Seleccione el aceite adecuado: una guía sencilla para comprender la viscosidad del lubricante
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En lubricación, es fundamental comprender la viscosidad de un lubricante, lo que proporciona la base fundamental para seleccionar los lubricantes adecuados, sin importar dispositivos precisos o equipos pesados. Es muy importante asegurarse de que su maquinaria funcione sin problemas para una vida más larga y funcione de manera efectiva.
¿Cuál es la viscosidad del aceite?
La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir. En pocas palabras, la viscosidad de un lubricante indica el nivel de espesor del aceite. Un aceite de mayor viscosidad es más espeso y fluye más lentamente, mientras que un aceite de menor viscosidad es más diluido y fluye más fácilmente.
e.g.,La viscosidad del agua a 20 grados es aproximadamente 1 cSt, pero la miel tiene una viscosidad de aproximadamente 12000 a 20 grados.
La siguiente tabla muestra la viscosidad de líquidos comunes.
| Viscosidad de líquidos comunes | ||
| Líquido | Aprox. Viscosidad a 20 grados (cSt) | Aprox. Viscosidad a 40 grados (cSt) |
| Gasolina | 0.7 | 0.5 |
| Agua | 1 | 0.66 |
| Leche | 2.5 | 1.5 |
| Aceite de oliva | 80 | 40 |
| Aceite de canola | 75 | 42 |
| Aceite hidráulico (ISO VG 46) | 128 | 46 |
| Aceite de motor (10W-30) | 300 | 70 |
| Champú | 5000 | 1500 |
| Miel | 12000 | 2000 |
Para los lubricantes, la viscosidad es un parámetro muy-importante. Es tan importante que a menudo le ponemos su nombre al aceite. Un gran ejemplo es el aceite hidráulico "ISO VG 46": ese "46" proviene directamente de su viscosidad medida a 40 grados.
¿Cómo se define el grado de viscosidad del aceite de motor?
La norma SAE J300 define el grado de viscosidad de los aceites de motor. Tomando como ejemplo "5W-40":
W:Significa Withstand Winter, que representa el desempeño del aceite en climas fríos.
Número antes de "W" (5W):El grado de rendimiento de baja-temperatura. Un número menor significa que el aceite es más diluido en climas fríos, lo que hace que los arranques en frío sean menos difíciles.
Número después de W (40):El grado de rendimiento de alta-temperatura. Un número mayor significa que el aceite es más pegajoso a altas temperaturas, lo que proporciona una película de aceite más fuerte.
El estándar SAE J300
| Grado de viscosidad SAE | Viscosidad de arranque a temperatura baja-(cP) máx. | Viscosidad de bombeo a temperatura baja-(cP) máx. (sin límite elástico) | Viscosidad cinemática (cSt) a 100 grados mínimo | Viscosidad cinemática (cSt) a 100 grados máx. | Viscosidad de alto cizallamiento (cP) a 150 grados mínimo |
| 0W | 6200@ -35 | 60000@ -40 | 3.8 | - | - |
| 5W | 6600@ -30 | 60000@ -35 | 3.8 | - | - |
| 10W | 7000@ -25 | 60000@ -30 | 4.1 | - | - |
| 15W | 7000@ -20 | 60000@ -25 | 5.6 | - | - |
| 20W | 9500@ -15 | 60000@ -20 | 5.6 | - | - |
| 25W | 13000@ -10 | 60000@ -15 | 9.3 | - | - |
| 16 | - | - | 6.1 | <8.2 | 2.3 |
| 20 | - | - | 6.9 | <9.3 | 2.6 |
| 30 | - | - | 9.3 | <12.5 | 2.9 |
| 40 | - | - | 12.5 | <16.3 | 3.5* / 3.7** |
| 50 | - | - | 16.3 | <21.9 | 3.7 |
| 60 | - | - | 21.9 | <26.1 | 3.7 |
| *Para grados 0W-40, 5W-40 y 10W-40 ** Para grados 15W-40, 20W-40, 25W-40 y 40 |
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Cambios de viscosidad (ΔV) También son un indicador importante de si es necesario un cambio de aceite.
En términos generales, si la viscosidad cinemática del aceite de motor a 100 grados cambia en más de ±25% (un aumento o disminución del 25% en la viscosidad), indica que es hora de cambiar el aceite del motor.
A medida que un lubricante se acerca al final de su vida útil, su viscosidad primero disminuirá notablemente y luego experimentará un rápido aumento. Para evitar el desgaste del motor por fallas en la lubricación, cambiar rápidamente el aceite antes de que la viscosidad disminuya notablemente es esencial para garantizar el rendimiento adecuado del vehículo.
El aceite de motor resulta ser más espeso que el estándar.
El espesamiento (aumento de la viscosidad de más del +25%) suele deberse a la oxidación del aceite, lo que genera una gran cantidad de lodo, lo que provoca-desgaste en el arranque y un mayor consumo de combustible.
El aceite de motor resulta más diluido que el estándar.
La dilución (disminución de la viscosidad de más del -25%) a menudo es causada por la dilución del combustible o la ineficacia de los aditivos, lo que provoca una lubricación insuficiente y un desgaste severo.
¿Cómo se definen los grados de viscosidad de los aceites industriales?
El grado de viscosidad estándar ISO 3448 es el estándar de clasificación más universal y ampliamente utilizado para la viscosidad de lubricantes industriales, comúnmente utilizado para aceites hidráulicos, aceites para engranajes y otros aceites industriales.
ISO VG (grado de viscosidad), por ejemplo, ISO VG 32, ISO VG 68, ISO VG 220.
Definición básica: El número de cada grado representa el punto central de la viscosidad cinemática del producto petrolero a 40 grados. Su rango de fluctuación permitido es ±10%.
Por ejemplo: el rango de viscosidad de ISO VG 46 es 41.4 - 50.6 cSt (porque 46 ± 10%=41.4 ~ 50,6).
En el campo de la lubricación industrial, los cambios de viscosidad son un método importante para el mantenimiento de equipos. Si la viscosidad de un lubricante aumenta o disminuye significativamente después de un período de uso, los ingenieros de mantenimiento deben prestar atención inmediata, ya que puede significar una falla del lubricante, lo que puede causar daños graves al equipo.
Aumento de la viscosidad del aceite:
Un aumento de la viscosidad del aceite-alto siempre indica una oxidación severa del aceite, acumulación de lodo o contaminación con aceites incompatibles de mayor-viscosidad.
por ejemplo, en sistemas hidráulicos que funcionan a altas temperaturas persistentes, el fluido se oxida muy rápidamente, lo que provoca un aumento de la viscosidad. Los operadores deben cambiar el aceite nuevo con prontitud.
De lo contrario, el aceite envejecido no sólo aumentará el consumo de energía del sistema y provocará una respuesta lenta, sino que también puede provocar fallas graves como el bloqueo del filtro.
Disminución de la viscosidad del aceite:
Hay dos razones por las que la viscosidad del lubricante disminuye: 1, contaminación por líquidos de menor-viscosidad, como el ingreso de agua o solventes debido a un sellado inadecuado del equipo; 2, las cadenas moleculares de los mejoradores del índice de viscosidad se cortaron mediante un alto cizallamiento mecánico.
Algunos aceites para engranajes de bajo costo-en el mercado sirven como un caso típico: el fabricante mezcló aceites base de baja-viscosidad con espesantes poliméricos económicos. La viscosidad inicial que parece-buena no puede soportar el intenso corte en la rotación del engranaje. Su viscosidad disminuye rápidamente en un corto período, lo que provoca una resistencia insuficiente de la película de aceite y una falta de lubricación, lo que provoca el desgaste del equipo. Este enfoque de "ahorro de costos" en realidad aumenta significativamente el riesgo de falla del equipo, aumenta el costo de mantenimiento y acorta su vida útil.
Mejoradores de viscosidad, temperatura y índice de viscosidad (VII).
La viscosidad generalmente se mide a una temperatura específica. Elíndice de viscosidad (VI)Mide cuánto cambia la viscosidad de un lubricante con la temperatura. Cuanto mayor es el valor, menos cambia el valor de la viscosidad con la temperatura.
e.g.:
El VI del aceite mineral (a base de parafínico-) es aproximadamente de 96 a 110, mientras que el de las polialfaolefinas (PAO) puede alcanzar hasta 120 a 180. El VI del aceite PAG (polialquilenglicol) puede alcanzar más de 190.
Debido a que las temperaturas ambiente y del equipo fluctúan constantemente, en la mayoría de las aplicaciones de lubricación, se prefieren los lubricantes con alto VI para una amplia adaptabilidad de la temperatura y una protección de lubricación más estable. Por ejemplo, los aceites de motor para automóviles-de gama alta basados en PAO suelen tener un VI más alto, lo que los hace más adecuados para arranques en frío-y conducción intensa en temperaturas cálidas.
¿Cómo se puede mejorar el VI de un aceite base?
Además de optimizar el aceite base en sí (refinado físico y conversión química), también se pueden obtener lubricantes con VI más altos agregando mejoradores de viscosidad. Estos aditivos lubricantes normalmente son polímeros-de cadena larga que se expanden con el calor, contrarrestando el adelgazamiento natural del aceite.
Mejorador del índice de viscosidad (VII)
El mejorador del índice de viscosidad (VII) es un aditivo utilizado para formular aceites multigrado para motores de combustión interna y otros lubricantes industriales de alto VI. Aumenta el VI y reduce el cambio de viscosidad con la temperatura en las formulaciones lubricantes.
El mejorador del índice de viscosidad más comúnmente utilizado es el copolímero de olefina (OCP), que generalmente se refiere al copolímero de etileno propileno (EPM). OCP es uno de los VII más utilizados y convencionales en el mundo, especialmente en aceites de motor. También hay otros VII, como PMA, HSD; haga clic aquí para obtener más información sobre los mejoradores del índice de viscosidad.
Introducción general a los mejoradores del índice de viscosidad para lubricantes
2 lados de la viscosidad: demasiado alta o demasiado baja
Siempre debemos seleccionar el lubricante con el grado de viscosidad adecuado según las instrucciones del manual.
Aceite de motor para automóviles
- Viscosidad demasiado baja
Una viscosidad demasiado baja provoca principalmente una lubricación insuficiente y la desactivación de los anillos de sellado, lo que provoca directamente desgaste y fugas del motor.
- Viscosidad demasiado alta
Una viscosidad excesivamente alta significa una resistencia excesiva y una fluidez deficiente, lo que puede provocar dificultades en el arranque del motor, un alto consumo de combustible y una mala disipación del calor.
Aceites industriales
Hagamos un ejemplo con aceite hidráulico; Puede causar problemas innecesarios si los fluidos hidráulicos son demasiado altos o demasiado bajos más allá del estándar.
- Viscosidad demasiado baja
Si los fluidos hidráulicos son demasiado espesos, esto puede aumentar la resistencia de la bomba, dificultando el flujo y potencialmente causando cavitación de la bomba, lo que daña la bomba. Además, el aceite hidráulico de viscosidad excesivamente alta aumenta la resistencia al flujo en el sistema hidráulico, lo que aumenta el consumo de energía, ralentiza la respuesta de los actuadores y reduce la precisión.
- Viscosidad demasiado alta
Si los fluidos hidráulicos son demasiado finos, la película de aceite se vuelve más fina, lo que provoca una lubricación insuficiente y un mayor desgaste. El aceite de baja viscosidad también afecta el rendimiento del sellado, aumentando el riesgo de fugas.
¿Qué viscosidades se prueban para los lubricantes?
Para aceites de motor
- Viscosidad cinemática de 100 grados - en condiciones normales de funcionamiento del motor.
KV100 determina el espesor y la resistencia de la película de aceite durante el funcionamiento normal del motor. Para cada grado de viscosidad, SAE J300 define una viscosidad cinemática mínima y máxima opcional a 100 grados.
- Alta temperatura y alto cizallamiento (HTHS)viscosidad - a 150 grados - bajo condiciones severas de funcionamiento del motor.
SAE J300 especifica valores mínimos de HTHS para diferentes grados de viscosidad. La prueba HTHS complementa la prueba de viscosidad de 100 grados, midiendo específicamente la resistencia de la película de aceite durante los momentos más exigentes del motor, cuando más se necesita protección.
Una viscosidad HTHS excesivamente baja puede provocar una lubricación insuficiente y un mayor desgaste.
- Simulador de arranque en frío (CCS)La viscosidad - mide el rendimiento de arranque en frío de un motor a bajas temperaturas.
La viscosidad CCS es un parámetro clave para definir el grado "W" (invierno). Esto simula la resistencia al flujo de aceite durante el arranque del motor a temperaturas extremadamente bajas. Cuanto menor sea el valor, menor será la tensión sobre la batería y el motor durante un arranque en frío, lo que dará como resultado un arranque más suave.
- Viscosímetro microrotacional (MRV)/viscosidad de bombeo - ¿Se puede bombear el aceite a bajas temperaturas?
La viscosidad MRV es otro parámetro clave para definir el aceite de motor de grado "W".
Simula si la bomba de aceite puede recoger el aceite y hacerlo circular eficazmente a todos los componentes del motor a bajas temperaturas. Si el MRV es demasiado alto, el bombeo se vuelve difícil, lo que puede provocar falta de aceite y un desgaste severo del motor inmediatamente después del arranque.
- Viscosidad cinemática de 40 grados - utilizada para calcular el índice de viscosidad
Aunque la viscosidad cinemática de 40 grados no se utiliza directamente en las clasificaciones SAE J300, sigue siendo una propiedad física muy importante. Es crucial en el desarrollo de formulaciones de aceite y en el control de calidad. El grado de viscosidad cinemática . 40 se utiliza principalmente para calcular el índice de viscosidad.
Cambio de viscosidad y mejoradores del índice de viscosidad - SSI
El aceite lubricante que contiene mejoradores del índice de viscosidad (VII) muestra una viscosidad significativamente mejorada y un índice de viscosidad más alto. Sin embargo, después de un cierto período de funcionamiento del motor, su viscosidad puede disminuir notablemente. ¿Por qué sucede esto?
Los mejoradores del índice de viscosidad son esencialmente polímeros-solubles en aceite. Cuando el aceite lubricante se somete a cortes extremos-como en engranajes de alta-velocidad y bombas de aceite-estas cadenas de polímero se pueden cortar mecánicamente. Este proceso reduce permanentemente el peso molecular de los polímeros, lo que resulta en una disminución significativa en la viscosidad del aceite del motor. Este fenómeno se conoce profesionalmente comoPérdida permanente de estabilidad al corte. Esto provoca un adelgazamiento de la película de aceite, una lubricación inadecuada y una reducción del rendimiento del sellado, lo que a su vez acelera el desgaste de los componentes.
Los lubricantes premium dan prioridad a los polímeros con un índice de estabilidad al cizallamiento (SSI) excepcionalmente alto para garantizar que la viscosidad permanezca dentro del rango diseñado durante todo el intervalo de drenaje de aceite, brindando una protección consistente y duradera para el motor.
En el aceite industrial, los requisitos de viscosidad varían ampliamente según las diferentes aplicaciones.
Tomando el aceite hidráulico como ejemplo,Los estándares chinos definen especificaciones para los grados L-HM (anti-desgaste), L-HV (baja-temperatura) y L-HS (ultra-baja-temperatura). Podemos ver que, aunque sus requisitos de viscosidad a 40 grados son los mismos, sus requisitos de viscosidad a baja temperatura, punto de fluidez e índice de viscosidad son totalmente diferentes.
| Propiedad | L-HM (anti-desgaste) | L-HV (baja temperatura) | L-HS (temperatura ultra-baja) |
| Viscosidad cinemática a 40 grados (mm²/s) | 28.8 ~ 35.2 | 28.8 ~ 35.2 | 28.8 ~ 35.2 |
| Arranque-a baja temperatura (Temperatura para viscosidad de 1500 mm²/s) |
No especificado | Menor o igual a -18 grados | Menor o igual a -24 grados |
| Índice de viscosidad VI | Mayor o igual a 95 | Mayor o igual a 140 | Mayor o igual a 150 |
| Fluidez a baja temperatura- (Punto de fluidez) |
Menor o igual a -15 grados | Menor o igual a -33 grados | Menor o igual a -45 grados |
| Aplicación recomendada | Temperaturas ambiente moderadas/estables | Amplio rango de temperatura, regiones frías | Condiciones árticas y de frío intenso |
Aceite hidráulico anti-desgaste - L-HM:Este grado básico prioriza la viscosidad a temperatura ambiente (40 grados) y 0 grados. Tiene los requisitos más bajos en cuanto a índice de viscosidad y rendimiento a baja-temperatura.
Aceite hidráulico de baja-temperatura - L-HV:Basado en L-HM, este grado mejora significativamente el índice de viscosidad y el rendimiento a bajas-temperaturas, lo que lo hace adecuado para climas fríos.
Aceite hidráulico de temperatura ultra-baja-- L-HS:Este aceite de grado mejora aún más la capacidad de arranque a temperaturas ultra-bajas-y el índice de viscosidad más allá de L-HV. Es el grado más alto, diseñado para climas extremadamente fríos.
¿Qué componentes de las formulaciones lubricantes afectan la viscosidad?
| Ejemplo de formulación de aceite lubricante CF-4 15W-40 | ||
| Componente | Porcentaje | Función principal e impacto en la viscosidad |
| Aceite base-150SN | 53.0 | Proporciona la base de formulación y la viscosidad de referencia. |
| Aceite base- 500SN | 29.0 | Como componente de aceite base pesado, aumenta la viscosidad de referencia. |
| Paquete de aditivos lubricantes | 8.0 | Aporta propiedades detergencia, dispersancia, anti-desgaste, etc., a la vez que aporta un ligero efecto espesante. |
| Mejorador del índice de viscosidad (OCP) | 9.6 | Aumenta drásticamente la viscosidad a alta-temperatura para garantizar que se cumpla el grado "40" y mejora el índice de viscosidad para lograr el rendimiento a baja-temperatura "15W". |
| Depresor del punto de fluidez | 0.4 | Mejora la fluidez a baja-temperatura: optimiza la viscosidad a baja-temperatura (por ejemplo, CCS), pero con un impacto muy bajo en la viscosidad a alta-temperatura. |
| Agente antiespumante | 10 ppm | Suprime la espuma: Básicamente, no afecta la viscosidad general del aceite. |
En la formulación anterior, la viscosidad del aceite lubricante terminado está influenciada principalmente por tres aspectos clave.
Aceites base
Es el componente principal de la formulación del aceite lubricante; su viscosidad determina directamente la viscosidad de referencia del producto terminado.
Se seleccionan uno o dos aceites base como fluido base de un lubricante. por ejemplo, es un método común utilizar una mezcla de 150N y 500N en una proporción determinada para mezclar un aceite de motor 20W-50.
Mejorador del índice de viscosidad (VII)
VII espesa significativamente el aceite y mejora su índice de viscosidad. Es el componente clave que permite obtener aceites multi-grados.
Otros aditivos
El paquete de aditivos (los VII no están incluidos) generalmente también aporta un pequeño efecto espesante. Además, los aditivos como-depresores del punto de fluidez (p. ej., PMA PPD) también aumentan ligeramente la viscosidad.
Para obtener un aceite lubricante de alta-calidad, los ingenieros del mezclador de aceite deben calcular con precisión según las hojas de datos de las materias primas y equilibrar la relación entre estos tres elementos.
