ΣΥΝΤΟΜΟΣ ΟΔΗΓΟΣ ΛΙΠΑΝΣΗΣ Χαράλαμπος Αποστολίδης Διπλ. Μηχανολόγος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός ΕΜΠ Μέλος ΔΣ Hellenic Maintenance Society Νοέμβριος-Δεκέμβριος 2014 1
ΑΡΧΕΣ ΛΙΠΑΝΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ H λίπανση παίζει καθοριστικό ρόλο, τόσο στην αντιμετώπιση των φθορών, όσο και στη διατήρηση του ΟΒΑ (Ολικού Βαθμού Απόδοσης) του μηχανικού εξοπλισμού, στα επιθυμητά επίπεδα. Είναι επίσης το πλέον αποτελεσματικό εργαλείο περιορισμού των απωλειών (waste management) λόγω απρόβλεπτων στάσεων του παραγωγικού εξοπλισμού κάθε κατηγορίας. Τα σημερινά λιπαντικά επιτρέπουν στους κατασκευαστές να σχεδιάζουν μηχανήματα που μπορούν να λειτουργήσουν στα υψηλότερα όρια απόδοσης κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες φόρτισης, καταπόνησης και θερμοκρασίας, αυξάνοντας έτσι την απόδοση τους και ελέγχοντας το κόστος. Αποτελούν λειτουργικά στοιχεία κάθε μηχανήματος και σαν τέτοια πρέπει να αντιμετωπίζονται. Άρα τόσο οι σχεδιαστές όσο και οι κατασκευαστές μηχανημάτων, πρέπει να έχουν υπόψη τους ακόμη και κατά τη φάση του σχεδιασμού τις απαιτήσεις τριβολογικής προστασίας (λίπανσης) για μακρόχρονη και αξιόπιστη λειτουργία, ενώ οι χειριστές και οι συντηρητές πρέπει να διασφαλίζουν με σωστές διαδικασίες λίπανσης και συντήρησης την απρόσκοπτη και αξιόπιστη λειτουργία τους για όλο το διάστημα της ωφέλιμης ζωής τους. Οι ιδιότητες που διαθέτουν ποικίλουν ανάλογα με την κάθε εφαρμογή. Μπορεί π.χ. να συμβάλλουν στη διατήρηση της εσωτερικής καθαρότητας των συστημάτων λίπανσης, στη διάλυση και στον διασκορπισμό προϊόντων οξείδωσης και καύσης ή στην αντισκωριακή, αντιδιαβρωτική και αντιτριβική προστασία και παράλληλα να διαθέτουν θερμική και χημική αντοχή, ικανότητες ροής στις χαμηλές θερμοκρασίες κλπ, πράγμα που σημαίνει ότι είναι σύνθετα και υψηλής τεχνολογίας προϊόντα. Εφαρμόζονται συνήθως σε υγρή, ημίρρευστη, στερεή και αέρια κατάσταση ή με τη μορφή αλοιφών. Στη Βιομηχανία και τις Μεταφορές χρησιμοποιούνται κυρίως υγρά λιπαντικά και γράσα. Τα στερεά (γραφίτης, μολυβδαίνιο, χαλκός, τεφλόν κλπ.), χρησιμοποιούνται αυτούσια σε ειδικές περιπτώσεις ή σαν πρόσθετα σε αυτά της υγρής ή ημίρρευστης μορφής. 2
ΤΡΙΒΗ. Όταν οι επιφάνειες δύο σωμάτων βρίσκονται σε επαφή, υπάρχει μια δύναμη,που αντιτίθεται στην οποιαδήποτε σχετική κίνηση μεταξύ τους. Η δύναμη αυτή καλείται τριβή (στατική τριβή). Η τριβή έχει σαν αποτέλεσμα την κατανάλωση και απώλεια ενέργειας με την μορφή θερμότητας, καθώς και την φθορά των επιφανειών των σωμάτων που βρίσκονται σε επαφή. Το λιπαντικό παρεμβάλλεται με την μορφή μεμβράνης και διαχωρίζει τις κινούμενες επιφάνειες, ελαττώνει τις τριβές, διευκολύνει την κίνηση και την παραγωγή του απαιτούμενου έργου. Με τον όρο τριβή καλύπτουμε ένα αριθμό φυσικών φαινομένων, όπως είναι η εσωτερική τριβή μέσα σε αέρια, υγρά ή στερεά σώματα και η εξωτερική τριβή μεταξύ δύο στερεών σωμάτων σε επαφή την οποία και θα εξετάσουμε. Η δύναμη της τριβής, όπως αναφέραμε, αντιτίθεται στην κίνηση δύο στερεών σωμάτων σε επαφή, ανεξάρτητα από το μέγεθος, το σχήμα και τη φύση τους. Αίτια δημιουργίας της τριβής. Μοριακές δυνάμεις Τα μόρια ενός σώματος συγκρατούνται μεταξύ τους με ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις, που αναπτύσσονται μεταξύ των θετικά και αρνητικά φορτισμένων ατόμων τους. (Σχ.1). Οι δυνάμεις αυτές μπορούν να αναπτυχθούν και μεταξύ των ατόμων δύο σωμάτων που βρίσκονται σε πολύ στενή επαφή. Η έλξη αυτή μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ατόμων των δύο σωμάτων είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο πιο καλά είναι Σχ.1. Ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις έλξεως επεξεργασμένη η επιφάνεια επαφής. Θεωρητικά δύο πολύ καλά επεξεργασμένες επιφάνειες σε επαφή, εφαρμόζουν έτσι ώστε ο διαχωρισμός τους επιτυγχάνεται, μόνο μηχανικά. Επιφανειακή τραχύτητα Αν παρατηρήσουμε στο μικροσκόπιο, δύο πολύ καλά επεξεργασμένες επιφάνειες τότε θα δούμε ότι αυτές δεν είναι εντελώς λείες (Σχ.2). Αποτελούνται από κορυφές και κοιλάδες (ανωμαλίες). Σχήμα 2. Επιφανειακή τραχύτητα Αν τώρα οι δύο αυτές επιφάνειες έρθουν σε επαφή, τότε οι κορυφές και οι κοιλάδες εμπλέκονται μεταξύ τους, προβάλλοντας αντίσταση κατά την μεταξύ τους σχετική κίνηση. Επιφανειακή κυμάτωση Στην πραγματικότητα, καμία επιφάνεια δεν είναι τελείως επίπεδη, αλλά έχει κυματοειδή μορφή (Σχ.3), που οπωσδήποτε δημιουργεί αντίσταση κατά την σχετική κίνηση δύο επιφανειών σε επαφή. Σχήμα. 3. Κυματοειδείς επιφάνειες 3
Τοπική συγκόλληση Κατά τη επαφή των δύο σωμάτων, η πραγματική επιφάνεια επαφής, αποτελείται μόνο από κορυφές και είναι πολύ μικρότερη από τη φαινόμενη επιφάνεια των σωμάτων. Αυτό σημαίνει ότι οι δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ τους, κατανέμονται σε πολύ μικρότερη επιφάνεια. Άρα οι Σχήμα. 4. Τοπικές συγκολλήσεις επιφανειακές πιέσεις, τοπικά, είναι πολύ μεγαλύτερες και πολύ συχνά επαρκείς για να προκαλέσουν τοπικά υπερθέρμανση, τήξη και συγκόλληση των σημείων επαφής. (Σχ.4) Εάν τα δύο σώματα εξακολουθήσουν να κινούνται, τότε τα σημεία συγκόλλησης διαχωρίζονται αποσπώντας σχεδόν πάντα μεταλλικά σωματίδια που παρεμβάλλονται στην συνέχεια μεταξύ των δύο επιφανειών Οι δύο πρώτοι παράγοντες χαρακτηρίζονται από τον συντελεστή τριβής και η δύναμη της τριβής δίνεται από την σχέση: F = μ Ν όπου, F = η δύναμη της τριβής μ = ο συντελεστής τριβής Ν = η κάθετη δύναμη μεταξύ των δύο επιφανειών ΕΙΔΗ ΤΡΙΒΗΣ Υπάρχουν τρία είδη τριβής: Στατική τριβή ολίσθησης Όταν θέλουμε να μετακινήσουμε ένα σώμα (επιφάνεια), πάνω σε ένα άλλο, τότε χρειάζεται η άσκηση συγκεκριμένης δύναμης πριν αρχίσει η κίνηση. Η δύναμη στην περίπτωση αυτή είναι ίση με την στατική τριβή που υπολογίζεται από την σχέση Σχήμα 6. Τριβή ολίσθησης F = μs N Σχήμα 5. Δύναμη τριβής προκαλώντας σημαντικές φθορές. ΔΥΝΑΜΗ ΤΡΙΒΗΣ Το μέγεθος της δύναμης της τριβής (Σχ.5), εξαρτάται από Το είδος του τριβολογικού συστήματος Την φύση και την κατάσταση των επιφανειών Την κάθετη δύναμη μεταξύ των δύο επιφανειών και είναι ανεξάρτητη από την έκταση της επιφάνειας επαφής. Σχήμα 7. Κινηματική τριβή ολίσθησης όπου μ s ο συντελεστής στατικής τριβής και Ν η κάθετη δύναμη μεταξύ των δύο επιφανειών. Κινηματική τριβή ολίσθησης Από τη στιγμή που υπάρχει κίνηση, τότε για να την διατηρήσουμε, χρειάζεται η άσκηση δύναμης, που είναι μικρότερη της δύναμης στατικής τριβής και δίνεται από την σχέση: 4
F = μ Ν όπου μ ο συντελεστής κινηματικής τριβής και Ν η κάθετη δύναμη. Τριβή κύλισης Το είδος της τριβής αυτής παρατηρείται όταν ένας κύλινδρος ή μία σφαίρα, που δέχεται φορτίο Ν, κυλίεται πάνω σε μια πλατειά επιφάνεια άλλου σώματος. Σχήμα 8. Τριβή κύλισης Η δύναμη τριβής κύλισης προσδιορίζεται από τη σχέση: Τ = μ κ. Ν όπου μ κ ο συντελεστής τριβής κύλισης που είναι ίδιος για στατική και κινηματική τριβή, αλλά πολύ μικρότερος σε σχέση με αυτό της τριβής ολίσθησης και Ν το φορτίο. ΦΘΟΡΑ Κατά την διάρκεια της κίνησης δύο σωμάτων σε επαφή, αναπτύσσεται μεταξύ τους όπως είδαμε προηγούμενα θερμότητα, που δεν διανέμεται ομοιόμορφα πάνω στην φαινομενική επιφάνεια επαφής, αλλά τοπικά πάνω σε ορισμένες ανωμαλίες της. Η θερμοκρασία των ανωμαλιών αυτών αυξάνει τοπικά μέχρι το σημείο τήξης του υλικού, με αποτέλεσμα να έχουμε την δημιουργία συγκολλημένων συνδέσμων. Με την αύξηση της τριβής παράγεται περισσότερη θερμοκρασία γεγονός που οδηγεί στην αύξηση της πραγματικής επιφάνειας επαφής, και στην δημιουργία πολύ λείων επιφανειών. Έχουμε λοιπόν το φαινόμενο της αφαίρεσης υλικού από τις τριβόμενες επιφάνειες (αφαίρεση του υλικού των κορυφών και μεταφορά του στις κοιλάδες), το οποίο ονομάζουμε φθορά. Στις πιο πολλές πρακτικές εφαρμογές η φθορά ανήκει στις εξής κατηγορίες: Φθορά προσκόλλησης Δημιουργείται από την συγκόλληση δύο επιφανειών σε ορισμένα σημεία επαφής, είναι μεγαλύτερη σε πολύ καθαρές επιφάνειες και αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Η κίνηση μεταξύ τους προκαλεί την θραύση των δεσμών και μεταφορά υλικού από τις κορυφές στις κοιλάδες. Μικρή τάση για προσκόλληση έχουν οι σκληροί χάλυβες, οι επιχρωμιωμένες επιφάνειες, οι επιφάνειες που έχουν υποστεί βαφή, ενώ αντίθετα η πλατίνα, ο άργυρος, το τιτάνιο, οι ωστενιτικοί και φερριτικοί χάλυβες παρουσιάζουν μεγάλη φθορά προσκόλλησης. Φθορά οξείδωσης Δημιουργείται από τον συνδυασμό των μηχανικών δυνάμεων που ενεργούν σε μια επιφάνεια και ενός οξειδωτικού περιβάλλοντος. Μηχανική φθορά Προκαλείται από το όργωμα μιας επιφάνειας από μια άλλη που είναι πολύ σκληρότερη ή από την παρουσία σκληρών σωματιδίων που παρεμβάλλονται ανάμεσα τους. Η αφαίρεση υλικού σε αυτή την περίπτωση, είναι λιγότερο σημαντική από την φθορά προσκόλλησης. Φθορά επιφανειακής κόπωσης Όταν η τάση μέσα σε ένα υλικό ξεπεράσει την αντοχή κόπωσης του, δημιουργούνται ρήγματα κάτω από την επιφάνεια σε βάθος μικρότερο από ένα χιλιοστό, με αποτέλεσμα την απόσπαση κομματιών από το υλικό της επιφάνειας. Αυτό το είδος της φθοράς, που μειώνεται σημαντικά με σκληρές και πολύ λείες επιφάνειες, συνδέεται περισσότερο με τους οδοντωτούς τροχούς, τα ρουλεμάν και τα έκκεντρα (ψωρίαση). 5
ΕΙΔΗ ΛΙΠΑΝΣΗΣ Λίπανση ονομάζεται, σύμφωνα και με τα προηγούμενα, η παρεμβολή λιπαντικού στρώματος μεταξύ δύο τριβόμενων επιφανειών με σκοπό την μείωση της τριβής την ελάττωση της φθοράς και την εν γένει προστασία τους. Ανάλογα με το είδος της λιπαντικής μεμβράνης, διακρίνουμε τέσσερις κατηγορίες λίπανσης: Λίπανση παχείας μεμβράνης (Πλήρης υγρή λίπανση) Το πάχος της λιπαντικής μεμβράνης, είναι τέτοιο, ώστε να υπάρχει τέλειος διαχωρισμός μεταξύ των τριβόμενων επιφανειών. Ανάλογα με τον τρόπο σχηματισμού διακρίνουμε δύο κατηγορίες : α. Υδροστατική λίπανση (Σχ.9): Το λιπαντικό προσάγεται με πίεση από εξωτερικό σύστημα στα σημεία που χρειάζεται. Το σύστημα τροφοδοτεί συνεχώς τα σημεία λίπανσης με την κατάλληλη παρατηρείται σε ορισμένες κατηγορίες εδράνων (π.χ. έδρανα) και ο τρόπος σχηματισμού διακρίνεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 10. Υδροδυναμική λίπανση Ελαστοϋδροδυναμική λίπανση Είναι το είδος της λίπανσης που αφορά στα ρουλεμάν, στα γρανάζια και στα έκκεντρα. Στοιχειώδης ποσότητα λιπαντικού εγκλωβίζεται στα σημεία επαφής των στοιχείων κύλισης των ρουλεμάν ή στις γραμμές/ καμπύλες επαφής των γραναζιών. Υπό την επενέργεια φορτίων οι επιφάνειες των στοιχείων κύλισης ή των γραναζιών στα σημεία επαφής παραμορφώνονται ελαστικά δημιουργώντας στοιχειώδεις επιφάνειες Σχήμα 11. Ελαστουδροδυναμική μεμβράνη Σχήμα 9. Υδροστατική λίπανση ποσότητα (πίεση) λιπαντικού, ώστε οι δύο επιφάνειες να παραμένουν διαρκώς διαχωρισμένες. Τέτοια είναι τα κεντρικά συστήματα μεγάλων εδράνων, στροβιλομηχανών, τυμπάνων χαρτοποιητικών μηχανών, κ.λπ. β. Υδροδυναμική λίπανση (Σχ.10) Στην υδροδυναμική λίπανση, δημιουργείται μεταξύ των επιφανειών πίεση που οφείλεται στην αντίσταση ροής που προβάλλει το λιπαντικό. Το είδος αυτής της λίπανσης (επιφάνειες επαφής Hertz). Οι πιέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ των επιφανειών είναι πολύ μεγάλες και δεδομένου ότι το λιπαντικό σαν υγρό είναι ασυμπίεστο, η υγρή μεμβράνη παραμένει μεταξύ των δύο επιφανειών κρατώντας τις διαχωρισμένες. Λίπανση στερεάς ή συμπαγούς μεμβράνης Σχηματίζεται από ειδικά λιπαντικά που περιέχουν μεταλλικά πρόσθετα όπως το διθειούχο μολυβδαίνιο, χαλκός κ.λπ. ή είναι σε μορφή σκόνης ή βερνικιού. 6
ΤΡΟΠΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ Ο χρυσός κανόνας της λίπανσης, όπως τονίστηκε και στην αρχή είναι ο παρακάτω: Η αποτελεσματική λίπανση εξαρτάται από το κατάλληλο λιπαντικό, στην ποσότητα και στο χρόνο που πρέπει. Για να είναι αυτό δυνατό πρέπει όλο το προσωπικό που ασχολείται με την λίπανση να γνωρίζει και να είναι εξοικειωμένο με τις βασικές αρχές που διέπουν την χρήση και τον χειρισμό των λιπαντικών: Η καθαριότητα είναι ζωτικής σημασίας. Όλα τα εξαρτήματα της λίπανσης πρέπει να είναι καθαρά και να προφυλάσσονται από την σκόνη και τις ακαθαρσίες. Τα λιπαντικά των διαφόρων κατηγοριών, γενικά, δεν είναι συμβατά μεταξύ τους και πρέπει να αποφεύγεται η ανάμιξη τους. Πριν την αντικατάσταση λιπαντικού σε ένα μηχάνημα, επιβάλλεται ο εσωτερικός καθαρισμός του. Τα λιπαντικά είναι χημικές ουσίες και πρέπει να αποθηκεύονται και να χρησιμοποιούνται με όλους τους κανόνες υγιεινής και ασφάλειας που ισχύουν. Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τρόποι λίπανσης: Χειροκίνητη λίπανση Είναι η απλούστερη μέθοδος και εφαρμόζεται είτε το λιπαντικό είναι υγρό είτε γράσο. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται απεικονίζονται στο σχήμα Σχήμα 12. Χειροκίνητη λίπανση που ακολουθεί: Η υπερβολική ποσότητα αναλίπανσης η συμπλήρωσης, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις γρασαρίσματος, προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας και καταστροφή του λιπαντικού. Λίπανση με βαρύτητα Χρησιμοποιούνται λιπαντήρες όπως του σχήματος. Εφαρμόζονται μόνο στην περίπτωση λιπαντελαίου. Υπάρχουν Τα φίλτρα και οι διατάξεις καθαρισμού και φιλτραρίσματος πρέπει να συντηρούνται σύμφωνα με τις προδιαγραφές και τις απαιτήσεις του κάθε συστήματος. Η επιλογή του κατάλληλου λιπαντικού πρέπει να γίνεται από ειδικούς. Η ανεπαρκής λίπανση μπορεί να διαπιστώνεται εύκολα από την αύξηση της θερμοκρασίας. Σχήμα 13. Λίπανση με βαρύτητα διαφόρων ειδών λιπαντήρες. Σε ορισμένους από αυτούς μπορεί να ρυθμιστεί και η ποσότητα παροχής. 7
Λίπανση με εκτίναξη Το λιπαντικό εκτινάσσεται στα σημεία λίπανσης με τη βοήθεια των κινούμενων ή περιστρεφόμενων εξαρτημάτων που μέρος τους βρίσκεται εμβαπτισμένο στο λάδι της Λίπανση με κυκλοφορία λαδιού Σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, ειδικά όπου τα φορτία είναι υψηλά ή όπου τα σημεία λίπανσης είναι πολλά, η προσαγωγή του λιπαντικού γίνεται με την βοήθεια κεντρικών συστημάτων, υπό πίεση, ώστε να διασφαλίζεται η απαιτούμενη ποσότητα λιπαντικού στα σημεία που χρειάζεται. Τα συστήματα αυτά είναι εξοπλισμένα με φίλτρα καθαρισμού και σε ορισμένες περιπτώσεις με ψυγείο νερού για την ψύξη του λιπαντικού. Σχήμα 14. Λίπανση με εκτίναξη ελαιολεκάνης. Σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται δακτύλιοι εκτίναξης που βρίσκονται προσαρμοσμένοι σε άξονα. Δευτερεύον σημείο δειγματοληψίας Κύριο σημείο δειγματοληψίας Γραμμή τροφοδοσίας Φίλτρο Ψυγείο λαδιού Πρώτο συγκρότημα σταθμού μειωτήρων Γραμμή επιστροφής Φίλτρο αναρρόφησης Εξυδάτωση Σχήμα 15. Λίπανση με κυκλοφορία 8
ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΛΙΠΑΝΤΙΚΩΝ Η βασική πρώτη ύλη των βιομηχανικών λιπαντικών είναι τα βασικά λάδια που είτε προέρχονται από το αργό πετρέλαιο (ορυκτέλαια) που καλύπτουν το 90% και πλέον των εφαρμογών ή συνθετικά υγρά προκειμένου για λιπαντικά πολύ υψηλής απόδοσης και ελεγχόμενων ιδιοτήτων. Κατά τη κλασματική απόσταξη του αργού πετρελαίου προκύπτουν οι διάφορες κατηγορίες βασικών λαδιών που προκειμένου να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή λιπαντικών υπόκεινται σε μια σειρά χημικών διεργασιών και εξευγενισμού, όπως φαίνεται στο σχήμα 16. Εξελιγμένη Τεχνολογία Παραγωγής βασικών λαδιών Αέρια και ελαφρά κλάσματα LPG αιθυλένιο σύνθεση PAO+ βενζίνη κηροζίνη ελαφρύ πετρέλαιο PAO+ = PAO + Cyclic Hydro Carbons =πολυ-α-ολεφίνες + υδρογονάνθρακες βαρύ πετρέλαιο βασικά ορυκτέλαια Διάσπαση με υδρογόνο Αποκήρωση Πετρελαιοπηγή Στήλη απόσταξης άσφαλτος Ειδικά βασικά λάδια XHQ Ταξινόμηση βασικών λαδιών Τα βασικά λάδια διαφέρουν σημαντικά ως προς την μοριακή τους σύνθεση και τα φυσικοχημικά τους χαρακτηριστικά, ανάλογα με τη πηγή προέλευσης τους (είδος αργού πετρελαίου, τύπος συνθετικών υγρών) και τα στάδια επεξεργασίας στα οποία υπόκεινται. Αυτές οι διαφορές επηρεάζουν σημαντικά τις ιδιότητες του τελικού προϊόντος. Το 1990 το Αμερικάνικο Ινστιτούτο Πετρελαίου (ΑΡΙ) καθιέρωσε το σύστημα ταξινόμησης των βασικών λαδιών κάθε χημικής σύστασης σύμφωνα με το οποίο αυτά κατατάσσονται σε 5 κατηγορίες σύμφωνα με τον πίνακα που ακολουθεί. 9
Κατηγορία Group Κεκορεσμένοι Υδρογονάνθρακες Saturate wt % Περιεκτικότητα σε Θείο Sulphur wt % Δείκτης Ιξώδους Viscosity Index I < 90 > 0.03 > 80 to < 120 II 90 0.03 80 to 120 III 90 0.03 120 IV V Συνθετικά βάσης συνθετικών υδρογονανθράκων (PAO: poly-alpha- olefins) Όλα τα συνθετικά βασικά υγρά που δεν ανήκουν στις κατηγορίες I-IV ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Μείγμα διαφόρων υδρογονανθράκων με μικρή ή καθόλου ομοιομορφία. Λιπαντικά κινητήρων που παράγονται από τέτοια βασικά λάδια, χρησιμοποιούνται σε λιγότερο απαιτητικές εφαρμογές και είναι συνήθως χαμηλών προδιαγραφών. Από αυτή τη κατηγορία παράγονται τα περισσότερα βιομηχανικά λιπαντικά. Καταλυτική υδρογόνωση και εξευγενισμός. Η συνηθέστερα χρησιμοποιούμενη ποιότητα στην παραγωγή των σημερινών λιπαντικών κινητήρων. Έχουν ικανοποιητικές έως καλές ιδιότητες όπως η χαμηλή πτητικότητα, σταθερότητα στην οξείδωση και ικανοποιητικό σημείο ανάφλεξης και καύσης. Έχουν επαρκείς ιδιότητες σε χαμηλές θερμοκρασίες και αντοχή σε υψηλές καταπονήσεις. Τα βασικά λάδια αυτής της κατηγορίας υπόκεινται στην υψηλότερη στάθμη επεξεργασίας και εξευγενισμού (υδρογονοπυρόλυση και εξευγενισμός). Διαθέτουν πολύ καλές ιδιότητες σε ένα ευρύ φάσμα χαρακτηριστικών, πολύ καλή ομοιομορφία μοριακής δομής και χημική σταθερότητα. Τα λιπαντικά που παράγονται από αυτή την κατηγορία αναφέρονται συνήθως σαν συνθετικής βάσης και χρησιμοποιούνται εναλλακτικά αντί των συνθετικών. Έχουν πολύ καλές ιδιότητες σε χαμηλές θερμοκρασίες και αντοχή σε υψηλές καταπονήσεις. Παράγονται λιπαντικά υψηλών προδιαγραφών. Τα βασικά λάδια αυτής της κατηγορίας είναι 100% συνθετικά υγρά και παράγονται με χημική διεργασία. Η κύρια κατηγορία είναι αυτή των συνθετικών υδρογονανθράκων PAO (polyalphaolefins) που σε συνδυασμό με τα χημικά πρόσθετα, προσφέρουν εξαιρετική απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων και εφαρμογών. Είναι πολύ σταθερές χημικές ενώσεις και αποτελούνται από ομοιόμορφες κατά το πλείστον μοριακές αλυσίδες. Χρησιμοποιούνται πλέον για την παραγωγή λιπαντικών κινητήρων αλλά και βιομηχανικών εφαρμογών πολύ υψηλών προδιαγραφών και απόδοσης. Τα χημικά υγρά αυτής της κατηγορίας χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στην δημιουργία των χημικών προσθέτων των λιπαντικών. Οι εστέρες, οι εστέρες πολυόλης, οι γλυκόλες, είναι υγρά αυτής της κατηγορίας. Χρησιμοποιούνται σαν βασικά υγρά για την παραγωγή λιπαντικών ειδικών κατηγοριών π.χ. αλυσίδων φούρνων, στροβίλων αεροπλάνων, αεροσυμπιεστών ψυκτικών συμπιεστών κλπ., ή σαν προσθήκη σε άλλες κατηγορίες βασικών προκειμένου να αποκτήσουν επωφελείς ιδιότητες. 10
Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες ορυκτελαίων Όλα σχεδόν τα χρησιμοποιούμενα λιπαντικά είναι μείγματα βασικών λαδιών (ορυκτέλαια ή συνθετικά) και χημικών προσθέτων που τα ενισχύουν και τους δίνουν τη δυνατότητα να ανταποκριθούν και στις πιο δύσκολες συνθήκες λειτουργίας και την αποστολή τους. Η χρήση των προσθέτων επιβάλλεται στις περισσότερες των περιπτώσεων. Χρησιμοποιούνται για πολλούς λόγους οι κυριότεροι των οποίων είναι: Προσθήκη ιδιοτήτων στα λιπαντικά που μόνη της η διύλιση δε μπορεί να δώσει Αποφυγή των σταδίων διύλισης (ορυκτέλαια) όταν με τη χρήση προσθέτων μπορούμε να φθάσουμε στο ίδιο αποτέλεσμα π.χ ταπείνωση σημείου ροής, βελτίωση δείκτη ιξώδους, κλπ. Ενίσχυση κάποιας συγκεκριμένης ιδιότητας που απαιτείται από την εφαρμογή π.χ. πρόσφυση, αντιδιαβρωτική προστασία, απορρυπαντική και διασκορπιστική ικανότητα, κλπ. Ενίσχυση της αντοχής σε οξείδωση των λιπαντικών που αποτελεί την κυριότερη αιτία καταστροφής τους. Ανεξάρτητα από τους τύπους των χημικών προσθέτων που χρησιμοποιούνται, το τελικό προϊόν είναι μια χημική ουσία απόλυτα σταθερή (ισοζύγιο ιδιοτήτων) και ικανή να αντιμετωπίσει τις συνθήκες για τις οποίες έχει σχεδιαστεί. σύνθεσης ή η προσθήκη διαφόρων χημικών προσθέτων που κυκλοφορούν στο εμπόριο διότι υπάρχει ο κίνδυνος ενίσχυσης μεν κάποιας ιδιότητας τους αλλά καταστροφής των υπολοίπων. Τα σημερινά λιπαντικά που κατασκευάζονται σύμφωνα με τις προδιαγραφές της κάθε εφαρμογής, δεν έχουν ανάγκη ενίσχυσης τους με επί πλέον πρόσθετα. Στις περιπτώσεις που χρειάζεται η αντιμετώπιση δυσμενέστερων συνθηκών λειτουργίας είναι προτιμότερο να επιλέγονται περισσότερο ενισχυμένα ή ειδικότερα λιπαντικά καλύτερης ποιότητας. Στη συνέχεια, αναφέρονται εν συντομία στις κυριότερες φυσικές και χημικές ιδιότητες των λιπαντικών καθώς και στα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται είτε για να βελτιώσουν κάποιες από αυτές είτε για να προσθέσουν κάποιες άλλες που χρειάζονται. Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά και ιδιότητες ορυκτελαίων Ιξώδες (viscosity) Το ιξώδες είναι το κυριότερο και πιο σημαντικό χαρακτηριστικό των λιπαντικών και αναφέρεται στην ρευστότητά του ή στην αντίσταση του να ρέει. Ως προς αυτό κατατάσσονται εξάλλου τα λιπαντικά στα διάφορα συστήματα τυποποίησης (SAE, ISO). Το ιξώδες επηρεάζεται από την θερμοκρασία και ελαττώνεται (το λιπαντικό γίνεται πιο λεπτόρρευστο) με την άνοδό της ή αυξάνει (το λιπαντικό γίνεται πιο παχύρρευστο) με την κάθοδο της. Στο διάγραμμα του σχήματος 17 που ακολουθεί, απεικονίζεται αυτή η μεταβολή. Όμως, είναι ευαίσθητη στις χημικές επιδράσεις και για τον λόγο αυτό δεν συνιστάται η ανάμειξη λιπαντικών διαφορετικής τεχνολογίας και χημικής 11
Σχήμα 17. Διάγραμμα μεταβολής ιξώδους/θερμοκρασίας Ένα σημαντικό στοιχείο εδώ είναι ότι το ιξώδες είναι μέγεθος και μετριέται σε cst (centistokes) όπου 1 cst = 1 mm 2 / sec. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι μέτρησης του. Όλοι όμως βασίζονται στη μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται, για να περάσει μια καθορισμένη ποσότητα λαδιού μέσα από ειδικό εργαστηριακό σωλήνα σε συγκεκριμένες συνθήκες. Το ιξώδες χρησιμεύει επί πλέον στη ποσοτική κατάταξη των ορυκτελαίων, σε συγκεκριμένες θερμοκρασίες αναφοράς. Τα κύρια συστήματα ποσοτικής κατάταξης είναι, για μεν τα βιομηχανικά λάδια το ISO (International Standard Organisation), για δε τα αυτοκινητέλαια το SAE (Society of Automotives Engineers), στα οποία θα αναφερθούμε παρακάτω. Δείκτης ιξώδους (VI: viscosity index) Ο δείκτης ιξώδους είναι καθαρός αριθμός και αποτελεί το μέτρο της μεταβολής του ιξώδους των λιπαντικών σε σχέση με αυτήν της θερμοκρασίας. Όπως αναφέραμε με την αύξηση της θερμοκρασίας το λιπαντικό γίνεται πιο λεπτόρρευστο (ρέει πιο εύκολα), ενώ με την ελάττωση γίνεται πιο παχύρρευστο (ρέει πιο δύσκολα) μέχρις ότου πήξει (σημείο πήξης). Ο μέσος δείκτης ιξώδους των συνηθισμένων ορυκτελαίων από 0 110 ανάλογα με τη ποιότητα του αργού πετρελαίου και το βαθμό διύλισης. Όσο μεγαλύτερος είναι τόσο μικρότερη είναι η μεταβολή της ρευστότητας με τη θερμοκρασία, δηλαδή το λιπαντικό πήζει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και αραιώνει λιγότερο στις υψηλές εξασφαλίζοντας καλύτερες συνθήκες λίπανσης σε ακραίες συνθήκες και παρουσιάζει καλύτερη συμπεριφορά στις ενδιάμεσες. Τα λιπαντικά πολλαπλής ρευστότητας που χρησιμοποιούνται στους κινητήρες εσωτερικής καύσεως, στα κιβώτια μετάδοσης και τα ειδικά υδραυλικά είναι παραδείγματα λιπαντικών υψηλού δείκτη ιξώδους (120 135). Στα ορυκτέλαια η συμπεριφορά αυτή επιτυγχάνεται με τη προσθήκη βελτιωτικών προσθέτων δείκτη ιξώδους ή με τη βοήθεια εξελιγμένων μεθόδων διύλισης και επεξεργασίας. Τα συνθετικά λιπαντικά ως εκ της σύστασης τους έχουν πολύ υψηλό δείκτη ιξώδους (>150) σαν φυσική ιδιότητα. Σύμφωνα με δείκτη δύο ή περισσότερα λιπαντικά του ίδιου ιξώδους σε μια θερμοκρασία αναφοράς (στα βιομηχανικά λιπαντικά είναι οι 40 C), μπορούν να εμφανίζουν διαφορές ως προς την ρευστότητα τους ανάλογα με την θερμοκρασία. Στο λογαριθμικό διάγραμμα του σχήματος 4.2. που ακολουθεί, δίνονται οι καμπύλες (ευθείες ) μεταβολής ιξώδους - θερμοκρασίας, για δύο ίδιας κατάταξης λιπαντικά. Παρατηρούμε ότι το λιπαντικό 1 παρουσιάζει καλύτερη συμπεριφορά 12
Ιξώδες 500 400 300 200 100 Λιπαντικό 1 Λιπαντικό 2 0 20 40 60 80 100 120 Θερμοκρασία Σχήμα 14. Δείκτης ιξώδους ρευστότητας σε σύγκριση με το λιπαντικό 2 (οι ευθείες έχουν διαφορετική κλίση), που σημαίνει ότι το λιπαντικό 1, προσφέρει μεγαλύτερο συντελεστή προστασίαςπαχύτερη λιπαντική μεμβράνη στις υψηλές, λεπτότερη στις χαμηλές θερμοκρασίες- και επομένως καλύτερη συμπεριφορά. Τότε λέμε ότι το Λιπ.1 έχει μεγαλύτερο δείκτη ιξώδους από ότι το Λιπ.2. Αντοχή στην οξείδωση (Oxidation resistance) Το ορυκτέλαιο κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του οξειδώνεται. Η οξείδωση οφείλεται στις υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας και στην παρουσία αέρα και αποτελεί την κύρια αιτία καταστροφής του. Αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι η δημιουργία καταλοίπων, βερνικιών σε διάφορα σημεία των κινητήρων και μηχανημάτων και στερεών σωματιδίων άνθρακα που παρεμβάλλονται μεταξύ και καταστρέφουν τις συνεργαζόμενες επιφάνειες. Η αντίσταση του λιπαντικού στην οξείδωση επιτυγχάνεται με την προσθήκη αναστολέων οξείδωσης (oxidation inhibitors). Τα συνθετικά λιπαντικά παρουσιάζουν εξαιρετική αντίσταση στην οξείδωση και έχουν για τον λόγο αυτό μεγαλύτερη διάρκεια ζωής (περίπου πενταπλάσια έναντι των ορυκτελαίων). Η θερμοκρασία λειτουργίας των ορυκτελαίων (που καλύπτουν το 95% των εφαρμογών) πρέπει πρακτικά να βρίσκεται μεταξύ 50 ο και 70 ο C ( ή 30 έως 40 ο C πάνω από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος). Για κάθε 10 ο C πάνω από αυτό το όριο, η ταχύτητα οξείδωσης διπλασιάζεται ή η διάρκεια ζωής του λιπαντικού υποδιπλασιάζεται. Για τα συνθετικά λιπαντικά το όριο αυτό είναι κατά πολύ περισσότερο (90 έως 140 C συνεχούς λειτουργίας ανάλογα με τη χημική τους σύστασης), εξ ου και η χρησιμότητα τους. Σημείο ροής (pour point) και σημείο θόλωσης (cloud point). Το σημείο ροής είναι η κατώτερη θερμοκρασία στην οποία το λάδι εξακολουθεί να ρέει. Όσο κατεβαίνει η θερμοκρασία το λάδι γίνεται πιο παχύ, είτε λόγω αύξησης του ιξώδους, είτε λόγω της κρυστάλλωσης της παραφίνης (εφ όσον περιέχει), είτε εξ αιτίας και των δύο. Το σημείο ροής είναι καθοριστικός παράγων στις περιπτώσεις που έχουμε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος μια και η γρήγορη προσαγωγή (ροή) του λιπαντικού στα σημεία λίπανσης είναι επιβεβλημένη, ιδιαίτερα στο ξεκίνημα των μηχανημάτων, προκειμένου να αποφεύγονται οι φθορές. 13
Έχει παρατηρηθεί ότι οι περισσότερες φθορές (αρπάγματα, συγκολλήσεις κλπ) οφείλονται στις κρύες εκκινήσεις (χαμηλές θερμοκρασίες κυρίως) εκτός από τις περιπτώσεις ανεπαρκούς λίπανσης που είναι σπανιότερες. Εδώ τα συνθετικά λιπαντικά είναι μια αξιόπιστη λύση, εκτός και αν προβλεφθεί σύστημα προθέρμανσης λιπαντικών πριν την εκκίνηση σε συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών. Οξύτητα (Total acid number- TΑΝ) (Total Acid Number - ΤΒΝ). Η οξύτητα είναι, ο αριθμός των χιλιοστογράμμων ΚΟΗ, τα οποία απαιτούνται για την εξουδετέρωση ενός γραμμαρίου όξινου λαδιού. Είναι δηλαδή ο αριθμός που δίνει μια ένδειξη για τη κατάσταση του λαδιού, σε σχέση με τα οξέα τα οποία περιέχονται σε αυτό που δημιουργούνται από τα προϊόντα της καύσης ή οξείδωσης των λιπαντικών λόγω αυξημένων θερμοκρασιών. Η αλκαλικότητα είναι, η ποσότητα σε χιλιοστόγραμμα ΚΟΗ, τα οποία απαιτούνται για την εξουδετέρωση ενός γραμμαρίου αλκαλικού λαδιού. Είναι δηλαδή ο αριθμός που δίνει ένα μέτρο της αποτελεσματικότητας των προσθέτων, τα οποία περιέχονται ή εξακολουθούν να παραμένουν σε ένα λάδι. Τα αλκαλικά πρόσθετα είναι απαραίτητο συστατικό των λιπαντικών κινητήρων εσωτερικής καύσεως και ειδικότερα πετρελαιομηχανών κάθε κατηγορίας. Χρησιμεύουν για την εξουδετέρωση των οξέων που δημιουργούνται κατά την καύση. Απορρυπαντική και διασκορπιστική ιδιότητα (detergency and dispersion) Τα αλκαλικά πρόσθετα συνδυάζονται παράλληλα και με απορρυπαντικά και διασκορπιστικά πρόσθετα, που διατηρούν τους κινητήρες εσωτερικά καθαρούς, μη επιτρέποντας την δημιουργία καταλοίπων και προϊόντων καύσεως γενικά. Οι συνηθισμένες τιμές για αχρησιμοποίητα λάδια είναι: Αρχική οξύτητα : απο 0.05 έως 2,5 Αλκαλικότητα: 8 έως 15 για μηχανές αυτοκινήτων και 12 έως 70 για τις κύριες μηχανές πλοίων. Διαχωρισμός νερού (demulcibility) Η ιδιότητα αυτή είναι απαραίτητη στα λιπαντικά ατμοστροβίλων, κυκλοφοριακά συστήματα εδράνων, μειωτήρων κ.λπ και γενικά σε όσες περιπτώσεις το λιπαντικό μπορεί να έρθει σε επαφή με το νερό ή υγρασία. Η παρουσία του νερού δημιουργεί με το λιπαντικό, γαλακτώματα τα οποία είναι διαβρωτικά για τις επιφάνειες που λιπαίνονται ή αποφράσσουν τα φίλτρα των γραμμών παροχής. Επίσης, ενισχύει την τάση αφρισμού του λιπαντικού. Μας ενδιαφέρει επομένως ο εύκολος και γρήγορος διαχωρισμός του νερού από το λάδι, έτσι ώστε να αποφεύγεται ο σχηματισμός γαλακτωμάτων. Σημείο ανάφλεξης, καύσης Σημείο ανάφλεξης είναι η θερμοκρασία στην οποία οι ατμοί του λιπαντικού αναφλέγονται παρουσία φλογός. Στα ορυκτέλαια βρίσκεται μεταξύ 210 και 230 ο C. Σημείο καύσης είναι η θερμοκρασία, υψηλότερη της προηγούμενης, στην οποία οι ατμοί του λιπαντικού αφού αναφλεγούν με την βοήθεια φλογός, μπορούν να συντηρήσουν για λίγα δευτερόλεπτα την καύση απουσία της. Χρώμα Το χρώμα των αχρησιμοποίητων ορυκτελαίων δεν επηρεάζει την ποιότητα ή την συμπεριφορά των λιπαντικών. Διαφέρει ανάλογα με την προέλευση του βασικού πετρελαίου και τον τύπο των προσθέτων. Η αλλαγή χρώματος κατά την λειτουργία μπορεί να μας δώσει ενδείξεις για την κατάσταση τους. Ετσι: Όταν σκουραίνει μπορεί να σημαίνει: 14
Ανάμειξη με λιπαντικό σκούρου χρώματος Μόλυνση με χημικές ουσίες Οξείδωση Ανοιχτότερο χρώμα σημαίνει ανάμειξη με λάδι ανοιχτότερου χρώματος. Θερμική σταθερότητα Είναι η ιδιότητα που πρέπει να έχει το λάδι ώστε να αντιστέκεται στην αποσύνθεση του, η οποία προκαλείται από την έκθεση του σε υψηλές θερμικές καταπονήσεις. Aντιαφριστική ιδιότητα. Το λιπαντικό δεν πρέπει να σχηματίζει αφρό, γιατί η παρουσία του εχει τα παρακάτω δυσάρεστα αποτελέσματα: Η λιπαντική μεμβράνη μεταξύ των τριβόμενων επιφανειών γίνεται συμπιεστή και καταστρέφεται, επειδή ο αφρός περιέχει αέρα. Η ποσότητα του λαδιού που στέλνεται στα σημεία λίπανσης είναι μικρότερη από την απαιτούμενη. Επηρεάζει την λειτουργία της αντλίας λαδιού (Σπηλαίωση). Προκαλεί σφάλμα στην μέτρηση της στάθμης στη δεξαμενή. Αντισκωριακή και αντιδιαβρωτική προστασία Η σκωρίαση και η διάβρωση των χαλύβδινων επιφανειών είναι χημικές δράσεις, οι οποίες αρχίζουν σχεδόν αμέσως μόλις αυτές εκτεθούν σε περιβάλλον αέρα ή υγρασίας. Τίθεται υπό έλεγχο με μεγάλη δυσκολία όταν αρχίσει. Τα βασικά λάδια όπως παράγονται δεν διαθέτουν ανάλογες ιδιότητες προστασίας. Είναι λοιπόν απαραίτητη η ενίσχυση των λιπαντικών με ειδικά πρόσθετα που βελτιώνουν την πρόσφυση και την διατήρηση των λιπαντικών μεμβρανών πάνω στις επιφάνειες που πρέπει να προστατευθούν. Σε περιπτώσεις όμως μακροχρόνιας στάσης ή αποθήκευσης στοιχείων μηχανών ή συγκροτημάτων οι ιδιότητες αυτές δεν επαρκούν και πρέπει να γίνεται χρήση ειδικών υγρών προστασίας. Προστασία από τη φθορά Ένας από τους βασικούς στόχους των λιπαντικών είναι η μείωση των φθορών. Ειδικά αντιτριβικά πρόσθετα και πρόσθετα υψηλής πίεσης, προσδίδουν στα λιπαντικά ιδιότητες λιπαντότητας και αντιτριβικής ικανότητας. ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΛΙΠΑΝΤΙΚΩΝ Ανάλογα με την χρήση τους τα Βιομηχανικά υγρά λιπαντικά (λάδια), χωρίζονται στις παρακάτω κατηγορίες. Κυκλοφοριακά Τα λιπαντικά της κατηγορίας αυτής είναι σχεδιασμένα για την λίπανση μέσω κυκλοφοριακών συστημάτων όπως είναι το υδραυλικό σύστημα, το σύστημα λίπανσης κινητήρα, μεγάλα γραναζοκιβώτια κ.λπ. Χρειάζεται όμως να προσδιορίζεται το ιξώδες και η ποιότητα που χρειάζεται σε κάθε εφαρμογή. Συνήθεις ρευστότητες για κλειστά κυκλοφοριακά συστήματα, σύμφωνα με το σύστημα ISO : 100, 150, 220. Κιβωτίων/ μειωτήρων Τα λιπαντικά αυτής της κατηγορίας είναι σχεδιασμένα να αντιμετωπίζουν τις ισχυρές τριβές που αναπτύσσονται μεταξύ των επιφανειών των οδόντων των γραναζιών όταν βρίσκονται σε εμπλοκή. Είναι συνήθως λιπαντικά με υψηλό ιξώδες (παχύρρευστα) ενισχυμένα με ειδικά αντιτριβικά πρόσθετα και πρόσθετα υψηλής πιέσεως. Στις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές, οι κατηγορίες ως προς το ιξώδες, που χρησιμοποιούνται σύμφωνα με το σύστημα ISO, είναι οι παρακάτω: 150, 220, 320, 460. Μηχανέλαια Είναι λιπαντικά απλών βιομηχανικών εφαρμογών, ανοιχτών λιπάνσεων, ολικής απώλειας. Χρησιμοποιούνται συνήθως στη λίπανση ρουλεμάν, κουζινέτων, οδηγών, γλυστρών, αξόνων και εργαλειομηχανών. 15
Μπορεί να είναι ενισχυμένα και με ειδικά πρόσθετα ανάλογα με την εφαρμογή. Συνήθεις ρευστότητες κατά ISO: 32, 46, 68. Αεροσυμπιεστών Είναι λιπαντικά με ειδικά πρόσθετα κατάλληλα γιά την λίπανση συμπιεστών κάθε τύπου. Συνήθεις ρευστότητες κατά ISO: 32, 46, για κοχλιοφόρους και πτερυγιοφόρους 46, 68, 100 για εμβολοφόρους 100, 150, 220 για περιστροφικούς με λοβούς Σε ορισμένες περιπτώσεις συνιστώνται από τους κατασκευαστές λιπαντικά άλλων κατηγοριών π.χ, μηχανέλαια. Ψυκτικών μηχανών Χρησιμοποιούνται στη λίπανση ψυκτικών συμπιεστών και μπορεί να είναι ορυκτέλαια ή συνθετικά λιπαντικά. Υπάρχει επί πλέον και μία νέα ειδική κατηγορία συνθετικών λιπαντικών, εστέρες πολυόλης, κατάλληλων γιά τη λίπανση συμπιεστών που χρησιμοποιούν οικολογικά ψυκτικά υγρά. Συνήθεις ρευστότητες κατα ISO: 22, 32, 68, 100. Υδραυλικά Είναι λιπαντικά ενισχυμένα με αντιτριβικά πρόσθετα και πρόσθετα υψηλής πίεσης. Περιέχουν επίσης αντιαφριστικά, αντιοξειδωτικά και αντισκωριακά πρόσθετα. Συνήθεις ρευστότητες κατά ISO: 32, 46, 68. Ειδικών χρήσεων Υπάρχει ένας αρκετά μεγάλος αριθμός λιπαντικών σχεδιασμένων για την αντιμετώπιση διαφόρων περιπτώσεων. Οι κυριώτερες κατηγορίες είναι: Μεταφοράς θερμότητας, Μετασχηματιστών, Επιφανειακής προστασίας, Κοπής μετάλλων, Μη αναφλέξιμα κ.λπ. Κινητήρων Ε.Κ. Οι λεπτομέρειες της χρήσης τους αναφέρονται σε επόμενες παραγράφους. 16
Λιπαντικά Βιομηχανίας τροφίμων Πριν από αρκετά χρόνια τα είδη διατροφής παράγονταν και επεξεργάζονταν με παραδοσιακούς κυρίως τρόπους και καταναλίσκονταν τοπικά ή διανέμονταν στις γειτονικές κυρίως περιοχές. Η αύξηση όμως της παγκόσμιας ζήτησης με την άνοδο του βιοτικού επιπέδου οδήγησαν στην εκβιομηχάνιση τόσο της πρωτογενούς και δευτερογενούς παραγωγής όσο και της μεταποίησης, συσκευασίας, διατήρησης και διακίνησης τροφίμων και ποτών. Σήμερα το σύνολο σχεδόν της παραγωγής τροφίμων και ποτών γίνεται με τη βοήθεια μηχανών υψηλής τεχνολογίας και μεγάλης παραγωγικότητας και αξιοπιστίας, κάτω από αυστηρούς κανόνες ποιότητας, ασφάλειας και υγιεινής. Σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις οι διεργασίες παραγωγής είναι συνεχείς, πράγμα που σημαίνει ότι όλος ο βασικός εξοπλισμός πρέπει να λειτουργεί απρόσκοπτα και κάτω από αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες που πρέπει να παραμένουν μονίμως σταθερές. Οποιαδήποτε διακοπή διεργασίας και για οποιονδήποτε λόγο είναι σχεδόν καταδικαστική για ένα μέρος, μεγάλο ή μικρό, της παραγωγής με όλα τα δυσμενή επακόλουθα. Ο ρόλος της προληπτικής συντήρησης του παραγωγικού εξοπλισμού στο παραπάνω σενάριο είναι ιδιαίτερα σημαντικός και καθοριστικός, όπου η λίπανση αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο της. Νομικό πλαίσιο Η συμμόρφωση με την Οδηγία 93/43 της Ευρωπαϊκής Ένωσης, περί υγιεινής και ασφάλειας των τροφίμων, είναι υποχρεωτική για όλες της Βιομηχανίες τροφίμων και ποτών. Η ασφάλεια για υγιεινή για όλα τα είδη διατροφής είναι αδιαπραγμάτευτη, πράγμα που σημαίνει παντελής απουσία μικροβιολογικών, χημικών και φυσικών κινδύνων. Όσα φυσικά ή χημικά υλικά, όπως είναι τα λιπαντικά, που χρησιμοποιούνται άμεσα ή έμμεσα στην παραγωγή υπάρχει περίπτωση να έρθουν σε τεχνικά μη αποτρέψιμη, απρόβλεπτη ή τυχαία επαφή με τα τρόφιμα, πρέπει να επιλέγονται με βάση τα παρακάτω κριτήρια: Να μην είναι τοξικά Να είναι φυσιολογικά αδρανή Να είναι άοσμα και άγευστα Να είναι εγκεκριμένα από διεθνείς οργανισμούς Να συμφωνούν με το νομικό πλαίσιο Ο κύριος φορέας έγκρισης και πιστοποίησης των λιπαντικών (και όλων των ουσιών και υλικών) που πρέπει να χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία κρέατος, τροφίμων και ποτών είναι ο μη κερδοσκοπικός διεθνής φορέας NSF International που αντικατάστησε τους αντίστοιχους αμερικάνικους φορείς USDA και FDA - που δεν πιστοποιούν πλέον διεθνώς λιπαντικά πλην όμως έχουν αναγνωριστεί όσα προϊόντα έχουν εγκριθεί- και σύμφωνα με τον οποίο τα λιπαντικά κατατάσσονται σε μία από τις παρακάτω κατηγορίες: H1. Για τα λιπαντικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία ειδών διατροφής όπου είναι πιθανή και μη αποτρέψιμη επαφή του προϊόντος με το λιπαντικό. H2. Για τα λιπαντικά που είναι κατάλληλα για εφαρμογές στη βιομηχανία ειδών διατροφής, εφόσον δεν υπάρχει καμία πιθανότητα επαφής του προϊόντος με το λιπαντικό. H3. Για τα διαλυτά υγρά παράγωγα του πετρελαίου όπως π.χ. οι φαρμακευτικές παραφίνες που χρησιμοποιούνται στα εναίσιμα ή τις καλλυντικές κρέμες. 17
Προδιαγραφές Λιπαντικών Για την επιλογή του κατάλληλου λιπαντικού απαιτείται αρχικά η γνώση της συγκεκριμένης εφαρμογής και οι συνθήκες λειτουργίας, που καθορίζουν τις ποιοτικές ή ποσοτικές προδιαγραφές από τις οποίες πρέπει να καλύπτεται. Η ανάπτυξη δοκιμών και εργαστηριακών ελέγχων, η καθιέρωση από ανεξάρτητους ή κρατικούς φορείς στάθμης και απαιτήσεων ποιότητας και η τυποποίηση δοκιμών των κατασκευαστών εξοπλισμού, συνέβαλε σημαντικά στην κατάταξη και επομένως στην επιλογή τους ανάλογα με τις απαιτήσεις της κάθε εφαρμογής. Υπάρχουν για τον λόγο αυτό κανονισμοί διεθνών ινστιτούτων και οργανισμών όπως οι: SAE (Society of Automotives Engineers), ISO (International Standard Organisation), API (American petroleum Institute), ACEA (Ένωση ευρωπαίων κατασκευαστών αυτοκινήτων), DIN (Γερμανικοί κανονισμοί) κ.λ.π., καθώς και μία σειρά δοκιμών και απαιτήσεων μεγάλων κατασκευαστών όπως MAN, DB, CAT,GM, FORD κ.λπ. 18
A. Βιομηχανικά λιπαντικά Κατάταξη λιπαντικών με βάση το ιξώδες Η κατάταξη των βιομηχανικών λιπαντικών κατά το ιξώδες τους έγινε από τον διεθνή οργανισμό τυποποίησης ISO, σύμφωνα με τον οποίο τα λάδια χωρίζονται σε κατηγορίες ρευστότητας (ISO Viscosity Grades). Κάθε κατηγορία περικλείεται σε ορισμένα όρια και παίρνει την ονομασία της από τον μέσο όρο τους. Στο σύστημα ISO η θερμοκρασία αναφοράς είναι οι 40 C και το ιξώδες μετριέται σε cst = centistokes (mm 2 /s). Στον πίνακα που ακολουθεί, (Σχ.1), φαίνονται οι κύριες κλάσεις κατάταξης. Σχ. 1 Πίνακας κατάταξης λιπαντικών κατά ISO 1 2 3 Κλάση Ιξώδους κατά ISO Αριθμός Κλάσεως Κινηματικό ιξώδες σε cst (mm 2 /s) 20 0 C 40 0 C 50 0 C Δυναμικό ιξώδες mpa.s/40 0 C ISO VG 2 2 ~ 3,3 2,2 ~ 1,3 ~ 2,0 ISO VG 3 3 ~ 5 3,2 ~ 2,7 ~ 2,9 ISO VG 5 5 ~ 8 4,6 ~ 3,7 ~ 4,1 ISO VG 7 7 ~ 13 6,8 ~ 5,2 ~ 6,2 ISO VG 10 10 ~ 21 10 ~ 7 ~ 9,1 ISO VG 15 15 ~ 34 15 ~ 11 ~ 13,5 ISO VG 22 22-22 ~ 15 ~ 18 ISO VG 32 32-32 ~ 20 ~ 29 ISO VG 46 46-46 ~ 30 ~ 42 ISO VG 68 68-68 ~ 40 ~ 61 ISO VG 100 100-100 ~ 60 ~ 90 ISO VG 150 150-150 ~ 90 ~ 135 ISO VG 220 220-220 ~ 130 ~ 200 ISO VG 320 320-320 ~ 180 ~ 290 ISO VG 460 460-460 ~ 250 ~ 415 ISO VG 680 680-680 ~ 360 ~ 620 ISO VG 1000 1000-1000 ~ 510 ~ 900 ISO VG 1500 1500-1500 ~ 740 ~ 1350 19
B. Κινητήρες εσωτερικής καύσεως Η κατηγορία αυτή Περιλαμβάνει τα λάδια των κινητήρων εσωτερικής καύσεως και τα λάδια των κιβωτίων ταχυτήτων και διαφορικών (Βαλβολίνες). Η κατάταξη τους σύμφωνα με το ιξώδες τους έγινε από τον οργανισμό μηχανικών αυτοκινήτων SAE (Society of Automotive Engineers) και δίνεται στους πίνακες που ακολουθούν (Σχ.5, 6, αντίστοιχα). Σχ.2 Κατάταξη λιπαντικών ΜΕΚ κατά SAE. Κλάση SAE Μέγιστο φαινόμενο ιξώδες σε mpa. s και 0 C Μέγιστη οριακή θερμοκρασία άντλησης 0 C Κινηματικό ιξώδες στους 100 0 C Ελαχ. Μεγιστο 0W 3250 στους -30-35 3,8-5W 3500 στους -25-30 3,8-10W 3500 στους -20-25 4,1-15W 3500 στους -15-20 5,6-20W 4500 στους -10-15 5,6-25W - - 10 9,3-20 - - 5,6 <9,3 30 - - 9,3 <12,5 40 - - 12,5 <16,3 50 - - 26,3 <21,9 60 - - 21,9 26,1 Σχ.3. Κατάταξη λιπαντικών κιβωτίων και συστημάτων μετάδοσης κατά SAE. Κλάση SAE Μέγιστη θερμοκρ. σε 0 C, για φαινόμενο ιξώδες 150.000 mpa.s Κινηματικό Ιξώδες στους 100 0 C DIN 51 550 Ελάχιστο Μέγιστο 70 W - 55 4,1-75 W - 40 4,1-80 W - 26 7,0-85 W - 12 11,0-90 - 13,5 < 24 140-24,0 <41,0 20