Vascozitate

Generalităti despre vascozitate     

       Vascozitatea este una dintre cele mai importante caracteristici ale uleiurilor. Ea este definita de gradele SAE. Denumirea de grade SAE pentru a determina vascozitatea uleiurilor provine de la "Society of Automotive Engineers"(S.A.E.), grup de specialisti americani care a pus bazele clasificarii uleiurilor dupa gradele de vascozitate.

         Ea determina, in esenta, pierderile de grosime ale stratului de ulei datorita frecarii. Vascozitatea variaza in functie de mai multi factori cum ar fi temperatura, presiunea si forfecarea.

         Toate corpurile fluide au printre caracteristicile lor (densitate, compoziţie chimică, culoare,s.a.m.d.),o anumita vascozitate.Este o noţiune destul de intuitivă. În limbaj curent se spune că un lichid este gros sau subţire. Vascozitatea depinde foarte mult de temperatura: la gaze, vascozitea creşte  când creşte temperatura; la lichide, vascozitatea scade cand creşte temperatura. Fluiditatea este inversul vascozităţii.                           
       Oamenii de ştiinţa deosebesc vascozitatea dinamică (sau absolută) de vascozitatea cinematică. Vascozitatea dinamică este rezistenţa care o opune un fluid la deformare sau la scurgere: un fluid care se scurge printr-un orificiu dat intr-un timp mai mare decît altul are o vascozitate dinamică mai mare. Vascozitatea cinematică este vascozitatea dinamică impartită la densitatea fluidului. Altfel spus vascozitatea dinamică se referă la volum, pe când cea cinematică la masa.

Densitatea se mai numeste si masa specifică.                           
       Cu cît mai lent se scurge un volum dat de fluid printr-un orificiu dat , cu atât mai mare este vascozitatea dinamică a fluidului. Cu cît mai lent se scurge o masă dată de fluid printr-un orificiu dat, cu atât mai mare este vascozitatea cinematică a fluidului. Este deci usor de inţeles ca  vascozitatea dinamică a aerului este mult mai mică decît cea a apei, pe când cea cinematică este  mai mare decît cea a apei.                            

Unităţi de masura                               

      Există mai multe, unele legate de tipurile de aparate de masura (grad Engler, Grad Redwood).                           
      Cele mai folosite pentru uleiuri sunt centipoise (cP) la vascozitate dinamica, si centistoke (cSt) la vascozitate cinematica.  În industrie se foloseşte mai mult ca unitate de vascozitate cinematică milimetrul patrat pe secundă care este exact egal cu centistoke-ul. 1mm2/s = 1cSt                           
      Vascozitatea fiind foarte variabilă in funcţie de temperatura, o exprimare a vascozităţii nu are sens dacă nu se precizează  şi temperatura.                           

Exemple de vascozităţi cinematice  la 20°C: apa 1, lapte 4,3 - ulei vegetal 4,3 - miere 2200 - maioneza 6350 -  kerosene 3,2 - ether 0,33,alcool o,74 - benzina 0,74 - motorina 14.                           
 Particularităţile vascozităţii uleiurilor lubrifiante 

In general, vascozitatea uleiurilor lubrifiante se schimbă mult mai mult cu temperatura decît vascozitatea celorlalte lichide.

Vascozitate cinematica în cSt la diferite temperaturi

Exemple de vascozităţi in funcţie de temperatura:               

Un indicator important pentru calitatea uleiului - este  indicele de vascozitate, în engleza V.I. (pentru Viscosity Index) care indică cît de mult se modifică vascozitatea in in funcţie de temperatura.

Cu cat indicele de vascozitate este mai mare, cu atat un lubrifiant este de calitate mai buna.

                      
       Deosebire intre vascozitate cinematică si cea dinamică este extrem de importantă in general (şi in special pentru gaze) pentru ştiinţa si inginerie. Pratic, la lubrifianţi, această deosebire este mai puţin importantă, pentru ca densitatea uleiurilor este în jur de 0,9 si variază nesemnificativ cu temperatura si presiunea. 

VASCOZITATEA – HTHS ( High Temperature High Shear )

Vascozitatea HTHS exista de cativa ani pentru a raspunde unor solicitari foarte mari la care este supus uleiul: temperaturi foarte mari ( 150° C ) si forte mari de forfecare ( regim al motorului foarte ridicat ). Uleiurile din clasa HTHS au o vascozitate foarte scazuta la temperaturi inalte si trebuie in acelasi timp sa economiseasca energia la aceste temperaturi.
Vascozitatea se poate pierde urmare a constrangerilor mecanice la care este supus. Acest fenomen este denumit forfecare. Un ulei  SAE 15W40 poate deveni SAE 15W30, deoarece uleiul de baza si aditivii isi pot pierde din eficacitate. Stabilitatea la forfecare este masurata conform normei DIN 51.382 ( 10-6s-1) , prin injectarea uleiului conform unei proceduri specifice printr-un injector Bosch.
Rezistenta la forfecare este data de un anumit aditiv, de calitatea acestuia si de respectarea proportiei. Exista aditivi mai scumpi si altii mai ieftini in functie de calitatea lor. Rezistenta la forfecare poate creste sau scadea de peste 3 ori in functie de cele 3 conditii enumerate mai sus, pretul uleiului poate varia in aceeasi masura.

HTHS - Definitie - High Temperature High Shear, reprezinta masurarea  vascozitatii la:     
      - temperaturi inalte ( 150°C )    
      - Forte de forfecare foarte puternice ( 10-6s-1) 

                                                                                                                                                                 Exista uleiuri ciu vascozitate HTHS slaba si uleiuri cu vascozitate HTHS puternica.    
        
 HTHS SLABA       
 SUNT ULEIURILE ECONOMIE DE CARBURANT
 Vascozitate intre 2,9 si 3,5 mPa.s
Exemple de norme si specificatii ale constructorilor pentru aceste uleiuri:           
ACEA A1 / B1,  A5 / B5, ACEA C2, C1, VW 503.00 / VW506.00 / VW 506.01
FORD WSS-M2C-913-A/B,…
YACCO VX 2000 0W30 : A5 / B5,  VW 503.00 / VW506.00 / VW 506.01
YACCO VX 1500 5W30 : A5 / B5

HTHS PUTERNICA     
 Vascozitate peste 3,5 mPa.s
 Exemple de norme si specificatii ale constructorilor pentru aceste uleiuri:        
 ACEA A2 / B2,  A3 / B3, ACEA A3 / B4, C3, VW 502.00 / VW505.00 / VW 505.01/
 VW 504.00 / 507.00, DC 229.1 / 229.3 / 229.5 / 229.31, BMW LL- 98/01/04,
 FORD 2MC - 917 A,  Porsche, Opel GM LL - B - 025, …
 YACCO VX 2103 FAP 5W30 : VW 504.00 / VW507.00 
 YACCO VX 1703 FAP 5W30 : C3, DC 229,31, BMW LL-04
 YACCO VX 1600  5W30 : A3 / B4, DC 229,5, BMW LL-01
 YACCO VX 1500  5W30 : A3 / B3, BMW LL-98, DC 229,3, VW 502.00 / 505,  Porsche
 YACCO VX 600  5W40 : A3 / B4, BMW LL-98, DC 229,3, VW 502.00 / 505, GM-LL-B025
 YACCO VX 505  5W40 : A3 / B3, VW 505.00 / 505.01, FORD M2C-917 A si
 YACCO VX 500, VX300, VX250, VX100

                     
                           
Clasificarea SAE

      "Gradele" SAE nu sunt nişte unităţi de masura (cum sunt de exemplu milimetri, litri, volti, grade Celsius sau centistoke), ci nişte plaje de vascozitate definite de o normă administrativă . De exemplu, SAE 30 la un ulei inseamna ca vascozitatea lui se incadrează intre 9,3 si 12,49 centistoke la temperatura de 100°Celsius.                            
       Atunci cand s-a stabilit prima normă de clasificare SAE, uleiurile de motor erau toate minerale şi se folosea mai puţin sau deloc aditivi, plajele lor de vascozitate în funcţie de temperatura (adică V.I.) erau similare, aşa ca normele SAE au fost stabilite doar la cald la 100°C cu nişte valori de vascozitate cinematică, care sunt 20, 30, 40, 50, 60. V. I. -ul redus la ulei necesita folosirea unui ulei de grad diferit pentru iarna faţa de vara.                            
       Ulterior au fost create uleiuri mai potrivite pentru temperaturi mai joase; Codificarea lor este 0W,  5W, 10W, 15W, 20W, 25W; W este o abreviere de la Winter (iarna in engleza). Valorile de vascozitate pentru incadrarea uleiurilor in aceste clase  (adica grade SAE cu W) sunt stabilite doar după o masură de vascozitate dinamică in centipoise masurată, initial la 0° grade Fahrenheit (0° F= -17,8°C), si dupa ce a aparut norma SAE SJ 300 , la o temperatura diferită pentru fiecare grad SAE, la rece, adică sub 0°C.                           
       În tabelul atasat am convertit toate  valorile de vascozitate dinamică in valori de vascozitate cinematică, adică cP in cSt, ca să fie mai uşor de urmărit si de înţeles. Pe tabel am colorat in galben toate valorile de vascozitate care definesc incadrările in grade SAE. Aceste grade SAE privesc uleiurile monograde, pentru că vascozitatea lor este definită de in singur interval de vascozitate la 100°C, respectiv la rece pentru cele cu W.                           
       Rezumand, gradele SAE ale uleiuri monograde sunt: 20, 30, 40, 50 ,60, 0W,  5W, 10W, 15W, 20W, 25W.                           
       In anii 60, dezvoltîndu-se tehnologia, au fost puse pe piaţa uleiuri numite multigrade. Uleiurile multigrade au un V.I. mai mare, altfel spus vascozitatea lor scade mai putin când creşte temperatura decît la uleiuri monograde, cea ce permite sa fie folosit tot timpul un singur fel de ulei. Luam ca exemplu gradul SAE 20W 50: 20W inseamnă că uleiul respectiv se incadrează in norma 20W la rece. 50 înseamnă că se incadrază în norma 50 la 100°C.                            

   Uleiurile de transmisie sint şi ele incadrate in niste clase de la 75 la 250, ale caror cifre nu corespund cu cele ale uleiurilor de motor. De exemplu SAE 90 de transmisie are aproape aceaşi vascozitate ca şi SAE 30 de motor.

   Uleiurile hidraulice au ca norma ISO VG:

 Un ulei de calitate isi pastreaza in timpul folosirii caracteristicile de vascozitate ca sa-si poata indeplini corect functiile.

In tabelul de mai jos se poate observa ca in cazul in care  aditivul de vascozitate este de calitate slaba uleiul isi modifica consistenta in proportie mai mare in timpul exploatarii mecanice, cu alte cuvinte se poate subtia sau ingrosa mai mult decat limita admisa. In termeni de specialitate se spune ca are indicele de vascozitate foarte scazut.