Índice de viscosidad: Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura.
Siempre que se calienta un aceite, éste se vuelve más fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando el aceite se va enfriando, se vuelve más espeso, o sea su viscosidad aumenta. Esta es una consecuencia muy desfavorable para la lubricación de un motor.
En el caso de una fábrica de motores que elige un lubricante que a la temperatura de funcionamiento de 75 ºC debe tener 38 cP. Cuando el motor se para y el aceite vuelve a temperatura ambiente, supongamos a 17.5 ºC, resulta que el aceite tiene una viscosidad de 570 cP. Esto significa que al arrancar en frío, las piezas van a tener mucha dificultad para ser lubricadas. En el tiempo que tarda el motor en calentarse, normalmente entre 1 y 2 minutos su desgaste va a ser mucho mayor de lo que sería conveniente.
Durante ese tiempo de calentamiento, el conductor tiene varias opciones: a) La más frecuente, que consiste en conducir con normalidad. Al cabo de un tiempo, cuando vuelve a mirar al cuadro, ve que la temperatura es la adecuada de funcionamiento y continúa su conducción normal. b) La peor opción, que consiste en subir el motor de vueltas para reducir el tiempo de calentamiento del motor. c) la mejor desde el punto de vista mecánico, consiste en mantener el motor al ralentí y esperar hasta que se caliente para iniciar la marcha. En caso de necesitar iniciar la marcha con urgencia, debería utilizar la caja de cambios para que el avance fuese a pocas revoluciones (en torno a 2.000 rpm para un motor de gasolina) y una vez caliente, continuar con la conducción normal.
Los mayores desgastes de las piezas del motor se producen durante la conducción en frío, porque la lubricación es deficiente. Un aceite demasiado viscoso no permite una lubricación
Un lubricante ideal debería tener la misma viscosidad a cualquier temperatura, y uno de los mayores esfuerzos de los fabricantes consiste en conseguir mediante aditivos que la variación de viscosidad con la temperatura sea lo menor posible.
Otra forma de correlacionar satisfactoriamente la relación viscosidad-temperatura es mediante una ecuación empírica de la siguiente forma:
log log (𝜗 + c) = A + B log T en la que
𝜗 = viscosidad cinemática en cSt T = Temperatura absoluta
A , B = Constantes para cada aceite
c = constante cuy o valor es 0, 6 si 𝜗 es 1, 5 o may or; 0, 65 si 𝜗 es menor de 1, 5 ; 0, 7 si 𝜗 es menor que 1, 0; y 0, 7 5 si 𝜗 es menor de 0, 7
Esta función es conocida como función de Walter o de Mc Coull presenta la particularidad y gran ventaja de que la representación entre las dos nuevas variables elegidas es una línea recta, y tiene una precisión razonable para un margen de temperaturas que oscile entre el punto de congelación y el punto de ignición del aceite. Fuera de este margen,la composición del aceite varía debido a la precipitación de ceras o a la pérdida de sus componentes más volátiles.
Para el mismo aceite ensayado anteriormente, la representación recta viscosidad- temperatura del aceite es:
Esta función es la base de los ábacos ASTM D341 – 17 Standard Practice for Viscosity- Temperature Charts for Liquid Petroleum Products.
En la página ftp://185.72.26.245/Astm/1/Section%2005/ASTM0501/PDF/D341.pdf se puede ver dicha norma.
Para muchos aceites minerales, de forma aproximada, un incremento de 14 Kp/cm2 de presión produce un cambio de viscosidad equivalente al que produciría una disminución de 1º F en su temperatura.
En la siguiente tabla de ASTM podemos ver la representación de algunos aceites: No. 1 corresponde a un aceite Light paraffin oil (o aceite de parafina ligero). El No. 2 es un California fraction; el No.3 es un Pennsylvania fraction; el No. 4 es una Kerosine. El No. 5 es un Wyoming naphtha; el No. 6 es un Pennsylvania naphtha.
Índice de Dean y Davis. Se han propuesto muchos métodos para describir el comporta miento de un aceite con la temperatura, pero es quizá el índice de viscosidad propuesto por E.W. Dean y G.H.B. Davis el método de más común aplicación.
El índice se basa en las viscosidades a 100 ºF y a 210 ºF expresados en segundos Saybolt Universal de una serie de aceites base de Pennsylvania y una serie de aceites de Gulf Coast. Arbitrariamente se asignó índice 100 a los aceites de Pennsylvania por ser de naturaleza parafínica y tienen variaciones relativamente pequeñas de la viscosidad con la temperaura. Se asignó índice 0 a los aceites de la Gulf Coast por ser de naturaleza nafténica y presentar grandes variaciones de viscosidad con la temperatura.
En principio los demás aceites tendrán un comportamiento intermedio entre estos extremos y por tanto, se le podría asignar un I.V. intermedio por interpolación.
El aceite en ensayo se compara a 100 ºF con dos aceites de I.V. 0 e I.V. 100. Los aceites de referencia elegidos son aquellos de cada serie que a 210 ºF presenten la misma viscosidad que el aceite en ensayo.
Donde A, B y C son las viscosidades a 100 ºF del aceite de Gulf Coast; del aceite ensayado; y del aceite de Pennsylvania.
Es fácil comprender que un aceite comercial al que se hayan añadido aditivos mejoradores del I.V. puede comportarse mejor que un aceite natural de Pennsylvania, es decir, que tenga un I.V. superior a 100.
Un aceite equiviscoso sería un aceite “ideal” sin variación de viscosidad. En la siguiente gráfica, se muestra el I.V. de dicho aceite equiviscoso en función de su viscosidad cinemática a 98,9 ºC (201 ºF). se trata de una curva de índice “techo” que representa los valores máximos que podría alcanzar un aceite real.
En esta gráfica podemos observar que un aceite que a la temperatura indicada (98,9ºC) tiene una viscosidad de 30 cSt y posea un I.V. de 110, estará más próximo del equiviscoso que otro aceite tenga 5 cSt con un I.V. de 130.