El índice de viscosidad ( IV ) es una medida arbitraria, sin unidades, del cambio de viscosidad de un fluido en relación con el cambio de temperatura. Se utiliza principalmente para caracterizar el comportamiento de la viscosidad-temperatura de los aceites lubricantes . Cuanto menor sea el IV, más se ve afectada la viscosidad por los cambios de temperatura. Cuanto mayor sea el IV, más estable permanece la viscosidad en un rango de temperaturas determinado. El IV se medía originalmente en una escala de 0 a 100; sin embargo, los avances en la ciencia de la lubricación han llevado al desarrollo de aceites con IV mucho más altos. [1]
La viscosidad de un lubricante está estrechamente relacionada con su capacidad para reducir la fricción en los contactos entre cuerpos sólidos. En general, se prefiere el lubricante menos viscoso que aún obliga a las dos superficies móviles a separarse para lograr condiciones de " cojinete de fluido ". Si el lubricante es demasiado viscoso, requerirá una gran cantidad de energía para moverse (como en el caso de la miel ); si es demasiado fino, las superficies entrarán en contacto y aumentará la fricción. [2]
Muchas aplicaciones de lubricantes requieren que el lubricante funcione en una amplia gama de condiciones, por ejemplo, se requieren lubricantes automotrices para reducir la fricción entre los componentes del motor cuando el motor se arranca en frío (en relación con las temperaturas de funcionamiento del motor ) hasta 200 °C (392 °F) cuando está en funcionamiento. Los mejores aceites con el VI más alto permanecerán estables y no variarán mucho en viscosidad en el rango de temperatura. Esto proporciona un rendimiento constante del motor dentro de las condiciones de trabajo normales. Históricamente, había dos tipos de aceite diferentes recomendados para su uso en diferentes condiciones climáticas. Como ejemplo, con aceites de invierno y arranque en frío de los motores, y con rangos de temperatura de, digamos, −30 °C a 0 °C, un aceite de peso 5 sería bombeable a temperaturas muy bajas y las temperaturas de funcionamiento del motor generalmente más frías. Sin embargo, en climas cálidos, donde las temperaturas varían de 30 °C a 45 °C, sería necesario un aceite de peso 50, por lo que permanecería lo suficientemente espeso como para sostener una película de aceite entre las partes calientes móviles.
Así surgió la cuestión de los aceites multigrado, donde con temperaturas variables de, digamos, -10 °C durante las noches frías y 20 °C durante los días, un aceite de peso 5 sería bueno porque el aceite se podría bombear en un motor frío y, a medida que el motor alcanzara la temperatura de funcionamiento y el día se calentara, las características de un aceite de peso 30 serían ideales. Por lo tanto, se introdujeron los aceites 5W-30, en lugar de los grados fijos y limitadores de temperatura, donde los aceites ligeros se volvían demasiado ligeros cuando hacía calor y los aceites más espesos se volvían demasiado espesos cuando hacía frío.
Los efectos de la temperatura en un aceite de viscosidad simple se pueden demostrar vertiendo una pequeña cantidad de aceite vegetal en una olla o sartén y luego enfriándolo en un congelador o calentándolo en una cocina. Cuando los aceites se enfrían lo suficiente en un congelador, se solidifican en un bloque de aceite similar a la "cera" que no se puede bombear dentro del sistema de lubricación de un motor. Sin embargo, cuando se coloca una cucharada de aceite muy frío en una sartén sobre una estufa y se calienta lentamente y se hace girar, el aceite se calentará gradualmente y existe un rango de temperatura definido en el que el aceite está tibio y tradicionalmente "aceitoso". Sin embargo, a medida que el aceite se calienta más, se vuelve cada vez más fino, hasta que casi humea y es casi tan fino como el agua, y por lo tanto casi no tiene capacidad para mantener separadas las partes móviles, lo que da como resultado el contacto de metal con metal y el daño de los componentes que se supone que deben mantenerse separados con una fina película de aceite.
Por ello, se recomienda utilizar los aceites multigrado en función de los rangos de temperatura ambiente de la estación o del entorno.
Además, existen cuestiones relacionadas con el mantenimiento de la temperatura del aceite, como calentadores de aceite o de motor que permiten un arranque fácil y un período de calentamiento más corto en climas muy fríos, y enfriadores de aceite para eliminar suficiente calor del aceite y, por lo tanto, del motor, la caja de cambios o el circuito de aceite hidráulico, para mantener la temperatura superior del aceite dentro de un límite de trabajo superior especificado.
La escala VI fue creada por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE). Las temperaturas elegidas arbitrariamente como referencia son 100 y 210 °F (38 y 99 °C). La escala se interpoló originalmente entre 0 para un crudo nafténico del Golfo de Texas y 100 para un crudo parafínico de Pensilvania. Desde el inicio de la escala, también se han producido mejores petróleos, lo que ha dado lugar a índices VI superiores a 100 (véase más abajo). [3]
En la actualidad, se utilizan ampliamente aditivos que mejoran el índice de viscosidad (VI) y aceites base de mayor calidad, que aumentan el índice de viscosidad alcanzable por encima del valor 100. El índice de viscosidad de los aceites sintéticos varía de 80 a más de 400. [ cita requerida ]
El índice de viscosidad se puede calcular utilizando la siguiente fórmula: [4]
donde U es la viscosidad cinemática del aceite a 40 °C (104 °F), Y es la viscosidad cinemática del aceite a 100 °C (212 °F), y L y H son las viscosidades a 40 °C para dos aceites hipotéticos de VI 0 y 100 respectivamente, que tienen la misma viscosidad a 100 °C que el aceite cuyo VI estamos tratando de determinar. Es decir, los dos aceites con viscosidad Y a 100 °C y un VI de 0 y 100 tendrían a 40 °C las viscosidades de L y H respectivamente. Estos valores de L y H se pueden encontrar en tablas en ASTM D2270 [4] y se incorporan en calculadoras en línea. [5]
https://xenum.com/es/indice-de-viscosidad-del-aceite-del-motor/
https://www.lubricantes.total.com/what-motor-oil-vi
