Índice de Viscosidad (IV)

La viscosidad de un aceite lubricante cambia con la temperatura. La razón de cambio depende de la composición del aceite. Los aceites basados en

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nafténicos1 son más sensibles a los cambios que los aceites basados en parafinas1. Ciertos lubricantes sintéticos son menos sensibles que los aceites parafínicos. Para clasificar esta propiedad de los aceites lubricantes, la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM por sus siglas en inglés) ha creado un método empírico para proporcionar un número, llamado Índice de Viscosidad (IV) que corresponde a la cantidad de cambio de viscosidad para un aceite dado, comparándolo con dos aceites de referencia que tienen el mayor y el menor índice de viscosidad en la fecha que la escala fue introducida por primera vez (1929). A un aceite parafínico estándar le fue dado un IV de 100 y a un aceite nafténico estándar un IV de 0. Han sido preparadas tablas que muestran la relación entre las viscosidades a 40 y 100º C. Este método ha sido actualizado y revisado muchas ocasiones para incluir IV mayores a 100 [10].

La incorporación de polímeros incrementa los IV basados en el petróleo. SAE no ha usado el IV desde la década de los 60’s porque el término es técnicamente obsoleto, sin embargo la API (Association of Petroleum Engineers) tiene un sistema de clasificación de aceites, basado en el IV como uno de tantos parámetros, para proporcionar una guía de sustitución de aceites con las mismas propiedades químicas y físicas del aceite buscado [10].

Lo valioso del índice de viscosidad es que: un IV bajo significa un cambio de viscosidad relativamente grande con la temperatura y un alto IV denota un cambio pequeño en la viscosidad a un cambio de temperatura. Por lo tanto el índice de viscosidad de un aceite es importante en aplicaciones donde un apreciable cambio en la temperatura del aceite lubricante podría afectar la ignición

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Uno de los cuatro grupos de hidrocarburos conocidos químicamente, parafinas, nafteno, olefinas y aromáticos.

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o las características de operación del equipo. Ejemplos típicos de aplicación son la maquinaria a bordo de barcos y equipo de emergencia, así como los bruscos cambios de temperatura, presión y humedad en las diferentes etapas del vuelo de un avión [10].

La figura 1.4 muestra curvas típicas de aceites con diversos índices de viscosidad

Figura 1.4 Curvas típicas de aceites con varios Índices de Viscosidad (IV) [10].

La referencia [10] muestra en su apéndice D un gráfico de la viscosidad cinemática contra la temperatura diversos fluidos.

El índice de viscosidad (IV) se calcula haciendo experimentos con los fluidos a 40 y 100 oC, teniendo como referencia a fluidos de los que se conoce su IV con respecto a los cambios de temperatura. El detalle sobre este tipo de pruebas se encuentra en la norma ASTM (American Society for Testing and

1.0 x 10-6 -20 _{0 20 40} 60 ₁₀₀ 120 Temperatura oC 140 80 2.0 x 10-6 5.0 x 10-6 1.0 x 10-4 1.0 x 10-2 3.0 x 10-5 1.0 x 10-3 1.0 x 10-5 IV = 100 IV = 50 IV = 140 Viscosidad cinemática m2/s

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Materials) D2270-86: “Standard Practice for Calculating Viscosity Index from Kinematic Viscosity at 40 and 100 oC”.

La misma referencia [10], muestra la gráfica de curvas para aceites con índices de viscosidad de 50, 100, 150, 200, 250 y 300.

El índice de viscosidad IV se calcula midiendo la viscosidad cinemática de la muestra fluido de prueba a 40ºC y a 100ºC y relacionando los resultados con dos fluidos de referencia con valores de IV de 0 y de 100.

La siguiente expresión, llamada de Deanny-Davis, se usa para calcular los índices de viscosidad IV a 100ºF para muestras de fluido con índices de viscosidad IV iguales o menores a 100 [10].

@ =

× 100

U: SUS del fluido a 40ºC (100ºF aproximadamente)

L: Viscosidad cinemática de un fluido previamente probado a 40ºC, que tiene un índice de viscosidad IV de cero y que a 100ºC tiene la misma viscosidad que el fluido de prueba.

H: Viscosidad cinemática de un fluido previamente probado a 40ºC, que tiene un índice de viscosidad IV de 100 y que a 100ºC tiene la misma viscosidad que el fluido de prueba.

Los valores de L y H se encuentran en una tabla del estándar ASTM D 2270, para aceites con viscosidades cinemáticas entre 2.0 mm2_{/s y 70.0 mm}2_{/s a}

100 o_{C. Este rango comprende la mayor parte de los aceites prácticos que se}

utilizan como combustible o lubricante [10]. La estabilidad de la viscosidad de un aceite con la temperatura puede ser establecida de manera general como sigue [10]:

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Tabla 1.3 Estabilidad de los aceites en función del índice de viscosidad.

IV=0 No estable

IV menor que 75 Poco estable IV entre 75 y 200 Muy estable

1.8 Nomenclatura y clasificación de los aceites

Es necesario aclarar que la nomenclatura de los aceites que ha sido estandarizada por la SAE, ASTM y API en occidente, no son las únicas organizaciones que realizan la estandarización, ya que existe además la ISO y la contraparte rusa (asociación de certificación) basada en diferentes características de los aceites y fluidos usados en aviación y en la industria pesada [10].

1.8.1 Clasificación de los aceites de motor

Como la selección del grado de viscosidad apropiado es importante, varios sistemas de clasificación de la viscosidad han sido estudiados a través de los años. En occidente la clasificación de la viscosidad para aceites de motor ha sido desarrollada por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE por sus siglas en ingles) desde 1911. Este sistema de clasificación, después de muchas revisiones y actualizaciones, sigue siendo usado en occidente [10].

Las normas que a continuación se enlistan, corresponden a la clasificación SAE y sus métodos de prueba ASTM:

SAE J300 Clasificación de viscosidad de aceite para motor

SAEJ306 Clasificación de viscosidad lubricante de transmisión manual y de eje.