerrndolo hermticamente. Luego se cierra de nuevo la vlvula y se coloca el tapn hembra.

- Si el sistema de lubricacin es por circulacin de aceite, y se van a tomar las muestras de aceite utilizando los Puntos de muestreo No1, No2 y No3, se quita el tapn hembra, se abre la vlvula de media vuelta, se deja fluir un volumen de aceite equivalente a 100 cm3 de aceite, los cuales se recogen en un envase limpio y vuelven y se le aplican al carter depsito de aceite del equipo rotativo. Una vez realizada esta operacin, se toma y se contiene la muestra de aceite de 100 cm3

en el envase limpio disponible para este propsito, garantizando que queda hermticamente cerrado; luego se cierra de nuevo la vlvula y se coloca el tapn hembra.

- Si el sistema de lubricacin es por presin de aceite en la succin y en la descarga, y se van a tomar las muestras de aceite utilizando los Puntos de muestreo No1, No2 y No3, se quita el tapn hembra, se abre la vlvula de media vuelta, se deja fluir un volumen de aceite equivalente a 100 cm3 de aceite, los cuales se recogen en un envase limpio y vuelven y se le aplican al depsito de aceite del equipo rotativo del sistema hidrulico segn el caso. Una vez realizada esta operacin, se toma la muestra de aceite de 100 cm3 en el envase disponible para este propsito, garantizando que queda hermticamente cerrado; luego se cierra de nuevo la vlvula y se coloca el tapn hembra.

- El envase utilizado para contener la muestra de aceite, solo se debe abrir en el momento de la toma de la muestra de aceite, para evitar que sta se influencie con los contaminantes presentes en el ambiente.

- En el momento de tomar la muestra de aceite es muy importante introducir el niple por donde sale el aceite, dentro del envase, con el fin de evitar la contaminacin del aceite con las partculas slidas y metlicas que puedan estar presentes en el medio ambiente.

- Los envases que contienen la muestra de aceite se deben seleccionar de tal manera que dejen un espacio vaco en la parte superior, que permita agitar la muestra de aceite antes de su anlisis en el laboratorio.

- Al envase que contiene la muestra de aceite se le debe colocar una etiqueta adhesiva con los datos especificados en el Numeral 1.2.2.3. En caso de tener ambientes contaminados (alto contenido de vapor, humos, cenizas y partculas en la atmsfera), es recomendable tomar la muestra de aceite en una botella de vidrio limpia, utilizando un embudo limpio, para evitar hacer regueros de aceite en el piso de la planta y facilitar la toma de la muestra de aceite. El embudo se debe limpiar cada vez que se tome una muestra de aceite, con un trapo limpio que no desprenda hilachas. Posteriormente en el cuarto de control de la planta se vierte el aceite recogido en la botella, en el envase que va a contener la muestra de aceite.

- Una vez realizados los pasos anteriores, se procede a enviar las muestras de aceite al laboratorio para su anlisis de acuerdo con las pruebas ASTM.

1.3 Observaciones Los siguientes son algunos aspectos adicionales que es necesario tener cuenta en el momento de tomar la muestra de aceite:

- Para el caso de equipos rotativos con sistema de lubricacin por anillo, con un volumen de aceite menor a 1 litro, se debe tener cuidado en el momento de tomar la muestra de aceite, de no desocupar el carter del equipo rotativo, debido a que en muchos de estos equipos rotativos, la longitud de la tubera de drenaje es bastante considerable, (superior a 1m). Cuando se presenta este caso, una segunda persona debe estar pendiente del nivel del aceite en el momento de la toma de la muestra de aceite, para que vaya completando el nivel y as garantizar que el mecanismo lubricado cuenta con la cantidad correcta de aceite, evitando que se presente una falla catastrfica por lubricacin.

- La muestra de aceite que se tome se debe enviar lo ms pronto posible al laboratorio, con el fin de que los resultados de los anlisis sean lo ms representativos posibles.

2. ANLISIS Y CONTROL DE CALIDAD EN LOS LUBRICANTES. Uno de los elementos constitutivos ms importantes en un equipo es el lubricante que protege sus diferentes componentes. Un funcionamiento defectuoso del equipo depende en muchos casos, tanto de la calidad del aceite como de la degradacin que ste pueda sufrir a travs del tiempo. En la industria hay muchos equipos en los cuales la frecuencia del mantenimiento preventivo est sujeta al cambio de aceite, es decir, que si se logran ampliar los intervalos de drenaje del aceite usado, es posible dejar el equipo en operacin durante un periodo de tiempo ms prolongado. Es probable que uno de los elementos ms valiosos con que cuenta la gerencia tcnica de una planta sea el anlisis peridico de laboratorio, tanto al aceite nuevo como al usado. Los anlisis de lubricantes proveen a los grupos de mantenimiento valiosa informacin respecto del proceso de lubricacin. Indican principalmente el estado del aceite y las caractersticas fsico qumicas ms importantes del aceite y soportan en repetidas ocasiones la decisin de continuar usando o no un lubricante. Con un cuidadoso manejo y un completo historial pueden entregar informacin del estado de los componentes mecnicos y apoyar estrategias de mantenimiento predictivo. Un anlisis de laboratorio bien elaborado es muy valioso dentro de cualquier programa de mantenimiento preventivo porque permite corregir anomalas en el diseo original de algunos mecanismos, evaluar la calidad de los repuestos y reducir considerablemente los costos por consumo de lubricantes. Un aceite se debe analizar cuando huele a quemado, presenta un color opaco u oscuro, o se quiere determinar cul es la frecuencia entre cambios o el nivel de proteccin que ste le da a los mecanismos lubricados. Los tipos de aceites que se analizan son: Los empleados en la lubricacin de la maquinaria industrial. Los utilizados en la lubricacin de motores de combustin interna. 2.1 NORMAS ASTM Y OTRAS PRUEBAS DE LABORATORIO La ASTM (Sociedad americana para pruebas y materiales) ha establecido una serie de normas para evaluar las propiedades fsico- qumicas, tanto del aceite nuevo como usado. Cada norma tiene un mtodo estandarizado, el cual debe ser el mismo, cualquiera sea el laboratorio en donde se lleve a cabo dicho anlisis. Una prueba de laboratorio no quedar bien especificada si no se tiene en cuenta el mtodo ASTM bajo el cual se efectu. Tambin se usan algunas otras normas como las DIN que son ampliamente utilizadas en Europa pero casi desconocidas en nuestro medio y las MIL-L que son normas para estandarizar pruebas por parte de las fuerzas militares de los Estados Unidos.

2.1.1 Gravedad especfica y API en productos del petrleo (ASTM D287) La gravedad especfica de los aceites derivados del petrleo es la relacin entre el peso de un volumen dado de un aceite y el peso de un volumen idntico de agua y siempre es menor de 1.0. La gravedad especfica en API se emplea mas en el anlisis de los aceites usados y est basada en una escala arbitraria en la cual el agua tiene un valor de 10 API. En este caso los aceites derivados del petrleo tienen una gravedad en API mayor que la del agua La gravedad especfica se evala bajo la norma ASTM D287 a una temperatura de 15,6C, y para aceites derivados del petrleo su valor esta comprendido entre 0,89 y 0,93, siendo 0,91 el valor ms aceptado. Se basa en el principio de que la gravedad especfica de un lquido vara directamente con la profundidad de inmersin de un cuerpo flotando en el lquido.El cuerpo flotante, el cual es graduado en unidades de gravedad API, se llama hidrmetro API. Se mide observando la libre flotacin del hidrmetro y determinando la interseccin del menisco inferior del lquido con la escala del hidrmetro, luego de que se alcanza el equilibrio en la temperatura. Se toman las lecturas y se hacen las correcciones del caso.

Figura 2.1 Gravedad especfica

La relacin entre la gravedad especfica y la gravedad en API est dada por:

2.1.2 Viscosidad (ASTM D 445 y ASTM D 1745) En la viscosidad Cinemtica segn norma ASTM D 445 se mide el tiempo para que un volumen fijo de lquido pueda fluir a travs de un capilar de vidrio calibrado.

Figura 2.2 Equipo para obtencin de viscosidad cinemtica

La viscosidad cinemtica se calcula mediante el tiempo de flujo y el factor de calibracin del viscosmetro. Para calcular la viscosidad absoluta segn norma ASTM D 1745, se determina la densidad del lquido a la misma temperatura que la viscosidad cinemtica y el producto de los dos datos anteriores constituye la viscosidad absoluta.

Figura 2.3 Equipo para obtencin de viscosidad absoluta

El valor hallado para la viscosidad, considerado aisladamente, no tiene sentido, ya que este puede ser igual al del aceite original, dado que este puede estar oxidado y diluido en la misma proporcin, lo cual hace que su viscosidad no vare.

2.1.3 Viscosidad (ASTM D 88)

Figura 2.4 Equipo para medicin de viscosidad Saybolt Universal

La viscosidad del aceite usado es uno de los factores ms significativos para determinar si puede o no continuar en servicio. Los factores que alteran la viscosidad del aceite pueden ser fsicos (contaminacin) o qumicos (oxidacin). Para obtener mejores resultados esta debe tener una concordancia con la velocidad, carga y temperatura de la parte lubricada. Existe una gran relacin entre la viscosidad y la volatilidad de un aceite. En esta prueba se mide el tiempo en segundos que se necesita para que un volumen de 60 cm3 de muestra fluyan a travs de un orificio calibrado Universal o Furol. La viscosidad se expresa en segundos saybolt universal (SSU) o segundos saybolt furol (SSF). Las temperaturas usuales de la prueba son 100 F y 210 F.

Figura 2.5 Esquema del ensayo de medicin de viscosidad SSU

El incremento en la viscosidad de los aceites usados por lo general indica oxidacin del mismo. 2.1.4 ndice de viscosidad (ASTM D 2270) El ndice de viscosidad (IV) es un nmero emprico que se evala solo para aceites nuevos; en aceites usados puede dar un valor incorrecto de la estabilidad del aceite. Sin embargo si se analiza, un incremento o una disminucin pueden indicar contaminacin con otro producto. El IV indica el efecto de la temperatura sobre la viscosidad de un aceite. Si hay una disminucin, pude indicar una baja resistencia a la cizalladura de los aditivos mejoradotes de IV. Se puede calcular mediante ecuaciones o directamente de las tablas basadas en el mtodo ASTM D 2270-74, conociendo la viscosidad del aceite en cSt, a 40 C y a 100 C. Donde:

L: Viscosidad en cSt a 40 C de un aceite que tiene un IV =0 y una viscosidad en cSt a 100 C igual a la de la muestra de aceite. v : Viscosidad en cSt a 40 C, de la muestra de aceite. H: Viscosidad en cSt a 40 C de un aceite que tiene un IV = 100 y una viscosidad en cSt, a 100 C, igual a la de la muestra de aceite.

Para aceite con IV > 100:

Donde:

Y: Viscosidad en cSt a 100 C, de la muestra de aceite. Para tener un IV aproximado se puede utilizar la siguiente figura

Figura 2.6 ndice de viscosidad entre 0 y 100

El ndice de viscosidad es la caracterstica ms importante a tener en cuenta al escoger el lubricante, despus de la viscosidad y debe ser tenido en cuenta en aplicaciones donde el aceite debe estar sometido a grandes cambios en su temperatura, como es el caso de los aceites de crter de automviles, ya que all debe existir buena fluidez a bajas temperaturas y conservarse su viscosidad a temperaturas normales de funcionamiento. En algunos fluidos hidrulicos de aeronaves el aceite pasa de 100 F por ejemplo en tierra a temperaturas bajo cero en vuelo, lo cual exige altos ndices de viscosidad. 2.1.5 Color (ASTM D 1500) Actualmente esta caracterstica carece de valor como criterio de evaluacin de los aceites nuevos, por que este puede ser modificado o enmascarado por los aditivos. El color de un aceite se especifica con un nmero. Varas escalas son utilizadas para determinar los colores de un producto del petrleo. La conversin y comparacin aproximada de las escalas ms comunes puede hacerse utilizando una tabla de comparacin de colores.

Figura 2.7 Equipo medidor de color ASTM D 1500

Existen varias clases de colormetros segn sea la sustancia a la que se quiera realizar el ensayo, a continuacin se listan los diferentes tipos de colormetros y su aplicacin:

Colormetro Saybolt. Se utiliza para aceites blancos, naftas, parafinas, combustibles, kerosene y solventes.

Colormetro Tag-Tobinson. Se utiliza para aceites industriales, solventes, parafinas y aceites de proceso.

Sistema platino-cobalto (APHA). En solventes para laca, diluyentes y productos petroqumicos.

Estndar o Norma Garner. Solventes, barnices, petroqumicos, muy utilizados en la industria de la pintura.

Comparador de color Hellige. Utilizado tambin en la industria de la pintura, solventes y lacas.

Tintmetro Lovivond. Petrolatos USP, sulfonatos y productos qumicos.

Dicromato de potasio. Hidrocarburos puros y aromticos.

Figura 2.8 Escala de comparacin de colores ASTM D 1500

Propiamente el color del aceite debe utilizarse mas como indicador ya que es caracterstico para cada fabricante y solo sirve para comparar el aceite en servicio con uno nuevo. 2.1.6 Punto de inflamacin y combustin (ASTM D 92 ASTM D 93) El punto de inflamacin se determina calentando la muestra en aparatos normalizados y aplicando una llama en su superficie. Se puede efectuar en vaso abierto para puntos de inflamacin elevados (ASTM D- 92), para lo cual una cpsula de prueba se llena a un nivel especfico con la muestra. La temperatura de la muestra se incrementa rpidamente al comienzo y luego muy lentamente cuando el punto de inflamacin se aproxima. A intervalos especficos una pequea llama de prueba se pasa a travs de la cpsula. La temperatura ms baja a la cual la aplicacin de la llama hace que los vapores prximos a la superficie entren en ignicin se toma como punto de inflamacin.

Figura 2.9 Esquema del ensayo de medicin de puntos de inflamacin y combustin (vaso abierto)

Para determinar el punto de combustin el ensayo se contina hasta que la aplicacin de la llama cause la combustin del aceite por cinco segundos como mnimo. Se efecta en vaso cerrado para aceites ms ligeros o de ms baja inflamabilidad (ASTM D-93). Una mezcla de aire y vapor combustible puede ser encendida cuando su composicin en volumen est entre 1% y 6%, a partir de ste valor es explosivo. Un bajo punto de inflamacin en un aceite lubricante puede ser indicativo de que se van a presentar mayores prdidas por evaporacin del aceite durante su uso. En los aceites nuevos se emplea como parmetro de referencia para determinar la temperatura mxima hasta la cual se pueden emplear sin riesgo alguno; y en los aceites usados, si ha disminuido, puede indicar que el aceite est diluido con un solvente o con un combustible, est contaminado con un aceite de menor viscosidad, o se ha craqueado debido a temperaturas de trabajo excesivamente altas; un valor alto respecto al inicial indica que ha habido prdidas por evaporacin.

Figura 2.10 Equipo para determinacin de punto llama y punto de combustin ASTM D92

2.1.7 Punto de nebulosidad Y fluidez (ASTM D 97)

Figura 2.11 Esquema del ensayo de medicin de puntos de nebulosidad y fluidez

Se analiza solamente a aceites nuevos que van a trabajar a bajas temperaturas. El punto de nebulosidad de un aceite es la temperatura a la cual su contenido de parafinas slidas que normalmente se encuentran en solucin, comienzan a solidificarse y separarse en pequesimos cristales, haciendo que el aceite aparezca como nebuloso o turbio. El punto de fluidez es la mnima temperatura a la que el aceite puede fluir o verterse y se define como la temperatura 2.7C por encima de la cual el aceite se mantiene en su posicin cuando se inclina el recipiente en el cual est alojado. El conocimiento del punto de fluidez de un aceite est relacionado con el funcionamiento de una mquina a baja temperatura. El aceite nunca debe cristalizar durante su funcionamiento y en algunos casos incluso durante su almacenamiento.

Figura 2.12 Equipo para determinacin de los puntos de nebulosidad y fluidez segn ASTM D97

2.1.8 Residuo de carbn (ASTM D 189 ASTM D 524) Se emplea solamente para aceites nuevos utilizados en la lubricacin de cilindros de compresores, de motores de combustin interna, de 2 y de 4 tiempos, aceites de transferencia de calor, aceites para laminacin y en aquellos mecanismos en los cuales el aceite va a trabajar a temperaturas superiores a los 80 C. Se define como el porcentaje de depsitos carbonosos que se obtienen al someter a una muestra de aceite a evaporacin y pirolisis en las condiciones normales de ensayo. Se utilizan dos mtodos para determinar esta caracterstica:

Figura 2.13 Esquema ensayos Conradson y Ramsbottom

Conradson (ASTM D-189) para el cual una cantidad pesada de muestra se coloca en un crisol y se somete a destilacin destructiva. El residuo se somete a reacciones de rompimiento y carbonizacin durante un perodo fijo de severo calentamiento. Al final del perodo de calentamiento especificado, el crisol de prueba que contiene los residuos carbonceos es enfriado en un desecador y pesado. El porcentaje de residuo respecto a la muestra inicial es el residuo "conradson".

Figura 2.14 Equipo para determinacin de residuos de carbn Conradson

Ramsbottom (ASTM D-524) este se fundamenta en someter la misma cantidad de aceite (o de grasa) en una botella cerrada, a una temperatura de 550 C, durante 20 minutos en el interior de un horno. Una vez pesado el residuo, se establece la proporcin con la cantidad inicial. Esta caracterstica permite obtener, siempre con reservas, algunas conclusiones sobre la tendencia a la carbonizacin de los aceites. Aumenta con la viscosidad. Los porcentajes por peso de carbn admisibles en los aceites lubricantes son de 0.1 hasta 0.9 %. 2.1.9 Nmero de neutralizacin (ASTM D 974 ASTM D 664) Constituye una medida de la acidez total del aceite usado y su valor debe compararse con respecto a la acidez del aceite original. Esta ntimamente relacionado con el TAN (Nmero cido total). Los factores que mas inciden en el valor del nmero de neutralizacin del aceite nuevo son el grado de refinacin de la base lubricante, el tipo de base y el tipo de aditivos. El nmero de neutralizacin de un aceite nuevo indica su calidad, y en un aceite usado representa su grado de descomposicin. El mtodo ASTM D-974 es colormetro y se utiliza para evaluar la acidez de los aceites de color claro, en este la muestra se disuelve en una mezcla de tolueno e iso-propanol que contiene una pequea cantidad de agua y la solucin resultante se titula a temperatura ambiente con una base o cido alcohlico hasta un punto final indicado por el cambio de color que produce el indicador utilizado.

Figura 2.15 Equipo para determinacin de TAN con la norma ASTM D974

El mtodo ASTM D-664 es un mtodo potenciomtrico y se define como el nmero de miligramos de una base, en trminos de hidrxido de potasio (KOH) que es necesario aadirle a un gramo de muestra de aceite para que reaccione con los constituyentes cidos y alcance un punto final equivalente a un pH de 11. A pesar de que la acidez est relacionada con la corrosividad, no siempre un nmero de cido alto indica que el aceite ser corrosivo. No se conoce ninguna relacin general entre la corrosin de cojinetes y el nmero de cido o de base. El nmero de neutralizacin se aplica con efectividad en el control de aceites para turbina, aislantes, hidrulicos en servicio. Con el valor dado al aceite nuevo y por comparacin pueden detectarse las condiciones mecnicas, cambio en las condiciones de trabajo y desgaste del aceite. El aumento en el nmero de cido o la disminucin en el nmero de base indican oxidacin del aceite.

Figura 2.16 Esquema del ensayo para la determinacin del numero de neutralizacin

2.1.10 Nmero bsico total TBN (ASTM D 664 y D 2896) El TBN es bsicamente una medida del potencial que tiene el aceite para neutralizar los cidos que se vayan formando (azufre, cloro y bromo). El TBN analizado por el mtodo ASTM D 664 indica la cantidad de miligramos de acido clorhdrico. (HCL), y si es por el mtodo ASTM D 2896, el de miligramos de acido perclrico, que es necesario aadirle a un gramo de la muestra de aceite para neutralizar todos sus componentes bsicos. El TBN en un aceite de motor esta relacionado con su capacidad de detergencia dispersancia; a medida que disminuye se reduce la capacidad de limpieza del aceite hacia las partes del motor, en especial en la zona en la cabeza del pistn y en los anillos de compresin y raspador de aceite. Los aceites de motor presentan valores de TBN o alcalinidad elevados y TAN de 2 a 3, debidos a la composicin de su paquete de aditivos.

2.1.11 Insolubles en pentano y benceno (ASTM D 893) Conocer el contenido de insolubles en un aceite y su composicin es muy importante porque ste sta relacionado directamente con la degradacin del aceite, con la eficiencia de los filtros, con el desgaste, y en el caso de aceites detergentes, con su grado de saturacin frente al carbn producido en la combustin. Una muestra de aceite lubricante usado se mezcla con pentano y se centrifuga. El aceite en solucin es decantado y el precipitado lavado con pentano, secado y pesado para dar los insolubles en pentano. Para insolubles en benceno una muestra separada de aceite se mezcla con pentano y luego se centrfuga. El precipitado se lava por duplicado con pentano, nuevamente con una solucin de benceno-alcohol y luego otra vez con benceno. El material insoluble es entonces secado y pesado para dar los insolubles en benceno. El porcentaje mximo permisible de insolubles en pentano en un aceite altamente detergente se considera normal hasta 2 % y 1.5 % para un nivel de detergencia moderado. La interpretacin de los datos es la siguiente: Insolubles en pentano. Representa las resinas de oxidacin ms materia extraa. Insolubles en benceno. Representa la materia extraa. Resinas Insolubles. Representa los productos de oxidacin y corresponde a los insolubles en pentano menos los insolubles en benceno. Esta prueba sirve para determinar la capacidad de un aceite motor para seguir en servicio o en la determinacin de la causa de la falla de un motor.

Figura 2.17 Centrfuga para separacin de los insolubles en pentano y en benceno

En general un bajo contenido de insolubles en pentano indica que el aceite est en buenas condiciones. Los productos de oxidacin y otras formas de contaminacin, son

muy pequeas. Un valor relativamente alto de insolubles, muestra la presencia de contaminacin por una fuente externa tal como polvo o partculas de metal. Si el contenido de insolubles en benceno es mayor del esperado existe una falla de operacin, lo cual puede ser complementado con un anlisis del contenido de metales por espectrometra de masa para localizar la causa. Los altos contenidos de insolubles en pentano indican oxidacin excesiva por alta temperatura o utilizacin del aceite inadecuado. 2.1.12 Tensin interfacial (ASTM D971) Tiene poco significado en los aceites nuevos. Se emplea para analizar las caractersticas de la interfase que se forma cuando el aceite se contamina con agua. Los factores que influyen sobre esta propiedad son:

La naturaleza qumica del agua y del aceite.

Las altas temperaturas aumentan la miscibilidad entre el agua y el aceite, disminuyndola.

La presencia de cuerpos polares producto de la oxidacin del aceite, la disminuyen.

Normalmente se le analiza a los aceites para turbinas de vapor y dielctricos, y los resultados se comparan con los siguientes intervalos:

Tabla 2.1 Rangos de valores de comparacin de tensin interfacial Valores bajos de la tensin interfacial en aceites usados indican una elevada tendencia del aceite a emulsionarse con el agua, disminucin de sus caractersticas antiemulsionantes y puede indicar la presencia de lodos en el aceite debido a que los cidos orgnicos y los steres (lodos) son tenso-activos. Se ha comprobado que cuando la tensin interfacial baja a la mitad de su valor original, existen posibilidades de que el aceite haya alcanzado su nivel de saturacin de lodos. Se determina midiendo la fuerza necesaria para despegar un anillo plano de alambre de platino desde la superficie del lquido de ms alta tensin superficial, esto es, hacia arriba desde la interfase agua-aceite. Para calcular la tensin interfacial, la fuerza medida se corrige determinando un factor emprico, el cual depende de la fuerza aplicada, la densidad tanto del aceite como del agua, y las dimensiones del anillo.

Figura 2.18 Equipo para medicin de la tensin interfacial Esta prueba es uno de los mtodos ms efectivos para detectar una oxidacin incipiente de un aceite almacenado durante mucho tiempo. Se aplica con frecuencia a los aceites de transformadores elctricos, donde la oxidacin es especialmente perjudicial. Los cidos formados pueden atacar el aislamiento y los lodos de oxidacin interferir con la circulacin y enfriamiento del embobinado. Estos aceites deben ser evaluados peridicamente por esta prueba para determinar la posibilidad de su reemplazo. 2.1.13 Dilucin por combustible (ASTM D 322) Una dilucin exagerada por gasolina o gasoil, en los aceites automotores puede tener serias consecuencias sobre el engrase y la seguridad del funcionamiento del motor, debido a la disminucin de la viscosidad, del punto de inflamacin y de la calidad del aceite.La dilucin por combustible puede ser originada por una de las siguientes causas:

Anillos y/o cilindros gastados.

Excesiva cantidad de combustible en la relacin aire / combustible.

Largos periodos de funcionamiento a bajas temperaturas.

Ventilacin deficiente del carter.

Acelerar demasiado rpido.

Bombear el acelerador con el motor apagado.

Estrangulacin excesiva del motor.

Dejar trabajar el motor durante largo tiempo sin carga.

Prender y apagar el motor frecuentemente.

Demasiado juego en las guas de las vlvulas.

En algunos tipos de bombas de combustible cuando el diafragma est deteriorado.

Cuando el regulador termosttico de los gases del exosto est pegado o funciona mal.

Gasolina que contiene un alto porcentaje de hidrocarburos pesados. En este mtodo una muestra mezclada con agua, es colocada en un baln de vidrio provisto de un condensador de reflujo que descarga en una trampa graduada conectada al baln. Se calienta y el contenido del baln se lleva hasta ebullicin. El combustible en la muestra se vaporiza junto con el agua y se licua en el condensador. El disolvente se recoge en la parte superior de la trampa y el exceso de agua se recircula hacia el baln donde nuevamente se vaporiza, llevando una cantidad adicional de disolvente. La ebullicin se contina hasta que el disolvente es recuperado en la trampa y su volumen se lee y se refiere a la muestra original.

Figura 2.19 Esquema de la prueba de dilucin por combustible

Esta prueba est diseada para determinar en forma exacta la dilucin de los aceites de crter en motores a gasolina. Una alta dilucin perjudica la lubricacin, aumenta el consumo de aceite, reduce la estabilidad a la oxidacin y eleva el nivel de aceite en el crter. Para motores Diesel no existe una prueba como esta por lo cual se utilizan la viscosidad y el punto de llama para detectarla. 2.1.14 Demulsibilidad (ASTM D 1401 y D 2711) El mtodo estndar ASTM D 1401 se utiliza para los aceites sintticos y para los de turbinas de vapor con una viscosidad entre un grado ISO 32 y un 100. El ASTM D 2711 para los dems tipos, incluyendo los de EP.

ASTM D1401 En esta prueba una muestra de 40 cm3 de agua destilada y 40 cm3 de aceite se agitan por cinco minutos a 130 F en un cilindro graduado. El tiempo requerido para la separacin de la emulsin en aceite y agua, es anotado. Si al trmino de una hora, tres o ms mililitros de la emulsin an permanecen, la prueba es suspendida y las cantidades de aceite, agua y emulsin son reportadas. Las tres cantidades se presentan en ste orden y separadas por un guin. El tiempo en minutos tambin es reportado entre parntesis.

Figura 2.20 Equipo utilizados para la determinacin de la demulsibidad segn norma ASTM D 1401 ASTM D2711 En un tubo de embudo, son agitados 405 ml del aceite y 45 ml de agua durante cinco minutos a una temperatura de 180 F. Despus de un perodo de cinco horas de reposo, son sacados 50 ml de la parte superior de la capa de aceite, siendo centrifugados para determinar el "porcentaje de agua en el aceite". Los mililitros de "agua libre" se miden y se anotan. Luego la mezcla es drenada, hasta que permanezcan 100 ml en la parte inferior del tubo de embudo. Este volumen es luego centrifugado y el agua y la emulsin son separados, anotando el valor. El agua extrada de esta capa es aadida a la cantidad de agua anterior y el volumen total es medido y anotado. Cuando este ensayo se utiliza para probar aceites de engranajes con EP, la cantidad de aceite es reducida a 360 ml, mientras que el volumen de agua se aumenta hasta 90 ml.

Figura 2.21 Equipo utilizados para la determinacin de la demulsibidad segn norma ASTM D 2711

Esta propiedad es deseable en aceites donde el agua debe separarse fcilmente del aceite, tales como los aceites de turbina, aceites para cilindros de vapor, fluidos hidrulicos, aceites para motor, aceites para engranajes. Los factores que favorecen la estabilidad de las emulsiones son:

Una tensin interfacial suficientemente baja.

Viscosidad muy elevada del aceite.

Pequea diferencia de densidad entre ambos lquidos.

Presencia de sulfonatos por oxidacin del aceite. 2.1.15 CARACTERSTICAS ANTIESPUMANTES (ASTM D892) La muestra, mantenida a una temperatura de 75F, es soplada con aire a una rata constante por cinco minutos, luego es dejada en reposo por 10 minutos. El volumen de espuma es medido al final de ambos perodos. La prueba se repite sobre una segunda muestra a 200F. Se elimina cualquier residuo de espuma despus de la prueba anterior, mediante agitacin. Se saca la muestra del bao, dejndola enfriar hasta 110F. Luego se coloca el cilindro dentro del bao a 70F. Se introduce el difusor de aire y se repite el procedimiento anterior, esta prueba se realiza con equipos como el que se puede apreciar en la Figura.

Figura 2.22Equipo para determinar la caracterstica de formacin de espuma en los aceites La espuma consiste en burbujas de aire que ascienden rpidamente hacia la superficie del aceite, pero debe ser diferenciada del atrapamiento de aire que es el ascenso lento de burbujas dispersas a travs de todo el aceite. El incremento en las ratas de flujo en sistemas hidrulicos, aceites para turbina y sistemas industriales que utilizan aceite hacen necesario utilizar aditivos antiespumantes, los cuales disminuyen la formacin de espuma pero muchos de estos tienden a incrementar las caractersticas de atrapamiento de aire. El aditivo debe mantener un perfecto balance entre estos dos fenmenos. Entre las causas que favorecen la formacin de espuma, se tienen: un bajo nivel de aceite en la consola, tubo de retorno del aceite por encima del nivel normal, entrada de aire en la tubera de succin de la bomba y agua en el aceite. Los aceites de baja viscosidad favorecen la resistencia a la formacin de espuma ya que liberan ms fcilmente el aire. 2.1.16 Aeroemulsin (DIN 5381) El mtodo para evaluar la aeroemulsin de un aceite se basa en la observacin, por medio de una balanza de Mohr, del ritmo de separacin del aire que qued en suspensin en forma de diminutas burbujas, en el aceite, despus de haberlo sometido a un proceso de soplado o de dispersin, en condiciones controladas. La balanza de Mohr determina continuamente la densidad de la mezcla de aceite - aire y el ensayo se basa en la medida del tiempo que tarda el aceite en alcanzar una retencin de aire inferior a un lmite previamente establecido.

Figura 2.23 Balanza de Mohr usada para la determinacin de las caractersticas aeroemulsionantes segn DIN 5381

2.1.17 Agua en productos del petrleo (ASTM D 95 y D 96) Con el mtodo ASTM D-96 se obtienen agua y slidos por centrifugacin (BSW), y por el mtodo ASTM D-95 se obtiene el agua por destilacin y el sedimento mediante extraccin con un solvente o por filtracin en caliente. En este ltimo caso el material es calentado bajo reflujo con un solvente inmiscible en agua, el cual destila conjuntamente con el agua de la muestra. El solvente y el agua son condensados y separados en una trampa, el agua ocupa la parte graduada y el solvente retorna al baln.

Figura 2.24 Equipo usado para la determinacin de agua en productos del petrleo segn norma ASTM D 95 El contenido de agua en una muestra de aceite usado por debajo de 0.1 % por volumen no representa ningn problema, entre 0.1 % y 0.2 % el contenido se considera alto, pero es controlado por los aditivos antiemulsionantes, antioxidantes 60 y anticorrosivos que el aceite posee; por encima de 0.2 % es critico y es necesario buscar la causa que lo origina. El contenido de agua en general es perjudicial en un producto del petrleo, pero esto depende en gran parte del tipo de producto y su finalidad. Algunas aplicaciones pueden tolerar concentraciones diferentes de agua, otras en cambio no admiten ninguna cantidad, incluso no determinable por esta prueba. En aceites de transformador y aceites de refrigeracin industrial se prefieren otras pruebas que tengan relacin directa con el contenido de agua, como la rigidez dielctrica. Un producto del petrleo sale normalmente limpio de refinera, pero durante el manejo y almacenamiento puede contaminarse, inclusive con agua de condensacin.

2.1.18 Corrosin en lmina de cobre (ASTM D 130) Una lmina de cobre pulida se sumerge en una cantidad dada de muestra y se calienta a una temperatura y por un tiempo caracterstico del material que es probado. Al final de este perodo, la lmina de cobre se retira, se lava y se compara con el patrn ASTM para cobre.

Figura 2.25 Patrn de colores para evaluar la corrosividad de lmina de cobre segn norma ASTM D 130 La prueba de lmina de cobre evala la tendencia del aceite para provocar corrosin en los metales blandos, y no la habilidad del aceite para prevenir la corrosin. Su conocimiento es de utilidad en la lubricacin de bujes de bronce, cojinetes que contienen bronce y ruedas de bronce para unidades de reduccin de engranajes helicoidales, as mismo lo es para cojinetes antifriccin con separadores de bronce, para aceites hidrulicos, aceites aislantes, aceites de maquinado para no ferrosos, etc. Se utiliza en refinera para controlar los productos terminados. Tambin se utiliza en anlisis de solventes y combustibles para asegurar que estos productos no atacan las partes de cobre con las que estn en contacto. Las tres variables que componen la prueba (tiempo, temperatura e Interpretacin de la apariencia de la lmina) se toman de tal manera que las condiciones reflejen la aplicacin a que va a estar sometido el producto. 2.1.19 Herrumbre (ASTM D665) Se utiliza una barra de acero 1018. La muestra de aceite se mezcla con una cantidad indicada de agua y la barra de acero es sumergida en esta mezcla a temperatura controlada y por un tiempo determinado. Al final del ensayo la barra se lava y se seca y el resultado se reporta por observacin de sta y se decide si el aceite pasa o no pasa. Para efectuar esta prueba se requieren como mnimo 500 cm3 de aceite.

Figura 2.26 a. Equipo utilizado para la determinacin de herrumbre. b. Esquema de realizacin de la prueba de herrumbre segn norma ASTM D 665

La herrumbre es causada por el agua y el aire sobre los materiales ferrosos. Esta prueba se le hace a aceites nuevos o usados. Su accin se previene con los aditivos de tipo polar, pero el porcentaje de estos se deben controlar ya que pueden ejercer una accin negativa sobre las propiedades antiespumantes, antioxidantes y de demulsibilidad. Esta prueba es importante para aceites que estn en contacto con agua, tales como aceites de turbina. Sin embargo actualmente se utiliza para otros tipos de aceite, siempre y cuando exista la posibilidad de contaminacin con agua. Teniendo en cuenta que los aceites tienen inhibidores de corrosin, es ms importante el anlisis del aceite usado, respecto a esta prueba.

Figura 2.27 Barras de acero despus de pruebas en aceites diferentes. a. pasa b. no pasa

2.1.20 Contenido de cenizas (ASTM D 482 ASTM D 874) Para evaluar el contenido de cenizas, en una muestra de un aceite nuevo o usado, se emplean dos mtodos. El ASTM D 482 para aquellos aceites formulados con aditivos sin cenizas y el ASTM D 874 para los que contienen aditivos con cenizas. La muestra se quema hasta que slo queden cenizas y carbn. Luego es enfriada, la ceniza carbonizada se trata con cido sulfrico y se calienta a 550C hasta que la oxidacin del carbono es prcticamente completa. La ceniza se enfra entonces y se trata nuevamente con cido sulfrico, se calienta hasta 775C y se pesa

Figura 2.28 Equipo para determinacin de cenizas sulfatadas

El anlisis de porcentaje de cenizas de una muestra de aceite usado, sirve para determinar el grado de deterioro de los aditivos que posee, su eficiencia, el desgaste de las diferentes piezas que lubrica y las partculas extraas que entran en el sistema. Este anlisis nicamente se puede hacer si se tiene el contenido de cenizas de dicho aceite cuando nuevo. Esta prueba identifica el contenido aproximado de aditivos detergentes, especialmente aquellos derivados del bario y calcio. Existen razones por las cuales el contenido de ceniza sulfatada puede ser mal interpretado; la detergencia de un lubricante depende tambin del aceite base y de algunos aditivos diferentes que no dejan ceniza; el contenido de ceniza puede ser debido a otros aditivos no detergentes; existen lmites efectivos del aditivo por encima de los cuales el efecto detergente disminuye. Si el contenido de ceniza sulfatada es mayor en un aceite usado puede existir contaminacin con residuos metlicos del motor, polvo del aire mal filtrado o plomo en el combustible si es un motor a gasolina. 2.1.21 Punto de anilina (ASTM D 611) Para la realizacin de esta prueba se colocan volmenes iguales de anilina y de aceite en un tubo de ensayo, los cuales se mezclan mecnicamente. La mezcla se calienta a velocidad controlada hasta que las dos fases comienzan a ser miscibles. La mezcla se

enfra entonces a velocidad constante y la temperatura a la cual las dos fases se separan se toma como el punto de anilina.

Figura 2.29 Equipo manual para determinacin del punto anilina segn norma ASTM D 611 El punto de anilina es un indicador del poder de dilucin de los solventes. A ms bajo punto de anilina, ms alto el poder de dilucin. Se utiliza tambin para determinar las caractersticas de ignicin de los combustibles Diesel a travs del ndice Diesel. El punto de anilina tiene importancia al evaluar el comportamiento del aceite frente a los retenedores y sellos constituidos por materiales de caucho y elastmeros, ya que este los puede ablandar o endurecer, lo que ocasionara el mal funcionamiento de los mismos. Cuando el punto de anilina es bajo, hay tendencia al endurecimiento del caucho. La anilina, las resinas y los lodos que se deforman durante la oxidacin y degradacin de los aceites tienen una solubilidad muy semejante, por lo cual para disolver los lodos es necesario calentar el aceite por encima de su punto de anilina. 2.1.22 Resistencia Dielctrica (ASTM D877 Y D1816) Los aceites derivados del petrleo no son conductores de la corriente elctrica a diferencias de potencial normales. El material dielctrico carece de las partculas cargadas libres que el conductor tiene. Si un voltaje lo suficientemente alto es aplicado, los iones son producidos en suficiente concentracin para permitir una descarga de corriente a travs del material dielctrico, formando un arco. Los electrodos especificados por el mtodo D 877 son de una pulgada con discos opuestos espaciados 0.1 pulgadas; los especificados por el mtodo D 1816 son de secciones esfricas con un dimetro de 36 mm. Los electrodos estn colocados a 0.040 o 0.081 pulgadas dependiendo de si el voltaje disponible es de 35 o 60 kilovoltios.

Figura 2.30 Equipo para medicin de rigidez dielctrica Esta caracterstica es importante en los aceites para transformadores y en los compresores de refrigeracin, en los cuales el aceite refrigera el embobinado del motor elctrico. En los aceites de transformador sin usar, la rigidez dielctrica debe ser como mnimo de 30 kV, y se debe reacondicionar cuando llegue a 24. La principal causa en el descenso de la resistencia dielctrica de un aceite es el agua presente en ste, siguen en importancia productos de la oxidacin y otras impurezas slidas. Si el agua fuera el nico contaminante, el aceite podra ser recuperado por secado. Sin embargo, si la cada de la resistencia dielctrica es atribuida a la oxidacin, el aceite puede estar completamente deteriorado, ms all del lmite de seguridad. La resistencia dielctrica no sirve por s sola, para un aceite en servicio continuo. 2.1.23 Estabilidad a la oxidacin (ASTM D 943) o TOST (Turbine Oxidation Stability Test) Esta prueba se emplea bsicamente para los aceites de turbinas de vapor, en los cuales la calidad se da en trminos de su resistencia a la oxidacin. Para esta prueba, se mantiene en contacto el aceite nuevo en presencia de agua, oxigeno y un catalizador bajo condiciones controladas. Cada 50 a 200 horas se sacan 10 ml de aceite y se chequea el nmero de neutralizacin. El aceite sobrepasa la prueba si alcanza 1000 horas de ensayo como mnimo con un NN por debajo o mximo de 2.0. La desventaja de esta prueba es el tiempo de duracin. Los aceites que se vayan a utilizar en la lubricacin de turbinas de vapor deben sobrepasar esta prueba.

Figura 2.31 Equipo para la determinacin de la estabilidad a la oxidacin segn norma ASTM D 943 Para evaluar la estabilidad a la oxidacin de los aceites para turbinas de vapor hay otros dos mtodos que requieren menos tiempo de ejecucin.

Mtodo cigre: evala la acidez soluble y voltil y los barros al final de la oxidacin.

Mtodo ULP: determina el nmero de horas que requiere el aceite para absorber 15 ml de oxigeno electroltico, a una temperatura de 150 C.

Esta prueba nos indica el tiempo de servicio de un aceite. Aceites trabajando a altas temperaturas en sistemas de circulacin cerrados y por largo tiempo deben ser muy resistentes a la oxidacin. Cuando estn en presencia de agua y metales catalizadores, la condicin es ms exigente. No existe una relacin muy precisa en cuanto a esta prueba y el comportamiento del aceite en una mquina, sin embargo sus resultados siguen siendo de gran importancia. La evaluacin de la estabilidad a la oxidacin de un aceite, se debe considerar relacionada con el tipo de servicio en el cual va a ser utilizado el aceite. 2.1.24 Estabilidad a la oxidacin por bomba rotativa (ASTM D 2272) El mtodo consiste en colocar una muestra de aceite nuevo o usado dentro de un recipiente hermtico en el cual se encuentra alojada una bomba rotativa, inclinada 30 con respecto a la horizontal. Se le agrega agua al aceite y la bomba que gira a 100 rpm le inyecta oxigeno a la mezcla, a una presin de 90 psi. La emulsin se mantiene a una temperatura constante de 150 C, en presencia de un catalizador de cobre. Al aumentar la temperatura, la presin de la mezcla sube aproximadamente a 170 psi. El tiempo de induccin se mide hasta el momento en que la presin del oxigeno dentro del recipiente hermtico desciende 25 psi. Tericamente, 10 minutos de induccin equivalen a un ao de servicio del aceite. Este mtodo, en el caso de los aceites usados, sirve para evaluar el contenido de aditivos antioxidantes que aun le quedan al aceite, al compararlo con la resistencia a la oxidacin del aceite nuevo. El lmite mnimo de minutos de ensayo para un aceite nuevo es de 100 y para uno usado es del 20 % del valor original.

2.1.25 Estabilidad a la oxidacin (ASTM D 942) Se determina a partir de la cada de presin en un recipiente hermtico el cual se presuriza a 100 Psi y luego se sumerge en un bao de aceite a 98C durante 24 horas, al cabo de las cuales se toma la presin y 100 horas ms tarde se anota la cada de presin

Tabla 2.2 Rango de caidas de presin para la evaluacin de la estabilidad a la oxidacin segn norma ASTM D 942

Figura 2.32 Esquema del ensayo de estabilidad a la oxidacin ASTM D 942

2.1.26 Contenido del inhibidor de oxidacin (ASTM D 2668)

Determina la cantidad de aditivo antioxidante presente en el aceite. 2.1.27 Formacin de lodo (barro acido) (ASTM D 1313)

Consiste en burbujear O2 en el aceite a presin atmosfrica, a razn de 0.1 lt / hr, a 100 C, y catalizador de cobre durante 64 y 164 horas, respectivamente. 2.1.28 Azufre en productos del petrleo (ASTM D 129) La muestra se oxida por combustin en una bomba que contiene oxgeno a presin. El azufre, como sulfato en los lavados de la bomba, se determina gravimtricamente como sulfato de bario. Se realiza en aceites nuevos

El resultado de esta prueba tiene como fin primordial, hacer cumplir los combustibles con especificaciones. El azufre en gasolinas y combustibles diesel ligeros es crtico debido a su efecto corrosivo y a la formacin de depsitos.

Figura 2.33 Equipo para la determinacin de azufre en productos del petroleo segn norma ASTM D 129

Algunos motores diesel de alta velocidad son diseados para combustibles con contenido de azufre hasta del 1%. Para motores ms pesados de baja velocidad se tolera hasta el 5%. El efecto del alto contenido de azufre es controlado con el uso de lubricantes especiales de alto TBN. Los combustibles residuales para calderas y hornos tienen normalmente el ms alto contenido de azufre, pero los equipos donde son quemados son relativamente insensibles al contenido de azufre. El problema en estos casos es de contaminacin ambiental por productos condensables del azufre. El contenido de azufre en solventes es crtico y debe ser muy bajo. En las turbinas a gas para aviacin los mercaptanos tienden a atacar las planchas de Cadmio y es por esto que se requiere un bajo contenido de estos compuestos. 2.1.29 Azufre corrosivo (ASTM D 1275) La prueba se realiza a 122 F por tres horas. Se clasifica con pasa o no pasa (1a, 1b, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 3a, 3b). 2.1.30 Contenido de cloro (ASTM D 808 - ASTM D 1317) Se puede emplear un mtodo gravimtrico o uno volumtrico. Ambos son aprobados para aceites nuevos o usados al igual que para las grasas.

2.1.31 Prueba cualitativa de la mancha para aceites detergentes Es un mtodo prctico para evaluar los aceites detergentes usados. Permite analizar cualitativamente si el aceite esta contaminado y cul es la capacidad de detergencia dispersancia que an le queda. El mtodo consiste en colocar una gota del aceite usado en un pedazo de papel secante 240 M. Este es absorbido por el papel y forma un patrn caracterstico, el cual determina el estado del aceite. Hay 4 patrones caractersticos:

Figura 2.34 Patrones caractersticos para aceites detergentes 2.1.32 Prueba de desgaste para lubricantes Existen diferentes tipos de equipos para evaluar la capacidad que poseen los lubricantes de evitar el rozamiento, el desgaste y los fenmenos destructivos de la soldadura, rayado y desprendimiento de material en las superficies rodantes. 2.1.32.1 Prueba de desgaste con cuatro esferas (ASTM D2266) Prueba de presin EP con cuatro esferas (ASTM D2596) Esta prueba de desgaste es utilizada para determinar las relativas propiedades antidesgaste de los lubricantes en superficies metlicas deslizantes, operando a condiciones extremas de lubricacin. La prueba es llevada a cabo a una velocidad especfica, temperatura y carga. Al final de un perodo determinado, el promedio de la reduccin del dimetro de las esferas se mide y se reporta.

Figura 2.35 Equipo para pruebas de desgaste y de extrema presin normas ASTM D 2266 y D2596

La prueba de extrema presin (EP) est diseada para evaluar el rendimiento bajo altas cargas que son aplicadas en la prueba de desgaste, lo mismo que la de extrema presin. Esta prueba de extrema presin se diferencia muy poco de la de desgaste, solamente en el aparato utilizado. En esta prueba, la esfera de acero de 1.27 cm. de dimetro, es rotada a una velocidad constante contra las otras tres esferas. La temperatura no se controla. La carga se aumenta a intervalos especficos hasta que la esfera que rota se sold a las otras esferas. Al final de cada intervalo, los dimetros de desgaste se miden y se anotan. Dos valores de esta prueba de EP son generalmente reportados con ndices de desgaste de carga (antiguamente Carga Media Herz) y punto de soldadura. El ndice de desgaste de carga (LWI) es la medida de la propiedad de un lubricante para prevenir el desgaste bajo cargas aplicadas. El punto de soldadura es la carga aplicada menor, en kilogramos, a la cual la esfera de rodamiento se suelda o agarra a las esferas estacionaras, o bien aquella carga a la cual el desgaste es mximo en las tres esferas estacionaras. Este valor indica el punto en el cual el lmite de extrema presin del lubricante es excedido.

Figura 2.36 Esquema del montaje para la prueba de cuatro esferas

Esta prueba sirve en general para controlar la calidad de los lubricantes de extrema presin, pero no puede utilizarse para predecir el rendimiento en la prctica. Para lo anterior se deben tener en cuenta otras propiedades.

2.1.32.2 Prueba timken de extrema presin Aceites Lubricantes: (ASTM D 2782) Grasas Lubricantes: (ASTM D2509) El equipo para la prueba Timken de EP es una mquina especial con un mandril rotatorio y un brazo de elevacin sobre el cual pueden ser colocadas cargas, para variar la presin que el mandril ejerce sobre el miembro estacionario. En la prueba se le adapta al mandril un anillo de acero fuerte (puede ser el anillo exterior o la copa de rodamiento de rodillos). Se utiliza tambin un bloque chato de acero, sobre el cual es rotado el anillo durante la prueba, lo mismo que una buena cantidad de lubricante que va a ser analizado. Para comenzar la prueba, tanto el anillo como el bloque son colocados en posicin, alimentando el lubricante en el punto de contacto del anillo y el bloque. Una carga especfica es aplicada en el brazo de elevacin, poniendo a funcionar la mquina, usualmente a 800 rpm y durante 10 minutos o hasta que la falla ocurra. Al final de este perodo de tiempo, el bloque es analizado. La carga para la cual los bordes de las ranuras producidas no muestran irregularidades debidas al arrastre de metal se reporta como la carga Timken OK en libras.

Figura 2.37 Esquema de la prueba Timken de extrema presin

Solamente se pueden obtener conclusiones de tipo general, con la prueba Timken o con cualquiera otra de extrema presin. Los resultados encontrados deben ser relacionados con informacin adicional del lubricante, tal como propiedades antidesgaste, tipo de aditivo, caractersticas de corrosin, etc. Usados de esta manera, los resultados de esta prueba pueden darle a un mecnico o ingeniero experimentado, valiosa informacin sobre el rendimiento de un lubricante, con respecto a otros. Adems, la prueba Timken de EP es utilizada en el control de la calidad de lubricantes cuyas caractersticas de rendimiento han sido establecidas anteriormente.

Figura 2.38 Mquina para ensayos Timken

2.1.32.3 Prueba FZG (DIN 51354) A en esta prueba se emplea un juego de engranajes que operan a 90 C y 8.3 m/s con un incremento de la carga cada 15 minutos, y se mide, por diferencia de peso, el material desprendido de los dientes. Se considera que la prueba termina cuando la prdida de peso es superior a 10 mg. o por apreciacin visual. Esta prueba no se considera muy representativa dado que el ensayo no considera condiciones de cambios brusco de carga ni choques.

Figura 2.39 Esquema del montaje usado para la prueba de desgaste FZG segn norma DIN 51354

2.1.32.4 Pruebas ALMEN Utiliza una varilla cilndrica la cual gira dentro de un casquillo abierto, el cual se presiona contra aquella. Se aaden pesas de 0.9 Kg, a intervalos de 10 segundos y se registra la relacin entre la carga y la iniciacin de rayado.

2.1.32.5 Prueba SAE Se hacen girar dos rodillos a diferentes velocidades y en un mismo sentido. La carga se aumenta gradualmente hasta que se produzca la falla. Esta prueba combina el rodamiento y el deslizamiento, la carga aplicada en libras, para evaluar el ndice de desgaste, se puede clasificar as:

Mineral puro menos de 125. EP 125 - 550

Suele ser poco utilizada pues no considera las cargas de choque. 2.1.32.6 Prueba FALEX Se hace girar un anillo cilndrico entre dos bloques de material duro y en forma de V que presionan la varilla e incrementan la intensidad gradualmente. Se registran la carga y el torque. La carga y el toque en libra se registran y se clasifican as:

Mineral puro menos de 750. EP: 750 4500

2.1.32.7 Ensayo de bomba hidrulica (VICKERS) En este ensayo los elementos en rozamiento son las partes mviles de una bomba de paletas Vickers, por la que se hace circular el aceite hidrulico a probar. Por la perdida de peso en los anillos y paletas se deducen las propiedades antidesgaste del fluido.

Figura 2.40 Esquema del montaje para la realizacin de la prueba de desgaste Vickers

2.1.33 Penetracin en grasas lubricantes (ASTM D217) El penetrmetro de cono ASTM est formado por un cono de metal de peso y dimensiones especficas, un ensamble de ajuste y un indicador de penetracin. Las caractersticas ms importantes del cono son:

ngulo del cono, 90

ngulo de la punta, 30

Peso del cono, 102,5 gr

Figura 2.41 Esquema del ensayo de penetracin en grasas lubricantes

Con esta prueba se cuantifica la consistencia de la grasa, es decir que tan dura o que tan fluida es, para dicha prueba la grasa debe estar bajo ciertas condiciones, para lo cual se utiliza un elemento conocido como trabajador estndar de grasa, que es un equipo que consta de un recipiente y un mbolo (disco perforado), el cual se mueve hacia arriba y hacia abajo, para "trabajar" la mezcla en el recipiente. Un ciclo de movimiento del mbolo hacia arriba y hacia abajo es conocido como "doble carrera del mbolo". La grasa entonces se somete a inicialmente a 60 carreras dobles (ciclos) de un pistn, a 25C (77F). La muestra ya trabajada se coloca en la plataforma del penetrmetro. El cono es colocado en la posicin de cero, con la punta apenas tocando la superficie de la muestra. El cono es soltado de su posicin, permitindole entrar en la muestra, por espacio de cinco segundos. La penetracin es leda en el indicador en dcimas de milmetro. Este procedimiento se lleva a cabo tres veces y el promedio se anota como la penetracin. Esta prueba se utiliza fundamentalmente para clasifica las grasas segn el National Lubricating Grease Instituto (NLGI) utilizando la penetracin trabajada.

Figura 2.42 Equipo utilizado en la prueba de penetracin en grasas lubricantes ASTM D 217

2.1.34 Punto de goteo de la grasa (ASTM D 566 y ASTM D 2265) Norma ASTM D 566: La copa es llenada con la grasa que va a ser probada y luego es colocada en el tubo de ensayo con el tapn y el termmetro. Luego el tubo de ensayo es sumergido en el bao de aceite. La temperatura del bao se aumenta hasta que el goteo del material (grasa) salga por el orificio de la parte inferior de la copa. Las lecturas de los termmetros de la copa y el bao, son anotadas en ese momento. El promedio de las dos temperaturas se reporta como el punto de goteo de la grasa. La temperatura limite de utilizacin de una grasa esta entre 20 y 40 C por debajo de su punto de goteo.

Figura 2.43 a. Esquema general del montaje b. Equipo utilizado para la determinacin del punto de goteo de la

grasa ASTM D 566

Norma ASTM 2265: Esta prueba es igual a la anterior, pero se diferencia en que utiliza un bloque o lmina de aluminio, como fuente de calor. Esto permite medir puntos de goteo arriba de los 625 F, lo cual no puede lograrse con el bao de aceite. La prueba anterior da una idea de la mxima temperatura de utilizacin de una grasa. Generalmente el punto de goteo es superior a esta temperatura.

Figura 2.44 Equipo utilizado para la determinacin del punto de goteo de la grasa segn norma ASTM D 2265

2.1.35 Desintegracin de la grasa por la accin del agua (MIL-6-16908-2) Consiste en recubrir chapas de acero con la grasa a probar hasta lograr un espesor de 0.5 mm la cual se sumerge en 500 ml de agua destilada y se agita durante una hora, luego se repite el ensayo con otra chapa y agua de mar sinttica. Finalmente se miden los espesores de las pelculas de grasa y estos se toman como los ndices de desintegracin.

Figura 2.45 Esquema de la prueba de desintegracin de la grasa

2.1.36 Estabilidad mecnica o al laminado (ASTM D 1813) En esta prueba se somete durante 4 horas una muestra de grasa a un movimiento de vaivn, en un pistn perforado, o a una agitacin continua con un rodillo excntrico que

gira a 160 rpm dentro de un cilindro. Para evaluar esta propiedad es necesario conocer la penetracin trabajada antes y despus del ensayo, y, una vez conocido estos datos se calcula el % de cambio de consistencia a partir de la siguiente ecuacin: % cambio de la consistencia de la grasa = (P P) / P Donde P` es la penetracin antes del ensayo y P es la penetracin trabajada despus del ensayo. El porcentaje hallado se compara con los siguientes valores:

Tabla 2.3 Rangos de porcentaje de cambio para la evaluacin de la estabilidad mecnica de las grasas

2.1.37 Separacin del aceite (ASTM D 1742) Esta caracterstica es importante para determinar la cantidad de aceite que se separa de la grasa durante el almacenamiento. Se evala mediante la diferencia de peso entre dos muestra una sin calentar y la otra despus de calentada a 100C durante 50 horas.

Figura 2.46 Esquema del ensayo de separacin del aceite

2.1.38 Destilacin de productos del petrleo (ASTM D86) Una cantidad especfica del producto (100 cm3) se coloca dentro del baln de destilacin el cual es cerrado poniendo el termmetro en la parte superior. Se conecta luego el

condensador al baln, la probeta graduada se coloca en posicin para recibir el lquido que sale del condensador. Luego se aplica calor al baln de destilacin a una velocidad tal que permita que la primera gota de destilado salga del condensador. La lectura del termmetro en este punto se anota como punto inicial de ebullicin La fuente de calor se regula de tal manera que la destilacin se lleve a cabo a una velocidad especfica. La cantidad de destilado recogido en la probeta puede ser medida a intervalos especficos de temperatura, o medir la temperatura a niveles especficos de destilado.

Figura 2.47 Equipo para destilacin bajo norma ASTM D86

Tanto para los combustibles como para los solventes, las caractersticas de destilacin son importantes. Para gasolina automotor el rango de destilacin es importante. Las caractersticas de destilacin de la porcin ms voltil, mas del 50% evaporado, en conjunto con la presin de vapor de la gasolina, controlan la habilidad de un buen rendimiento de arranque en fro. Sin embargo estas caractersticas controlan la tendencia al taponamiento por vapor. Un mejoramiento en la caracterstica de arranque en fro, puede desmejorar la proteccin contra el taponamiento. Las temperaturas a las cuales el 50% y el 90% del combustible se ha evaporado, son indicacin de las caractersticas de desempeo de la gasolina al calentar el motor. Entre ms bajos estos valores, mejor el desempeo en caliente. La temperatura baja al 50% es un ndice de buena aceleracin. El valor bajo al 90% es deseable para una combustin completa, distribucin uniforme del combustible en los cilindros y menos formacin de depsitos en la cmara de combustin. Las gasolinas de aviacin tienen en el 90% valores de temperatura de ebullicin ms bajos que las gasolinas para automotor. Un lmite mnimo de la suma de los puntos en 10% y 50% se controla para evitar el congelamiento del vapor.

Los combustibles Diesel tienen mucho menos volatilidad que las gasolinas aunque los efectos de los varios puntos de destilacin son similares. Por ejemplo, entre mas bajo el punto de ebullicin para un nmero de cetano dado, mejor es la habilidad de encendido, pero mayores las posibilidades de taponamiento por vapor o de marcha lenta. Igualmente entre ms alto el punto de ebullicin, mayores las posibilidades de que existan problemas de humos y depsitos. El punto medio de ebullicin (punto 50%) est relacionado con la economa de combustible, debido a que un punto de 50% ms alto, ocasiona mayores BTU y un mejor nmero de cetano del combustible Diesel. Cuando el combustible va a emplearse en quemadores la facilidad de inflamacin depende de la volatilidad de la primera porcin. Los humos dependen del punto final de ebullicin; existirn muchos humos si el punto final de ebullicin es muy alto. Muchas de las caractersticas de rendimiento de los solventes, estn relacionados con los rangos de destilacin. El punto de ebullicin inicial es una medida indirecta del punto de chispa, y por consiguiente, de la posibilidad de fuego. El rango entre el punto inicial de ebullicin y el punto del 50% es un ndice del comportamiento inicial, cuando es usado como solvente en caucho o pintura. El punto de 50% muestra, a groso modo, una relacin con la rapidez de evaporacin; un valor de temperatura bajo en el punto de 50% para ciertos hidrocarburos, aumenta la velocidad de evaporacin. Si el punto de 95% y el punto seco estn muy cercanos, existe una muy pequea o nula diferencia sobre la fraccin de secado lento. Tambin, un pequeo rango de destilacin de un solvente, en el espacio entre el punto inicial de ebullicin y el 5% o entre el 95% y el punto seco final, da una indicacin del rendimiento del solvente. Entre menor sea esa diferencia, ms puro es el solvente. 2.1.39 Presin de vapor red (ASTM D 323) El trmino presin de vapor significa para un ingeniero "presin de vapor de un lquido". Un producto del petrleo, al contrario del agua, comprende fracciones muy diferentes, cada una con una presin de vapor y una composicin propias. Por lo tanto la presin de vapor de un producto del petrleo es un valor combinado que refleja las diferentes presiones de vapor de las varias fracciones, de acuerdo a su participacin molecular. De esta forma es posible que dos compuestos totalmente diferentes, tengan la misma presin de vapor a una misma temperatura, obtenidas por acumulacin de las presiones de vapor de las fracciones de cada compuesto. Un destilado de rango estrecho puede tener la misma presin de vapor que la de una mezcla, donde el efecto de las fracciones ms pesadas es compensado por el de las fracciones livianas. El aparato de prueba para la presin de vapor Red, consiste esencialmente de una bomba de doble cmara. La cmara superior est equipada con un manmetro y contiene aire atmosfrico. Cuando esta cmara es lavada al principio de la prueba, se deja un residuo de agua dentro de sta para asegurar una humedad relativa del 100%. La cmara inferior, la cual tiene la cuarta parte de capacidad de la superior, es llenada con la muestra de lquido. Con la muestra en su respectiva cmara refrigerada para evitar una evaporacin prematura y teniendo cuidado que no se produzcan presiones anormales, la bomba es hermticamente sellada. La bomba es sumergida en un bao a 100 F. Para

asegurar que todo el lquido se evapore, la bomba es removida del bao peridicamente y agitada vigorosamente durante un corto perodo. El efecto combinado de las diferentes fracciones de hidrocarburos incrementa la presin en la bomba, indicada en el manmetro. Una vez que el manmetro muestra una presin de cero (presin atmosfrica del aire dentro de la bomba compensada por la presin en la parte exterior de la misma bomba), la lectura del manmetro registrar, aproximadamente, slo el efecto producido por la muestra en psia. Cuando se ha alcanzado la temperatura de equilibrio de 100 F y la presin en la bomba se mantiene en su mximo valor, se anota esta presin. Algunos factores de correccin deben ser aplicados a este valor para compensar la presin de calibracin del manmetro y para cualquier diferencial entre la temperatura inicial del aire en la bomba y la de 100 F.

Figura 2.48 Equipo para la determinacin de la presin de vapor de Reid a. Anlogo b. Digital Esta prueba es de gran importancia para la gasolina, la cual contiene fracciones altamente voltiles, tales como butano, pentano, etc., que disminuyen el valor de la presin de vapor y facilitan el arranque en fro. En climas calientes, un valor demasiado alto de la presin de vapor puede causar taponamiento por vapor, evitando de esta forma el paso de la gasolina al carburador. Se crea un vaco parcial en la succin de la bomba de combustible, que en asocio de una alta temperatura favorece la evaporacin del combustible, el conocimiento de la presin de vapor es tambin importante en el almacenamiento de dichos productos. Los recipientes cerrados que contengan productos altamente voltiles, deben ser construidos con materiales resistentes a las altas presiones internas. 2.1.40 Goma en la gasolina (ASTM D 381) un vaso que contiene 50 ml de la muestra de gasolina es colocado en un bao a 320 - 329 F, dirigiendo una corriente de aire precalentado dentro del vaso a una velocidad de un litro por segundo. Despus de 30 segundos, tiempo suficiente para la evaporacin de la parte voltil de la muestra, el vaso es retirado y dejado enfriar, determinando luego el

peso del residuo. Para gasolinas de aviacin, este residuo es considerado como el contenido de gomas en la muestra. Sin embargo, con los combustibles de motores, el residuo tambin puede contener aceites de baja volatilidad, agregados a la gasolina para mantener el sistema de induccin limpio. Aditivos de este tipo pueden ser extrados con n-heptano, el cual disuelve el aceite y no la goma. Una cantidad de 25 ml de n-heptano es agregado al residuo, agitado, permitindole luego reposar y por ltimo decantar. Esta etapa es repetida y el residuo final se considera que son las gomas.

Figura 2.49 Equipo para la determinacin de goma en la gasolina segn norma ASTM D 381 Las gomas que se presentan en la gasolina son pequeas cantidades de productos de oxidacin disueltos, que no han sido evaporados o que no se queman completamente. Aunque las concentraciones de gomas encontradas durante la elaboracin del combustible no son grandes, ellas pueden aumentar a proporciones peligrosas durante el proceso de almacenamiento. Las gomas existentes pueden acumularse en el tanque de gasolina, la lnea de combustible, bomba, sistemas de induccin, vlvulas de admisin, y mediante un efecto acumulativo causar problemas serios y reparaciones prematuras. La prueba de estabilidad a la oxidacin en gasolinas indica la tendencia a la formacin de gomas, mientras que sta prueba determina la cantidad de gomas presentes. Las dos pruebas se combinan para controlar la calidad de la gasolina, y resistir almacenamientos normales. 2.1.41 Calor de combustin (ASTM D240) El calor de combustin se determina en este mtodo quemando una muestra en una bomba calorimtrica de oxgeno bajo condiciones controladas. El calor de combustin se encuentra a partir de observaciones de temperatura, antes, durante y despus de la combustin. Se hacen las correcciones por transferencia de calor, productos que causan

calores de disolucin, etc. Generalmente la combustin se efecta utilizando una camisa de agua que eleva la temperatura conjuntamente para que la prueba sea adiabtica. El calor obtenido por este mtodo es el poder calorfico superior o bruto (HHV).

Figura 2.50 Esquema de la bomba calorimtrica de oxigeno El intervalo en el valor del calor de combustin de los productos del petrleo es muy estrecho. Los combustibles residuales tienen valores ms altos en base volumtrica y sin embargo desde el punto de vista econmico estn en desventaja por su dificultad para quemarlos completamente y su difcil manejo por alta viscosidad. 2.2 Espectrometra de absorcin atmica La evaluacin del estado del lubricante durante su funcionamiento (pruebas fisicoqumicas), no nos proporcionan un anlisis completo, para complementarlo se debe chequear la concentracin de metales en dicho aceite. Uno de los mtodos para determinar dicha concentracin es la espectrometra de absorcin atmica. Este anlisis en un aceite nuevo indica el contenido de aditivos metlicos, o la contaminacin con una fuente externa; en un aceite usado, el desgaste del elemento lubricado o la contaminacin del mismo con una fuente externa. Este tipo de prctica es muy comn en los motores de combustin interna debido a la diversidad de materiales empleados en su construccin. Un solo anlisis no es representativo para sacar conclusiones acerca de lo que esta sucediendo en el interior del motor, solo una secuencia programada permitir obtenerlas.

Figura 2.51 Equipos para realizar espectrometria de absorcin atmica

2.2.1 Principios de funcionamiento La ciencia de espectroscopia por absorcin atmica ha dado a tres tcnicas de uso analtico: la emisin, la fluorescencia y la absorcin. El princ