Los tipos de hidrocarburos más frecuentemente
encontrados en los aceites lubricantes, son los cicloalcanos
(anteriormente llamados nafténicos), tienen
moléculas en las cuales algunos de sus átomos de
carbono están configurados en anillos. Estos compuestos
son menos estables que los alcanos y sus viscosidades son
más sensibles a los cambios de temperatura. Sin embargo,
fluyen muy bien a bajas temperaturas. Son igualmente buenos
disolventes y buenos lubricantes de capa límite, esto es,
que son capaces de lubricar superficies que están en
contacto bajo cargas pesadas.
Aromáticos
Como los cicloalcanos, los aromáticos contienen
anillos de átomos de carbono. Sin embargo, tienen una baja
proporción de hidrógeno. Los aromáticos son
buenos disolventes y buenos lubricantes de capa límite,
pero tienen pobres características de viscosidad y se
oxidan fácilmente, creando ácidos corrosivos y
lodos.
Además de su contenido de hidrocarburos, los
aceites minerales pueden tener pequeñas cantidades de
compuestos tales como oxígeno,
nitrógeno y azufre. Muchos de estos
compuestos no son estables al calor y a la oxidación y
pueden promover la formación de lacas, barnices y otros
depósitos.
LA FABRICACION DE ACEITES
LUBRICANTES
La fabricación de aceites lubricantes es un
complejo proceso de varias etapas. Algunos de los pasos
importantes los resaltamos aquí.
El primer paso de la mayoría de los procesos de
refinación es la destilación
atmosférica, en la cual el petróleo crudo es
calentado en una caldera a 400°C. Se produce una mezcla de
gases y líquidos, la cual pasa a una torre de
fraccionamiento o condensadora. Algunos gases pasan sin
condensar, pero los restantes se condensan en la columna,
líquidos de diferentes puntos de ebullición son
recolectados a diferentes alturas, de donde pueden ser
extraídos. Estos son los materiales iniciales para la
fabricación de una variedad de combustibles.
El residuo líquido de la primera
destilación, el cual se recupera en el fondo de la
columna, es material bruto para la fabricación de aceites
lubricantes. Este, es sometido a una segunda destilación,
otra vez bajo presión reducida (destilación al
vacío), y separado en otras fracciones. La
fracción más volátil es usada como
combustible, el residuo es usado para la producción de
aceites pesados y productos asfálticos, mientras que las
fracciones intermedias proveen el aceite base para la
fabricación de aceites lubricantes.
Hasta cuatro fracciones de aceites base lubricante son
producidas y cada una sufre un tratamiento posterior.
La fracción menos volátil, llamada
aceite residual, contiene grandes cantidades de compuestos
que poseen oxígeno, nitrógeno y azufre. Estos,
llamados asfaltenos, son eliminados mediante un proceso de
desasfaltación. El propano es mezclado con el aceite y
disuelve la mayoría, pero no todos, los asfaltenos, los
cuales pueden ser separados posteriormente.
El aceite residual y otras fracciones son después
tratadas mediante extracción con disolventes. En esta
operación, el aceite base es mezclado con disolvente que
disuelve la mayoría de los compuestos aromáticos y
algunos compuestos indeseables. Los alcanos y cicloalcanos no son
disueltos y pueden ser separados. El producto en esta etapa es a
veces llamado refinado. El aceite resultante tiene un
índice de viscosidad mayor y mejor estabilidad a la
oxidación que el aceite original.
La producción de un aceite base de calidad es
generalmente una cuestión de compromiso. Por ejemplo,
donde se requiere un aceite de alto índice de viscosidad,
una mezcla que contenga alta proporción de alcanos puede
parecer la mejor elección. Esto sin embargo, hará
que probablemente tenga problemas para fluir a bajas temperaturas
y por lo tanto será inadecuado para utilizarlo en estas
condiciones de operación. Por otro lado, una mezcla que
contenga una alta proporción de cicloalcanos y fluya en
frío, tendrá bajo índice de viscosidad.
Donde sea importante alto índice de viscosidad y fluidez a
baja temperatura, será necesario controlar cuidadosamente
el contenido de alcanos y cicloalcanos, y producir una mezcla que
ofrezca la solución óptima a los requerimientos
críticos.
Un compromiso similar tiene que ser hecho sobre el
contenido de aromáticos del aceite base. Incrementando la
proporción de aromáticos, se mejora la solubilidad
y las propiedades de lubricación de capa límite.
Sin embargo, un alto contenido de aromáticos disminuye el
índice de viscosidad y reduce significativamente la
estabilidad a la oxidación. Nuevamente, los métodos
de refinación y mezcla serán escogidos para dar las
óptimas cualidades para la aplicación en
particular.
El siguiente paso es el desparafinado en el cual
el alto punto de fusión de los alcanos es eliminado y las
propiedades de fluidez a baja temperatura son mejoradas. En la
técnica convencional de desarrollo con disolventes, el
aceite base es mezclado con un disolvente adecuado y enfriado. La
parafina se solidifica, es separada y el aceite es filtrado. La
técnica de desparafinado catalítico, utiliza
hidrógeno en presencia de un catalizador para el mismo
objetivo.
Para ciertos tipos de aceites bases, el contenido de
aromáticos y asfaltenos necesita ser reducido aún
más. Esta limpieza es usualmente realizada mediante la
hidrogenación, en el cual el aceite es tratado bajo
presión con hidrógeno en presencia de un
catalizador.
El aceite base refinado está ya listo para
mezclarse con otros aceites bases y reforzarse con aditivos para
la producción de lubricantes comerciales.
ADITIVOS
La maquinaria moderna tienen alta demanda de lubricantes
y muy específicos para cada componente de la misma. Con el
objeto de cumplir con estos requerimientos la mayoría de
los lubricantes industriales contienen aditivos que les
confieren propiedades adicionales.
Hay muchos tipos de aditivos, algunos de los cuales
pueden cumplir varias funciones. La combinación de
aditivos en un lubricante depende la aplicación en la que
vaya a ser empleado.
Es conveniente dividir los aditivos en tres
categorías:
Aditivos que modifican el rendimiento del
lubricante. Aquí se incluyen los mejoradores de
índice de viscosidad y los depresores del punto
de fluidez.Aditivos que protegen el lubricante. Comprenden los
agentes antioxidantes y
antiespumantes.Aditivos que protegen la superficie lubricada. A
este grupo pertenecen los inhibidores de
corrosión, los inhibidores de herrumbre, los
detergentes, dispersantes y aditivos
antidesgaste.
Aditivos que mejoran el
rendimiento de un lubricante
Mejoradores de índice de viscosidad son
añadidos a los aceites bases para reducir los cambios de
viscosidad con la temperatura. Son útiles donde un
lubricante tiene que rendir satisfactoriamente sobre un rango de
temperaturas. Por ejemplo, los aceites de motor utilizados en
climas fríos, deben ser lo suficientemente "delgados" para
permitir que la máquina arranque fácilmente y lo
suficientemente "gruesos" para lubricar eficientemente a las
altas temperaturas generadas durante el trabajo del
motor.
La mayoría de los aceites multigrado son tratados
con mejoradores de índice de viscosidad y son capaces de
rendir mejor en una mayor variedad de temperaturas que los
aceites sin tratar.
Depresores del punto de fluidez son utilizados para
minimizar la tendencia del aceite mineral a congelarse o
solidificarse cuando se enfría. Son aditivos necesarios
para la mayoría de aceites operando a bajas condiciones de
temperatura.
Los mejoradores de índice de viscosidad son
usualmente polímeros de largas cadenas tales como los
polisobutilenos, polimetacrilatos y olefinas copolímeras.
Todos estos incrementan la viscosidad de un aceite base. A bajas
temperaturas las moléculas de polímeros tienden a
enrollarse, pero a medida que la temperatura se incrementa se
desenrollan. Este efecto tiende a restringir el movimiento de las
moléculas de aceite, "espesando" el aceite y por tanto,
actúa en contra de la disminución de la viscosidad
del aceite base.
Algunos tipos de mejoradores de índice de
viscosidad también tienen propiedades
dispersantes.
La viscosidad de un aceite que contiene mejorador del
índice de viscosidad depende de la velocidad a la
cual se hace fluir. Puede disminuir dramáticamente si el
aceite es cortado rápidamente, como por ejemplo, en un
cojinete de alta velocidad. Este efecto debe ser tenido en cuenta
cuando se plantea usar aceite multigrado.
La disminución de la viscosidad con la velocidad
de cizallamiento puede ser temporal o permanente. Una
pérdida temporal de viscosidad se desarrolla cuando altas
velocidades de cizallamiento fuerzan a las moléculas
grandes de polímero a alinearse en la dirección del
flujo. Más grave aún, una permanente pérdida
de viscosidad puede ocurrir si la velocidad de cizallamiento es
suficiente para romper las moléculas del polímero
físicamente en pequeñas unidades. La
oxidación del polímero puede también ocurrir
y afectar adversamente su habilidad para adelgazar el
aceite.
Depresores de punto de fluidez, son usualmente
polímeros de alto peso molecular, compuestos
alquiloaromáticos de bajo peso molecular. Para entender
como trabajan, es necesario entender que pasa con el punto de
fluidez.
Cuando un aceite mineral enfriado varias fracciones de
parafina empiezan a cristalizarse. Los cristales de parafina
forman cadenas de láminas y agujas, el cual atrapa el
líquido remanente y dificulta la fluidez.
Los depresores del punto de fluidez se cree que
actúan formando una película sobre los cristales de
parafina. Esto no evita que se cristalicen pero si evita que se
junten para formar una red tridimensional. Las propiedades para
el flujo a baja temperatura son entonces mejoradas.
Aditivos que protegen el
lubricante
Antioxidantes mejoran la estabilidad a la
oxidación del lubricante y son particularmente importantes
en aceites que se calientan durante su operación. Son
ampliamente usados; virtualmente todos los aceites que contienen
aditivos contienen algún antioxidante.
Cuando un aceite mineral es expuesto al oxígeno
del aire, éste reacciona formando ácidos
orgánicos, lacas adhesivas y lodos. Los ácidos
pueden causar corrosión, las lacas pueden ocasionar que
las partes móviles se adhieran, y los lodos espesan el
aceite y pueden taponar manguitos, filtros y otros componentes
del sistema de lubricación. Las reacciones de
oxidación dependen de la cantidad de oxígeno que
entra en contacto con el aceite, acelerándose en
temperaturas elevadas y facilitada por la humedad y otros
contaminantes tales como el polvo, partículas de metal,
herrumbre y otros productos de la corrosión.
Los antioxidantes bloquean las reacciones de
oxidación y disminuyen el deterioro de un lubricante.
Tienen una acción específica que se mantiene
mientras esté presente en el aceite, aún en
pequeñas concentraciones. Pero una vez haya terminado, el
aceite empieza a oxidarse rápidamente. Por lo tanto es
esencial que un aceite sea cambiado antes que sus propiedades
antioxidantes se terminen.
Los agentes antiespumantes previenen la
formación de espumas en el aceite, los lubricantes
altamente refinados normalmente no forman espuma. Sin embargo,
ésta se puede desarrollar en presencia de ciertos
contaminantes, especialmente en máquinas donde hay exceso
de vibración y agitación. La espuma incrementa la
exposición al oxígeno y por tanto facilita la
oxidación. También puede causar que se pierda
aceite del sistema a través de los conductos de
aireación y reduce seriamente la eficiencia en
lubricación, ya que una película de espuma es un
lubricante menos efectivo que una capa continua de aceite. La
espuma en fluidos hidráulicos, incrementa la
compresibilidad, reduciendo así su capacidad para
transmitir potencia eficientemente.
Más acerca de LOS
ADITIVOS
Hay dos tipos de aditivos antioxidantes; para entender
como funcionan necesitamos conocer el mecanismo de las reacciones
en las cuales los aceites son oxidados. En estas reacciones, la
oxidación inicialmente conduce a la formación de
compuestos conocidos como peróxidos orgánicos.
Estos reaccionan con otras
moléculas de hidrocarburos para oxidarlas y
producir más peróxidos, en una reacción en
cadena; particularmente cuando hay metales presentes para actuar
como catalizadores.
Un tipo de antioxidante, los destructores de
peróxido, reaccionan principalmente con los
peróxidos orgánicos interrumpiendo así la
reacción en cadena que se hubiera podido iniciar. Estos
compuestos son generalmente fenoles o aminas.
El segundo tipo de oxidantes, los desactivadores
metálicos, reaccionan con las superficies y con las
partículas de metal en el aceite para bloquear su efecto
catalítico. Los desactivadores metálicos son
usualmente compuestos orgánicos solubles que contienen
azufre o fósforo.
Los agentes antiespumantes, son usualmente compuestos de
silicona tales como el dimetil-silicona. Reducen la
tensión superficial del aceite, haciendo que las burbujas
de aceite se rompan tan pronto como son formadas y por lo tanto
hay formación de espuma.
Aditivos que protegen la
superficie lubricada
Los inhibidores de corrosión protegen las
superficies del ataque químico ejercido por los
ácidos (corrosión), que se encuentran como
contaminantes en el lubricante y provienen principalmente de la
oxidación del aceite y de los combustibles quemados en los
motores de combustión interna.
Los inhibidores de corrosión son usualmente
componentes fuertemente alcalinos, solubles en aceite, y
reaccionan con los ácidos
neutralizándolos.
Inhibidores de herrumbre son inhibidores de
corrosión especialmente diseñados para inhibir la
acción del agua en metales férricos. Son
imprescindibles en lubricantes para turbinas y aceites
hidráulicos, ya que estos tipos de aceite se contaminan
inevitablemente con agua.
Aditivos detergentes son añadidos a los
aceites de motor para cumplir las siguientes funciones: Reducir
la formación de depósitos de carbón y lacas
de altas temperaturas, evitar el pegamiento del anillo del
pistón y proveer una reserva de alcalinidad para
neutralizar los ácidos formados durante la
combustión.
También deben tener propiedades antioxidantes y
antiherrumbre.
Aditivos dispersantes son agregados a los aceites
para mantener en suspensión cualquier contaminante, tales
como hollín y productos de degradación.
Por lo tanto inhiben la formulación de
conglomerados de partículas que puedan bloquear los
conductos y los filtros, además evitan que sean
depositados sobre las superficies donde pueden inferir con la
lubricación y la transferencia de calor.
Agentes antidesgaste son necesarios cuando la
lubricación hidrodinámica no puede ser mantenida y
se presenta algún tipo de contacto metal-metal entre las
superficies móviles.
Hay que distinguir dos tipos de agentes antidesgaste:
Aditivos anti-abrasivos y aditivos de extrema presión
(EP).
Los aditivos anti-abrasivos son compuestos
absorbidos por las superficies metálicas para formar una
película protectora que previene el contacto directo
metal-metal y reduce considerablemente la fricción y el
desgaste.
Los aditivos de extrema presión son
requeridos en situaciones de carga severa, cuando los aditivos
anti-abrasivos no son efectivos. Tales condiciones son
frecuentemente encontradas en los dientes de los engranajes de
acero-sobre-acero altamente cargados. Los aditivos EP son
estables a las temperaturas que se generan, por ejemplo, cuando
dos dientes se deslizan uno sobre el otro, y se descomponen
formando productos que reaccionan con el metal creando una
película protectora de aceite.
Los inhibidores de herrumbre son común
mente ácidos orgánicos que se adhieren fuertemente
a las superficies metálicas protegiéndolas de los
ataques químicos.
Los aditivos detergentes consisten en
moléculas de jabones orgánicos con un núcleo
alcalino inorgánico. Las moléculas de jabón
contribuyen a las propiedades de detergencia y antioxidantes de
los aditivos, mientras que la alcalinidad contrarresta los
productos ácidos de la combustión y controla el
desarrollo de herrumbre en el motor.
Los dispersantes son usualmente moléculas
de cadenas largas las cuales tienen un extremo hidrofílico
(receptor de agua) y otro hidrofóbico (repele el agua). El
extremo hidrofílico tiende a adherirse a las
partículas sucias, dejando el extremo hidrofóbico
en dirección hacia el aceite. Así se mantienen
separadas las partículas contaminantes.
Los aditivos anti-abrasivos, son químicos
orgánicos de largas cadenas polares tales como alcoholes y
ácidos grasos. Estos son absorbidos por las superficies
metálicas para proporcionar una capa delgada de
moléculas, en las cuales las cadenas de hidrocarburos
están orientadas perpendicularmente a la superficie. Esta
disposición provee una efectiva lubricación de capa
límite cuando el espesor de la capa es reducido por una
carga pesada.
Aditivos de extrema presión son compuestos
que contienen cloruros, azufre o fósforo. A temperaturas
superiores a 300°C (como la que se puede generar cuando un
diente de engranaje choca con otro), estos compuestos se
deterioran y reaccionan para formar una película
química.
FORMULACION
La mayoría de los lubricantes modernos consisten
en una combinación de varios aceites bases y muchos
aditivos. La mezcla o formulación de estos constituyentes
para producir el mejor producto para una aplicación
específica, puede ser una tarea complicada. Es casi
siempre necesario comprometer los requerimientos críticos
de rendimiento, compatibilidad y coste.
Ya hemos visto cómo la mezcla de los aceites
bases involucran el balanceo de su contenido de alcanos y
cicloalcanos con la fluidez óptima, la disolvencia y
propiedades lubricantes. Un balance similar es requerido cuando
se mezclan aditivos. Cada aditivo debe ser compatible con los
otros ingredientes de la formulación, de lo contrario no
serían efectivos. La compatibilidad completa puede ser
difícil de lograr.
Además es importante desde el punto de vista
comercial minimizar los costes del proceso de formulación
y del producto final.
Una vez una formulación ha sido desarrollada, es
esencial averiguar si trabajará bien y de forma segura en
la aplicación para la cual fue diseñada. Medidas de
las propiedades físicas (tales como la viscosidad y el
índice de viscosidad) y de las propiedades químicas
(tales como acidez y la estabilidad térmica) pueden dar
una idea sobre esto. Sin embargo, si el lubricante o la
aplicación a la cual se dirige es poco común, es
necesario realizar una prueba de rendimiento.
En una prueba de rendimiento, se simulan las condiciones
bajo las cuales el lubricante se espera que opere. La prueba
puede usar el equipo de servicio bajo condiciones reales o
más probablemente, llevarse a cabo en diseños
especiales de laboratorio. Cualquiera que sea el método
usado, la evaluación de los resultados deberá
involucrar desmontar el equipo de pruebas y un análisis de
los componentes, al igual que un análisis detallado de las
condiciones del lubricante durante y después de la prueba.
Algunas de las investigaciones que se han llevado a cabo
más comúnmente son descritas en la siguiente
sección.
El desarrollo de una formulación de un lubricante
típico puede requerir un número de pruebas
diferentes, cualquiera de las cuales puede sugerir la necesidad
de reformular el producto y llevar acabo más pruebas. Un
proyecto de formulación completa puede llevar un
año o más y los costes pueden alcanzar un cuarto de
millón de euros. No hay muchas compañías que
tengan la habilidad y los recursos necesarios para llevar a cabo
este tipo de programas. Los lubricantes que distribuye BRETTIS
tienen una formulación que ha sido desarrollada y probada
de esta forma. Nuestros clientes pueden estar seguros que
nuestros productos harán el trabajo para el que fueron
diseñados de forma eficiente, rentable y
segura.
Sección Cuatro
Un lubricante
adecuado para cada aplicación
Principios
Varios factores deben ser tenidos en cuenta cuando se
escoge un lubricante. Los más importantes son la
aplicación específica, las condiciones de
operación y los costes. Con estos factores en mente, el
lubricante adecuado puede, en principio, ser escogido con ayuda
de los siguientes factores:
1. Cuál es la viscosidad más
adecuada a la temperatura de
operación?
En lo referente a la lubricación, la propiedad
más importante de un lubricante es la viscosidad (o, en el
caso de una grasa, su consistencia). La mejor viscosidad para una
aplicación en particular puede ser determinada mediante
cálculos, pero la experiencia práctica algunas
veces proporciona una guía útil. Muchos
parámetros de diseño influyen en la decisión
final, pero el objetivo normalmente es seleccionar un lubricante
con la mínima viscosidad capaz de soportar la carga
aplicada, minimizando así el consumo de
energía.
Es importante recordar qué es la viscosidad a la
temperatura de operación. Por ejemplo, suponga que la
lubricación más eficiente de un cojinete simple
requiere de un aceite con una viscosidad de 10 cSt. Si el
cojinete va a trabajar a 100°C, el aceite debe tener una
viscosidad de 10 cSt a 100°C. Si por otro lado, el cojinete
va a trabajar a -30°C, el aceite debe tener una viscosidad de
10 cSt a -30°C. Dos aceites muy diferentes son requeridos en
cada caso. Sus viscosidades a temperatura ambiente
estarían cerca de 300 cSt y 2 cSt
respectivamente.
2. Cuál es el índice de viscosidad
necesario?
Es esencial seleccionar un aceite con adecuado
índice de viscosidad. Aunque la viscosidad a la
temperatura normal de trabajo es crítica, el lubricante
también debe ser capaz de hacer su trabajo sobre un rango
de temperatura que oscile entre la temperatura ambiente al
arranque hasta la temperatura más alta de
operación. No debe ser tan espeso a bajas temperaturas que
la máquina no pueda ser arrancada, ni tan delgado a alta
temperatura que sea incapaz de proveer una película de
lubricación adecuada.
3. Qué grado SAE o ISO de viscosidad de
aceite es requerida?
Habiendo decidido sobre la viscosidad y el índice
de viscosidad, se determina el grado de viscosidad del lubricante
requerido. Esto implica, llevar a una temperatura estándar
de referencia la viscosidad que se tiene a la temperatura de
operación y se puede realizar usando las tablas y
gráficas disponibles. El grado de viscosidad SAE o ISO
puede ser entonces seleccionado.
Algunas máquinas contienen diferentes componentes
a lubricar, por ejemplo, las cajas de engranajes contienen
engranajes y cojinetes. Algunos sistemas usan lubricantes para
más de una función, por ejemplo, los sistemas
hidráulicos utilizan lubricantes para lubricación y
para transmitir potencia. En tales aplicaciones, puede ser
posible comprometerse con el grado de viscosidad escogido, de tal
forma que el mismo aceite puede ser usado para todos los
propósitos. En la práctica una variación de
30 a 50 % de la viscosidad ideal es usualmente posible.
Así, un aceite con grado de viscosidad ISO 68 puede ser
usado para cubrir el rango de viscosidades entre ISO VG 46 a ISO
VG 100.
4. Que aditivos son
necesarios?
Los aceites lubricantes se deterioran durante su uso por
diferentes razones. Por lo tanto la mayoría de los
lubricantes contienen aditivos para combatir el deterioro y
extender la vida útil del aceite. Los aditivos se utilizan
para mejorar las propiedades particulares de un aceite. Muchos
aceites contienen antioxidantes, dispersantes e inhibidores de
corrosión. Otros aditivos, tales como mejoradores del
índice de viscosidad, depresores de punto de fluidez,
agentes antiespumantes y aditivos antidesgaste, pueden ser
requeridos dependiendo de la aplicación.
En comparación a los costos del aceite base, los
aditivos son ingredientes costosos. Por lo tanto, solamente se
añaden a los lubricantes si su incorporación puede
ser justificada sobre la base de mejora del rendimiento y de la
economía en su uso.
5. Qué costes necesitan tenerse en
cuenta?
El precio de un lubricante es claramente un factor
importante, pero no debe ser determinante para la
selección de un aceite. Los sistemas de lubricación
de las máquinas modernas son usualmente diseñados
para que una gama amplia de lubricantes puedan ser usados en
ellos. Es muy fácil seleccionar él lubricante
más barato que parece hacer el trabajo requerido en una
aplicación dada. Sin embargo es necesario asegurarse de
que el aceite continuará lubricando eficientemente por un
período largo de tiempo.
Un aceite debe juzgarse en términos de costes
totales de operación y mantenimiento de la maquinaria por
largos períodos de tiempo. La lubricación con un
aceite barato que tiene que ser cambiado a intervalos frecuentes
será más costosa que emplear un lubricante de alta
calidad, aún con precio más elevado, pero con una
larga vida de servicio. Más importante aún, usar un
lubricante barato puede rápidamente traer problemas
mecánicos que podrían costar mucho más que
el coste adicional de un lubricante de mayor calidad.
LA LUBRICACION DE UN EQUIPO
ESPECÍFICO
Algunos ejemplos de las propiedades necesarias para
aplicaciones tales como:
Lubricación de cojinetes. En
cojinetes planos la función principal de un lubricante
es reducir la fricción y actuar como refrigerante. Un
aceite mineral simple es en general, suficiente para estos
propósitos. La adición de los antioxidantes e
inhibidores de corrosión puede ser beneficiosa en
condiciones más exigentes. La selección del
aceite está determinada por la viscosidad, a no ser
que él cojinete opere en un rango amplio de
temperaturas. El índice de viscosidad entonces se
vuelve un factor importante. Los aceites y grasas pueden ser
usadas para lubricar cojinetes de rodillos. La grasa tiene la
ventaja de proporcionar sellado efectivo contra la
pérdida de lubricante y la entrada de contaminantes.
Sin embargo, el aceite es una mejor opción para
cojinetes que operan a altas temperaturas y altas
velocidades.Lubricación de engranajes.
Los engranajes abiertos son usualmente lubricados con
aceites. Para asegurar que los aceites no se salgan a altas
velocidades, se utilizan lubricantes viscosos conteniendo
aditivos adherentes. Las grasas también pueden ser
usadas. Los engranajes cerrados son generalmente lubricados
con aceite. Siempre están soportados por cojinetes de
tal forma que él lubricante debe ser adecuado tanto
para engranajes como para cojinetes. Aceites minerales sin
aditivos son suficientes para muchas situaciones. A altas
velocidades, los aceites con bajas viscosidades,
antioxidantes y agentes antiespumantes pueden ser necesarios.
Lubricantes para engranajes con más carga deben
contener aditivos de extrema presión. Los aceites que
contienen aditivos de extrema presión (EP) son
utilizados para engranajes trabajando bajo las cargas
más pesadas, particularmente si se espera tener cargas
de choque.Aceites hidráulicos. El
aceite en sistemas hidráulicos, es usado tanto para la
lubricación como para la transmisión de
potencia. Debe ser lo suficientemente viscoso para lubricar
las partes móviles eficientemente, pero lo
suficientemente delgado para actuar como un refrigerante
eficiente. Debe tener también buenas propiedades de
liberación de aire y resistencia a la espuma, de no
ser así, la compresibilidad del aceite se
incrementaría y afectaría a su habilidad para
actuar como un medio hidráulico. Una buena
separación de agua o demulsibilidad, es otra propiedad
necesaria para limitar el daño causado a las
válvulas, bombas y cojinetes por él agua. Los
aceites minerales altamente refinados satisfacen todos estos
requerimientos. Con el objeto de evitar corrosión
interna, aditivos antioxidantes e inhibidores de
corrosión son añadidos a los aceites minerales
usados en sistemas hidráulicos, junto con los aditivos
antidesgaste.Aceites para motores de combustión
interna. Los aceites para motores de
combustión interna son diseñados para que
lubriquen, refrigeren, protejan contra la corrosión,
mantengan la limpieza y ayuden al sellado de los anillos del
pistón en el rango de temperaturas de
operación. Los aceites multigrado para motores son
formulados con una proporción importante de aditivos
que incluyen: Mejoradores de índice de viscosidad para
reducir el adelgazamiento del aceite a altas temperaturas,
depresores del punto de fluidez para facilitar el arranque en
ambientes fríos, antioxidantes para prevenir la
oxidación y la formación de lodos, agentes
antiespumantes para prevenir la formación de espuma a
medida que el aceite circula por el motor, inhibidores de
corrosión para neutralizar los ácidos formados
durante la combustión, inhibidores de herrumbre para
proteger las superficies lubricadas, detergentes y
dispersantes para controlar la formación de
depósitos, suspender los contaminantes, productos de
la combustión, y por lo tanto evitar el bloqueo de los
conductos y los filtros, y aditivos antidesgaste para mejorar
las propiedades de la lubricación de capa
límite.
RECOMENDACIONES DE LOS
FABRICANTES
En la práctica, los fabricantes de los equipos
normalmente especifican las propiedades y los estándares
de rendimiento requeridos para los lubricantes que se deben
emplear en sus sistemas. Una especificación típica
puede determinar, por ejemplo, límites de viscosidad a una
o más temperaturas, punto de fluidez, punto de chispa y
propiedades de prevención de corrosión, junto con
una indicación de los métodos de prueba usados para
determinar estas características.
Frecuentemente el fabricante facilita en el manual de
mantenimiento una recomendación para usar una marca o
marcas de lubricantes, y no seguir estas recomendaciones puede
suponer la pérdida de la Garantía que proporciona
el fabricante. Por lo tanto, cuando un fabricante especifique un
lubricante para su empleo en el equipo, al menos durante el
periodo de Garantía debe seguirlo estrictamente. Una vez
terminado este periodo de garantía si pueden emplearse
lubricantes equivalentes de otras marcas.
Sustituyendo un lubricante por
otro
El usuario del lubricante deseará saber si un
producto alternativo puede reemplazar una marca en uso. Tal
sustitución puede ayudar a reducir costes, mejorar la
eficiencia o racionalizar el número de lubricantes usados.
En situaciones como éstas, es preferible tratar de cambiar
directamente a un lubricante que tenga especificación
similar a la marca usada. Sin embargo, ese tipo de acción
no puede ser tomada a la ligera.
Cuando se planee sustituir un lubricante por otro, es
esencial considerar la aplicación específica en la
cual se va a emplear. En la gran mayoría de los casos, una
recomendación fiable se debe realizar basada en los
requerimientos especificados por él fabricante. En
aquellas instancias donde la información no está
disponible, las recomendaciones deben estar basadas en una
consideración de las propiedades requeridas por él
lubricante para las condiciones bajo las cuales tiene que
funcionar. Puede ser necesario buscar asistencia
técnica.
PROBANDO LOS LUBRICANTES
Es una buena práctica tomar muestras
periódicas del lubricante usado y las pruebas así
efectuadas son conocidas como seguimiento de lubricantes, el cual
revela información acerca de la condición del
aceite y del estado de la maquinaria. Algunas de las pruebas
usadas son muy simples y pueden ser fácilmente aplicadas a
los sistemas más pequeños. Otras son más
sofisticadas y tienden a ser usadas solamente para monitorear
máquinas más grandes.
Algunas de las pruebas más comúnmente
usadas, y la información que puede ser obtenida de ellas
son revisadas a continuación:
Apariencia
La apariencia de un aceite puede revelar mucho acerca de
su condición. El oscurecimiento, espesamiento y la
presencia de lodo y partículas de hollín, implican
sobrecalentamiento y oxidación. El agua puede afectar la
apariencia del aceite, sugiriendo que hay condensación o
una fuga de agua en alguna parte del sistema. Principios de
desgaste se encuentran frecuentemente durante el rodaje de un
motor nuevo, sin embargo, si se ve en un sistema viejo, puede
indicar que un desgaste serio está teniendo
lugar.
Viscosidad
Cuando se revisa la viscosidad de un aceite usado, una
muestra de aceite es comparada con una muestra del mismo aceite
sin usar. Un espesamiento del aceite puede ser causado por la
oxidación, por contaminantes sólidos, o por otros
factores. Por otro lado, el adelgazamiento de un aceite de motor
sugiere dilución de combustible sin quemar. En algunos
casos, pueden ocurrir ambos problemas (adelgazamiento y
espesamiento) y la viscosidad parecer normal.
Punto de chispa
La presencia de una pequeña cantidad de
combustible sin quemar en un aceite para motor, producirá
una marcada reducción en el punto de chispa. Otros
contaminantes inflamables harán un efecto similar. El agua
y los contaminantes no inflamables tienen un efecto diferente y
puede ocultar el punto de chispa.
Contaminación por
agua
La prueba más simple para agua involucra
él calentamiento del lubricante por encima de 100°C.
Si hay agua presente, hierve y causa que el agua crepite. Pruebas
más precisas consisten en tratar el aceite con un
químico que reacciona con el agua produciendo
hidrógeno, o destilando el agua del aceite usado
utilizando un sistema de solvente.
Acidez y basicidad
La acidez de un lubricante puede ser expresada en
términos de su número ácido, la cantidad de
álcali necesaria para neutralizarlo. Similarmente, la
basicidad puede ser expresada en términos de número
base, la cantidad de ácido necesaria para neutralizarlo.
La oxidación de un aceite genera productos ácidos y
la evaluación del número total ácido (TAN)
da por lo tanto una indicación del deterioro del aceite en
servicio. En motores diesel, la combustión del combustible
libera componentes ácidos de azufre, los cuales pueden
causar corrosión y oxidación del aceite del motor.
Los aditivos detergentes proporcionan una reserva alcalina para
neutralizar tales ácidos y la evaluación del
número base total (TBN) da una importante
información del grado de agotamiento de tales
aditivos.
Pruebas de manchas de
aceite
Una gota de aceite es colocada sobre una hoja de papel
absorbente y se deja que se disperse. Un aceite nuevo
tendrá una mancha transparente, uniforme y color amarillo
pálido. Un aceite conteniendo contaminantes
mostrará una mancha con gránulos, puntos color
café, negros o anillos. La apariencia en particular de la
mancha depende de la cantidad o tipo de contaminantes.
Espectroscopio infrarrojo
Muchos productos de la oxidación contienen un
grupo químico llamado el grupo carbonilo, el cual absorbe
la luz infrarroja de una longitud de onda característica.
Esta propiedad puede ser usada para revisar la
oxidación.
Análisis
espectrográficos
El análisis espectrográfico del aceite
(SOA) es una técnica sofisticada que permite que los
elementos presentes en el aceite sean identificados y sus
concentraciones sean determinadas. Puede ser usada para indicar
las causas de la contaminación y el desgaste. Por ejemplo,
la presencia de silicio sugiere que hay contaminación de
polvo o barro en el aceite; cobre, plomo y estaño
están posiblemente asociados con desgaste de
cojinetes.
SECCION CINCO
Almacenamiento,
manejo y uso de lubricantes
Además de la correcta selección de los
lubricantes, es necesario tener en cuenta algunos aspectos
relacionados con su almacenamiento, manipulación,
transporte en planta y aplicación.
ALMACENAMIENTO
Preferiblemente en almacén o en un cuarto
exclusivo para tal fin.El almacenamiento a la intemperie debe evitarse en
lo posible, de lo contrario hacerlo sobre estructuras
metálicas con los bidones en posición
vertical.Tambores en uso que no resulte viable su
ubicación vertical u horizontal, dejarlos en
posición inclinada para evitar que la tapa quede
sumergida en contaminantes acumulados.Una medida práctica es cubrir los tambores
con plásticos o lonas impermeables, a manera de
carpa.El cuarto de lubricantes debería quedar fuera
del área física de proceso, pues la alta
concentración de partículas del material en
proceso son una fuente de contaminación.Revisar y limpiar el área alrededor de las
tapas para reducir el riesgo de contaminación al abrir
el bidón.Los bidones de aceite soluble (taladrinas) y los de
aceite dieléctrico deben ser obligatoriamente
almacenados bajo techo, en sitios que no estén
expuestos a fuertes cambios de temperatura.
Recomendaciones sobre el almacenamiento seguro de
lubricantes por la Agencia de Seguridad Nacional de EEUU
:
"El almacén de lubricantes debe ser
preferentemente una construcción separada, resistente al
fuego. Los tambores no se deben colocar sobre pallets,
sinó sobre suelo de cemento, metal o cualquier otro
material resistente al fuego. Los bidones, cubetas y otros
depósitos deben tener las tapas, tapones o separadores
cerrados todo el tiempo en que no estén en uso. Los
depósitos vacíos siempre se deben mantener
cerrados".
MANIPULACIÓN DE LOS BIDONES DE
LUBRICANTE
La descarga de los bidones debe hacerse
empleando un medio mecánico que garantice seguridad al
operario y evite daños al bidón. Ej: montacargas,
elevadores mecánicos, plataformas
hidráulicas.
Para el transporte de un sitio a otro, debe
contarse con una carretilla especial, como mínimo, o un
montacargas.
Evitar rodar el bidón, ya que se
debilita su estructura por los golpes fuertes al acostarlo y
levantarlo.
APLICACIÓN
Recipientes para aplicación de lubricantes:
Nunca se deben emplear recipientes galvanizados,
porque algunos de los aditivos de los lubricantes pueden
reaccionar con el zinc, formando jabones metálicos,
espesando el aceite e incluso causando obstrucción de
conductos de lubricación, boquillas inyectoras,
etc.Pistolas engrasadoras: Una pistola por cada tipo de
grasa. Los jabones metálicos (sodio, calcio, litio)
son incompatibles entre sí.Bombas manuales para transvasar aceite: Vigilar que
no se produzca contaminación de un aceite con otro por
residuos en la bomba. Ej.: aceites hidráulicos .vs.
aceites de motorBombas neumáticas o eléctricas para
grasa: Evitar la contaminación de la grasa residual
que queda en el fondo del tambor, manteniéndolo
herméticamente cerrado, ya que puede llegar a ser
hasta un 10% del contenido.
Almacenamiento durante largos
períodos de tiempo
El almacenamiento prolongado deteriora las propiedades
físico-químicas de los lubricantes; particularmente
de las grasas.
Las grasas que contienen jabón de sodio o calcio
separan el aceite en un período de cuatro meses desde la
fabricación. Las grasas de litio permanecen estables hasta
12 meses después de su fabricación.
CONTAMINACION ENTRE LUBRICANTES
Es común este tipo de problema cuando se emplea
un solo recipiente para varios aceites.
Es más crítico cuando se mezclan aceites
para aplicaciones automotrices con industriales.
Extremo cuidado debe ser tenido para evitar la
contaminación de un aceite para engranajes con trazas de
cualquier aditivo básico (ej: aditivo detergente a base de
calcio, en el aceite de motor) ya que pueden tener un efecto
negativo sobre las propiedades superficiales (espuma,
atrapamiento de aire y demulsibilidad). Límite < 2
mg/kg (2ppm)
Aunque la formulación de aceites
hidráulicos contiene calcio, es importante evitar la
contaminación con los aditivos del aceite de motor. Tal
contaminación generalmente se reflejará en un
aumento en el contenido de calcio (análisis de
laboratorio), y puede conducir a precipitación de los
aditivos del aceite hidráulico, reducción
drástica de sus propiedades demulsificantes o
antiemulsionantes, pérdida de filtrabilidad y taponamiento
de filtros ultrafinos (formación de gel ~
lodos).
ASPECTOS DE SEGURIDAD E HIGIENE EN EL
TRABAJO
Las grasas tienen un grado de toxicidad bajo. Sin
embargo, se recomienda retirarlas de la piel rápidamente,
empleando jabón y agua caliente. En ningún caso
usar disolventes como el keroseno o gasolina para limpiar la
piel.
El mayor riesgo de exposición ocurre con los
aceites para el mecanizado de metales (taladrinas). Estos pueden
producir dermatitis, acné, obstrucción de poros y
eliminación de los aceites naturales de la piel. Usar
guantes, lavarse las manos con abundante agua caliente, evitar el
uso de pastas abrasivas o desengrasantes en polvo, emplear
jabones ligeramente ácidos, y secar la piel con papel
desechable
La ingestión de combustibles es irritante, lo
cual origina náuseas y vómito. Las lesiones serias
se originan por aspiración del líquido en los
pulmones; y es por tal razón que no debe inducirse el
vomito. Debido a la insolubilidad del combustible en el
fluido pulmonar, y a su efecto irritante sobre la mucosa
protectora, los pulmones reaccionan rápidamente
"inundándose" con fluidos del cuerpo y originándose
el ahogamiento de la víctima. Además, la
irritación deja los pulmones de la víctima
expuestos a la invasión de micro-organismos presentes en
el cuerpo. Los aceites con viscosidades inferiores al grado ISO
22 presentan riesgos similares a los del combustible; por lo
tanto, es necesario no inducirle el vómito a la
víctima.
Autor:
Raul Gonzalez
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