Entendiendo la Lubricación y los Lubricantes

Entendiendo la Lubricación y los Lubricantes

Introducción

La lubricación es básica y necesaria para la operación de casi todas las maquinarias. Sin lubricación, casi todas las maquinarias no funcionan, o si funcionan lo hacen por poco tiempo antes de arruinarse. Por más ilógico que parezca, lubricación es en general una faceta ignorada por el dueño "típico" de un vehículo.

Mucha gente dice: "Bah! Aceite es aceite" o "todas las grasas son iguales", mientras que otros son absolutamente leales a una marca de productos lubricantes. Con suerte, nosotros tendremos el deseo de obtener la información necesaria para elegir los lubricantes ideales y a bajo costo.

A veces los fenómenos más mundanos son los menos entendidas. Por ejemplo, la gravedad y la luz, dos cosas que son esenciales para nuestras vidas, pero son poco entendidas.lo mismo pasa con la lubricación. La mayoría de nosotros, los que hemos hecho uno o dos cambios de aceite nos consideramos "expertos" en la materia. En realidad, lubricación es muy compleja. Realmente hay que aplaudir a los fabricantes que nos proveen con tantos productos para elegir, con alta consistencia de calidad de botella a botella y de lata a lata, sin que nosotros necesitemos saber "un comino" de lubricación.

Varios estudios hechos acá en USA concluyeron que si la tecnología actual de lubricación fuera accesible a toda la población, se mejoraría el producto bruto interno un 7%!!!

Imagínense que la cantidad de petróleo que el barco petrolero Exxon Valdez (se acuerdan de hace unos años atrás?) perdió en el mar en Prince William Sound (Alaska) no se compara con seis veces más aceite refinado que se gotea al pavimento de motores con pérdidas, anualmente, acá en USA solamente. seis veces más!!!

De todas maneras, lo que nos interesa a nosotros es mejorar el rendimiento, reducir el consumo, y alargar la vida de los componentes de nuestro vehículo que dependen de lubricación. A eso vamos.

Como probablemente ustedes ya saben, muchas de las grandes marcas vendedoras de lubricantes no tienen fábricas y destilerías propias; ellos le compran a otros. Una de estas marcas (que no voy a nombrar) tiene 22% del mercado en USA, pero no fabrica nada.por otro lado, muchas de las destilerías no venden con etiqueta propia, sino que ponen etiquetas de otros.en este momento, hay más de 6.100 marcas de aceites de motor pero menos de 150 plantas de refinería.(!)

Para poder vender más que la competencia, muchas de las marcas basan sus propagandas en cosas como hizo Castrol, que es una abreviatura de Castor Oil (aceite de castor o aceite de ricino) que hace 30 años se usaba en carreras de competencias, pero ahora no; o Pennzoil, que basa su calidad en la vieja veta de petróleo crudo en Pennsylvania, que era buenísima, pero se secó hace décadas!!!, y ahora le compra a otros.incluso hay marcas que venden con la atracción de "misterio", como por ejemplo "Marvel Mystery Oil" o "Mystic XXX Grease".puros cuentos.

Por suerte, si sabes buscar hay productos buenos, especialmente con la nueva tecnología de aditivos. Ojo que los hay buenos y malos; los malos no dañan el motor, pero tampoco ayudan.son una pérdida de dinero. Los buenos, son a veces buenos, y a veces buenísimos.

Hay algunos buenos que también son malos.cómo es eso? Así: hay algunos aceites penetrantes para aflojar tuercas oxidados que ayudan para eso, pero lo que el fabricante no te dice es que son aceites ácidos, que si los dejas ahí, ayudan a la futura corrosión y óxido, haciendo la extracción de la tuerca mucho más difícil la próxima vez (!). Como verán, hay mucho que explicar y mucho que entender para optimizar el rendimiento de los lubricantes que elijas para tu vehículo.

Teoría de la Lubricación

La industria de lubricantes constantemente mejora y cambia sus productos a medida que los requerimientos de los automóviles nuevos cambian y nuevos procesos químicos y de destilación son descubiertos. Un conocimiento básico de la tecnología de lubricación te ayudará a elegir los mejores lubricantes para tu vehículo, sea nuevo o viejo.

Nos vamos a limitar a hablar de los lubricantes (aceites y grasas) "comunes" al uso normal. Por ahora no vamos a hablar de los lubricantes de goma (a base de derivados de hule y polímeros) , lubricantes secos, lubricantes de silicona y lubricantes clorinados. Tampoco hablaremos de tecnologías nuevas como Baleros o Rodamientos de aire y Rodamientos magnéticos.

Los lubricantes son materiales puestos en medio de partes en movimiento con el propósito de brindar enfriamiento (transferencia de calor), reducir la fricción, limpiar los componentes, sellar el espacio entre los componentes, aislar contaminantes y mejorar la eficiencia de operación.

Por ejemplo, los lubricantes desempeñan también la función de "selladores" ya que todas las superficies metálicas son irregulares (vistas bajo microscopio se ven llenas de poros y ralladuras -VER IMÁGENES-) y el lubricante "llena" los espacios irregulares

de la superficie del metal para hacerlo "liso", además sellando así la "potencia" transferida entre los componentes. Si el aceite es muy ligero (baja viscosidad), no va a tener suficiente resistencia y la potencia se va a "escapar".si el aceite es muy pesado o grueso (alta viscosidad), la potencia se va a perder en fricción excesiva (y calor). En general cuando los anillos de un motor empiezan a fallar, se dice que el motor "quema aceite", ya que el aceite se escapa entre los anillos y la camisa del pistón, perdiendo así también potencia.Si el aceite se ensucia, actuará como abrasivo entre los componentes, gastándolos.

Otro ejemplo: los lubricantes también trabajan como limpiadores ya que ayudan a quitar y limpiar los depósitos producidos por derivados de la combustión (una especie de carbón que es una mezcla de combustible quemado, agua y productos de la descomposición del lubricante mismo). Más adelante cuando hablemos de aditivos detergentes se entenderá más todavía. Si el aceite es muy ligero, no va a poder limpiar lo suficiente y no proveerá aislamiento de esta "basura"; si es muy pesado se va a mover muy despacio y no va a poder entrar en los lugares más ajustados. El aceite sucio, sea pesado o ligero, simplemente seguirá agregando "basura", sin ayudar a la limpieza. El aceite "justo" va a ayudar a remover la "basura" y mandarla al filtro. En general la función limpiadora del lubricante es ayudada con un filtro, para que el aceite pueda retornar (limpia, una vez que pasó por el filtro) a limpiar una vez más las superficies bajo presión y fricción.

Otro uso de lubricantes es para impartir o transferir potencia de una parte de la maquinaria a otra, por ejemplo en el caso de sistemas hidráulicos (bomba de dirección, etc). No todos los lubricantes sirven para esto y no todos los lubricantes deben cumplir esta función.

Los lubricantes también contribuyen al enfriamiento de la maquinaria ya que acarrean calor de las zonas de alta fricción hacia otros lados (radiadores, etc) enfriándola antes de la próxima pasada.

Tipos de Lubricación

El tipo de lubricación que cada sistema necesita se basa en la relación de los componentes en movimiento. Hay tres tipos básicos de lubricación: limítrofe, hidrodinámica, y mezclada. Para saber qué tipo de lubricación ocurre en cada caso, necesitamos saber la presión entre los componentes a ser lubricados, la velocidad relativa entre los componentes, la viscosidad del lubricante y otros factores. Desde hace relativamente poco tiempo se ha empezado a hablar de un cuarto tipo de lubricación: elasto-hidrodinámica, pero no la voy a mencionar ya que no aporta conceptos únicos y se usa solamente en aplicaciones de muy alta tecnología.

La Lubricación Limítrofe ocurre a baja velocidad relativa entre los componentes y cuando no hay una capa completa de lubricante cubriendo las piezas. Durante lubricación limítrofe, hay contacto físico entre las superficies y hay desgaste. La cantidad de desgaste y fricción entre las superficies depende de un número de variables: la calidad de las superficies en contacto, la distancia entre las superficies, la viscosidad del lubricante, la cantidad de lubricante presente, la presión, el esfuerzo impartido a las superficies, y la velocidad de movimiento. Todo esto afecta la lubricación limítrofe.

La mayor cantidad del desgaste ocurre al prender el motor. Esto sucede por la baja lubricación limítrofe, ya que el aceite se ha "caído" de las piezas al fondo del cárter.produciendo contacto de metal-a-metal. Una vez que arrancó el motor, una nueva capa de lubricante es establecida con la ayuda de la bomba de aceite a medida que los componentes adquieren velocidad de operación.

En algún momento de velocidad crítica la lubricación limítrofe desaparece y da lugar a la Lubricación Hidrodinámica. Esto sucede cuando las superficies están completamente cubiertas con una película de lubricante.

Esta condición existe una vez que una película de lubricante se mantiene entre los componentes y la presión del lubricante crea una "ola" de lubricante delante de la película que impide el contacto entre superficies. Bajo condiciones hidrodinámicas, no hay contacto físico entre los componentes y no hay desgaste. Si los motores pudieran funcionar bajo condiciones hidrodinámicas todo el tiempo, no habría necesidad de utilizar ingredientes anti-desgaste y de alta presión en las fórmulas de lubricantes. Y el desgaste sería mínimo!

La propiedad que más afecta lubricación hidrodinámica es la viscosidad. La viscosidad debe ser lo suficientemente alta para brindar lubricación (limítrofe) durante el arranque del motor con el mínimo de desgaste, pero la viscosidad también debe ser lo suficientemente baja para reducir al mínimo la "fricción viscosa" del aceite a medida que es bombeada entre los metales (cojinetes) y las bancadas, una vez que llega a convertirse en lubricación hidrodinámica. Una de las reglas básicas de lubricación es que la menor cantidad de fricción innecesaria va a ocurrir con el lubricante de menor viscosidad posible para cada función específica. Esto es que cuanto más baja la viscosidad, menos energía se desperdicia bombeando el lubricante.

Por ejemplo, los locos que corren los "Dragsters" de NHRA y IHRA en el cuarto de milla en los Estados Unidos (USA) le ponen aceite del "SAE 0" ó "SAE 5", pues reduce la fricción interior del motor, dándoles máxima potencia (pero alto desgaste, ya que la viscosidad es demasido baja). Ellos quieren la mayor cantidad de HP, y no les importa si hay desgaste, ya que desarman el motor después de cada carrera.

La Lubricación Mezclada es exactamente eso: una mezcla inestable de lubricación limítrofe e hidrodinámica. Por ejemplo, cuando enciendes el motor (o cuando arranca un componente, si es otro equipo), la velocidad de los componentes aumenta velozmente y por una pequeña fracción de segundo se produce lubricación mezclada. En otras situaciones, cuando el esfuerzo y la velocidad de los componentes varía ampliamente durante el uso (durante manejo en montaña o en tráfico, por ejemplo) la temperatura puede hacer que el lubricante se "queme" más rápido y que así la lubricación hidrodinámica sea difícil de adquirir (ya que el lubricante ha perdido el beneficio de ciertos aditivos que se "quemaron"), dejando así el motor trabajando en una condición de lubricación mezclada, que producirá más desgaste.

Por ejemplo, mucha gente anda en un cambio (velocidad) más alto que el que deben usar, cosa que causa pocas vueltas de motor, y tal vez menor consumo, pero aumenta el desgaste tremendamente. ¿Cómo es eso? Supongamos que un motor viene en 3ra a 3.000 rpm, o en 4ta a 2.000 rpm y que el vehículo se acerca a una pendiente o cuesta.el conductor decide dejarlo en 4ta para subir.el motor empieza a trabajar más duro (mayor esfuerzo) para subir.la temperatura interior y el esfuerzo interno del motor aumenta, pero las revoluciones (que se reflejan en el tacómetro) del motor no.el aceite se calienta, la fricción aumenta (fíjense en la cantidad de aceite en medio del carril en la ruta en el lado de la subida de una pendiente... y verán, pero NO en el lado de la bajada).¿por qué?, porque el motor levanta presión, temperatura y fricción en la subida, y no en la bajada. Al aumentar el esfuerzo, sería lógico aumentar la cantidad de aceite que pasa por cada superficie bajo fricción, pero al dejar el motor en 4ta, las revoluciones siguen siendo 2.000, como en la recta antes de la subida, por más que el esfuerzo del motor es mucho mayor en la subida y para mantener buena lubricación se necesitarían más revoluciones en el motor.¿qué se debería de hacer...bajarle un cambio o velocidad!. Se debe aumentar las revoluciones para que la bomba de aceite pueda mandar más lubricante sobre los componentes bajo mayor fricción!

Es más o menos así:

  • Si dejas la lubricación constante (al dejarlo en pocas revoluciones) pero aumentas el esfuerzo del motor, aumentarás el desgaste.
  • Si aumentas el esfuerzo, entonces aumenta las revoluciones del motor (bajándole un cambio de la caja de velocidades) para aumentar la lubricación, ya que al levantar vueltas, aceleras la bomba de aceite!

Esto es un ejemplo de lubricación hidrodinámica perdiendo efecto y convirtiéndose en lubricación mezclada (de alto desgaste de componentes). Lo bueno es que las subidas no son eternas , así que ningún motor trabaja en condiciones de lubricación mezclada 100% del tiempo, si no, no duraría mucho.

No voy a hacer distinciones entre los diferentes tipos de baleros, ya que una vez que el aceite llega a la condición de lubricación hidrodinámica se convierte en el tercer elemento físico del balero, agarrado "en sandwich" entre las superficies, impartiendo sus características a la ecuación de fricción de deslice y fricción rotatoria; de hacerlo dificultaría entender las cosas aún más.

Cambios en los Requerimientos de los Lubricantes

En los últimos años, los fabricantes de vehículos han empezado a especificar lubricantes para uso normal que son mucho más ligeros (de más baja viscosidad) que los que se usaban antes. Esto se debe en parte a un intento a reducir el consumo de la fricción innecesaria creada por lubricantes pesados. Por otro lado, los vehículos modernos (de los últimos 20 años) arrancan a temperaturas más bajas que las que se consideraban "temperaturas mínimas de arranque" en el pasado.

En algunos casos, las partes en movimiento nunca salen de condiciones de lubricación limítrofe. Esto sucede por que no hay forma de mantener la película de lubricante o por el tipo de movimiento de las partes, que no es continuo. Buenos ejemplos son las rótulas, la dirección, y la lubricación que ocurre entre las muelles. En estos casos, para separar los componentes se necesita un lubricante más "grueso" y "pegajoso", como las grasas, o incluso a veces lubricantes secos, como los que se utilizan entre las muelles de algunos vehículos.

Este tipo de lubricantes son necesarios en estos casos para reducir (minimizar) el desgaste creado por las partes en movimiento que nunca salen de condiciones de lubricación limítrofe.

Principios de Selección de los Lubricantes

La regla general es más o menos así: "usar la viscosidad mínima necesaria para proveer lubricación limítrofe durante el "arranque" (o en el caso de piezas que no son motores, al moverse por primera vez cada vez que se usa) y a la vez de una viscosidad máxima necesaria para no contribuir con fricción y pérdidas de potencia (en forma de calor y desgaste) innecesarias".espero haberme explicado más o menos claramente.

La elección de lubricantes nunca es fácil, y siempre requiere compromisos. Por ejemplo, un lubricante más grueso (viscoso) puede cubrir las superficies de un rodamiento y probablemente se va a "quedar" en el rodamiento más fácilmente, pero a la vez va a generar más fricción, más temperatura y más presión. Pero en un motor viejo, uno a veces usa aceite un poco más pesado (viscoso) que lo normal para reducir las pérdidas (para que queme menos aceite), sabiendo que generará más fricción y va a levantar más temperatura. El problema es que si el lubricante es MUY pesado, te trae problemas de arranque.

Estructura Básica de los Lubricantes

La mayoría de los lubricantes son derivados de hidratos de carbono (hidrocarburos). Hay lubricantes basados en otras químicas, pero en general son para usos muy especializados, donde lubricantes comunes no se pueden usar.

La materia prima para lubricantes puede ser derivada de grasas y aceites animales, vegetales o aceites crudas (petróleo). Como verán, no he listado los lubricantes sintéticos por separado, ya que los lubricantes sintéticos son basados en las mismas materias primas. Increíble, no? Sigan leyendo.

Sea el tipo de lubricante que sea, siempre se empieza con la "base". La base se prepara con un proceso de refinado. El refinado es una especie de destilación de elementos componentes de la materia prima que son evaporados a distintas temperaturas y condensados en distintos receptáculos. A este lubricante básico se le agregan aditivos antioxidantes y anticorrosivos.

Estos aditivos son absolutamente necesarios en todos los lubricantes base o básicos para brindar resistencia a la corrosión a los metales con los que el lubricante va a estar en contacto y resistencia a la oxidación para el lubricante mismo. La oxidación es muy común entre los aceites, y es fácilmente reconocida, por ejemplo, en la cocina de casa (la manteca y otras cosas que contienen aceite y se ponen rancias). Todos los lubricantes base eventualmente se oxidan y se degradan. Esto es lo que hace que la grasa vieja se oscurezca y se endurezca. Los aditivos son importantísimos y esenciales para brindar durabilidad y consistencia a los lubricantes.

Una vez que el lubricante base ha sido combinado con los dos aditivos mencionados anteriormente (anti-óxido y anti-corrosión), cosa que se hace inmediatamente después de refinarse, se la agrega un segundo "paquete" de aditivos. Este paquete provee a cada lubricante sus características. Lo que es interesante saber es que la materia prima afecta la calidad final tanto como cada uno de los aditivos que integran la mezcla. Una materia prima de baja calidad va a pasar los requerimientos legales para la venta, pero se va a degradar mucho más rápido que un lubricante hecho con los mismos aditivos pero con una mejor materia prima. A su vez, una buena materia prima combinada con aditivos de baja calidad va a producir un lubricante que no posee todo su "potencial".

Grasas Lubricantes

Una GRASA es simplemente un lubricante base combinado con aditivos, mezclado con un ingrediente solidificador o espesante. Si el aceite básico y los aditivos son de buena calidad, el ingrediente solidificador va a determinar la calidad final y el tipo de uso de la grasa. Muchas grasas son formuladas para usos múltiples, es decir para lubricación de chasises (movimientos lentos, de alta presión) y para lubricación a tolerancias menores (movimientos rápidos, de menos presión). Pero ojo, ya que uno de los errores más comunes es pensar que simplemente porque una grasa es más cara y más "high-tech" (avanzada) que otras, es mejor. Un ejemplo típico es la grasa con aditivos arcillosos (con espesante de arcilla -o CLAY, en inglés-), que es cara y buenísima para usos de altísimas temperaturas, pero podría ocasionar problemas serios en chasises y baleros a temperatura normal , si no tiene buen paquete de aditivos. ¡Se los come vivos!.

Aceites Básicos

Los aceites más antiguos eran refinados de aceites animales, que simplemente eran filtrados y usados. Eran buenos para bajas velocidades de contacto, pero tenían poca resistencia a temperaturas elevadas y se oxidaban fácilmente, además de atacar los materiales con los que estaban en contacto.

Los aceites de origen vegetal son usados aún hoy en día como bases para lubricantes. El famoso aceite de castor (CASTOR OIL = ACEITE DE RICINO o HIGERILLA -ver ilustración-) es un ejemplo. Muy bueno, de alta viscosidad natural y con una película lubricante de alta durabilidad. Sólo que presenta dos problemas: se oxida rapidísimo, y es caro.

En el último siglo, la mayoría de los aceites base han sido hechos de petróleo crudo. Los aceites "crudos" se dividen en tres tipos: parafínicos, nafténicos y aromáticos. Ningún crudo es 100% de uno de los tres tipos; todos contienen un porcentaje de los otros dos tipos. Se dividen de acuerdo al mayor porcentaje contenido. El petróleo crudo a veces se llama "aceite mineral", no porque es de origen mineral, sino porque es minado de la tierra, como un mineral.

Tipos de Crudo, Mitos y Realidades

El crudo más típico es el crudo NAFTÉNICO. No los voy a aburrir con detalles químicos, simplemente les cuento que la característica de los crudos nafténicos es una anillo de carbonos en la estructura molecular. Son fáciles de destilar y refinar, y producen buen rendimiento por litro de petróleo. La mayoría de los lubricantes refinados actualmente es de origen nafténico.

El crudo PARAFÍNICO produce los mejores lubricantes minerales (derivados del petróleo). Pensilvania tenía yacimientos de alto contenido parafínico (y por eso se hizo famoso Pennzoil), que se han agotado hace rato. La parafina no es lo que hace que el aceite sea mejor, incluso la parafina es extraída durante el refinado.

El aceite refinado proveniente del crudo parafínico posee una estructura molecular de cadenas largas que hace al aceite más difícil de "romper". Las cadenas largas proveen además más lugares en la cadena para agregar aditivos. Ojo que no siempre las cadenas largas son ideales para todos los usos. Por ejemplo, en el caso de lubricantes para equipos refrigerantes es preferible usar el aceite de origen nafténico ya que circula mejor a bajas temperaturas.

El crudo AROMÁTICO se usa más que nada para producir solventes y perfumes. No se usan casi para lubricantes.

El Mito Sintético

Los lubricantes sintéticos son refinados de aceites vegetales y/o de petróleo, y son fundamentalmente similares a los lubricantes minerales "comunes", básicos de petróleo. Por ejemplo, el aceite Mobil SHC 1 significa Synthetic Hydro Carbon. El propósito de producir un lubricante sintético es refinar un aceite sin cadenas de hidrocarbonos "raras", es decir por ejemplo, que todas las moléculas en cadena sean igualitas, del mismo tipo y tamaño. Al producir aceites sintéticos, es posible "elegir" el porcentaje de cada tipo de moléculas en el lubricante final. Por eso, hay cientos, si no miles, de combinaciones de aceites sintéticos; es decir que no todos los aceites sintéticos son iguales. Las características varían de acuerdo a los porcentajes y las combinaciones de ingredientes.

Lo importante es saber que los lubricantes sintéticos son hechos con cadenas de hidrocarbonos, y por lo tanto sufrirán los mismos problemas que los aceites "comunes": oxidación, efectos de temperatura, y reacciones químicas. Lo bueno del aceite sintético es que puede ser "construido a medida", creando así aceites con resistencias óptimas a altas temperaturas, buena fluidez a bajas temperaturas, y cosas así. Los lubricantes sintéticos fueron originalmente creados para la aeronáutica, ya que los lubricantes aeronáuticos son sometidos a temperaturas y presiones extremas. No han sido tan aceptados por la "población en general" para uso automotriz ya que son caros.

Para motores, cajas de engranes (reductores, cajas de velocidades) y diferenciales, pueden ayudar con una mejor operación al reducir la fricción (...tengo un amigo que cambió todos sus lubricantes a sintéticos y ahora al empujar el Jeep en punto muerto le rueda más lejos...). La mayoría de los lubricantes sintéticos "viejos" (hace 15-20 años) tenían problemas con los retenes, pero las fórmulas han mejorado hasta tal punto que casi nunca hay problemas. Ahora los hacen con una mezcla de PAO (Poli-Alfa-Olefinas) y aceites diésteres, y son compatibles para todos los vehículos.

También hay muy buenos aceites que son una mezcla de sintético y común, que reduce el precio del producto, pero brinda mejor protección que el común.

Otro sub-tipo de aceite base es el aceite HIDROPROCESADO, donde el crudo es sometido a hidrógeno a alta presión y temperatura. El hidrógeno rompe las cadenas de hidrocarbono cortas y a la vez extiende las largas, produciendo así una especie de aceite sintético, ya que la "población" de moléculas es controlada y alterada en el proceso de refinamiento hidroprocesado. Una cosa curiosa es el efecto del hidroprocesado: si empiezas con 50 litros, terminas con 52, por el hidrógeno agregado!!!

El Mito del Aceite Reprocesado

Hace años que varias empresas procesan aceite usado y lo convierten en aceite "nuevo" o reprocesado. Al principio, el aceite reprocesado era de calidad muy inferior al aceite nuevo, cosa que creó una muy mala reputación a ese tipo de aceites. Gracias al hidroprocesado (OJO, sólo en este caso), ahora el producto final es de mejor calidad que el aceite original!. En USA lo llaman aceite re-refinado, y a veces es más caro que el aceite del que proviene (!). Incluso todos los Mercedes Benz que se venden en USA vienen de fábrica con aceite re-refinado! Y casi todos los vehículos del gobierno (en USA) lo usan.

El Futuro Vegetal

Leí hace poco un estudio sobre ingeniería genética (cosa que yo practico en mi trabajo) en plantas para producir aceite base de alta calidad, ya que un día se acabará el petróleo.el aceite vegetal produce menos contaminantes, y si te quedas sin materia prima, plantas más!!!. Hay quien dice que en 5 ó 10 años, muchos de los aceites para automóviles y camiones pequeños serán vegetales.

La Moraleja: Lo importante que hay que entender es que todos los aceites básicos son hechos de hidrocarbonos, sean refinados de vegetales, petróleo, o sintéticos. Sólo hay algunas excepciones, como los lubricantes basados en formulas de glicol y silicona, para usos muy especializados.

Principios de Lubricación

Debido a las presiones extremas que se desarrollan en engranajes y rodamientos, y la incapacidad de los lubricantes convencionales de petróleo para lubricar adecuadamente estas partes, es necesario fortificar los aceites y las grasas con diversos componentes que aumenten la capacidad de carga de los lubricantes. La mayoría de las compañías usan químicos para lograr esto. A pesar de que estos químicos aumentan temporalmente la resistencia a la carga, pueden convertirse en abrasivos que contrarrestan la capacidad deslizante del lubricante en sí. Cuando estos químicos entran en contacto con el agua y el calor, forman ácidos que atacan las partes movibles y sus bases de petróleo. Estos ácidos llegan a ser tan fuertes que pueden producir corrosión y desgaste a menos que el lubricante sea cambiado con frecuencia. La fricción causa que los lubricantes se deterioren y pierdan su habilidad de proteger y lubricar.

Algunos lubricantes derivan su capacidad de manejo de carga y capacidad deslizante de sus bases sintéticas y sólidos metálicos autolubricantes, que son química y térmicamente estables. Estos fortificadores metálicos o sólidos metálicos autolubricantes, están divididos en partículas micrónicas y submicrónicas, para luego ser científicamente suspendidas o mezcladas en aceites y grasas. Debido a que los aceites sintéticos o los hidroprocesados tienen una vida útil mayor, y gracias a la estabilidad de los sólidos metálicos, estos tipos de lubricantes no necesitan ser cambiados tan frecuentemente como los convencionales.

Uno de los sólidos metálicos más importantes contenido en estos lubricantes es el Disulfuro de Molibdeno (o MOLY) cuya formula química es: MoS2,. El Comité Nacional de Consejeros de Aeronáutica (USA) descubrió que el Disulfuro de Molibdeno, en su búsqueda de lubricantes para ser usados en aviación, plataformas de lanzamiento de cohetes y otras aplicaciones de alta temperatura y alta carga, tenía uno de los más altos niveles de lubricidad que cualquier otra sustancia descubierta hasta la fecha."Hace rodar la carga" como si fuera un rodamiento.

Cuando una película completa de MoS2 se forma en una superficie, puede soportar cargas de hasta 500,000 PSI (libras por pulgada cuadrada). Su punto de goteo es de 1185 °C (2165 °F) y solamente es soluble en ácido sulfúrico, agua regia, y ácido clorhídrico. Estos factores hacen del Disulfuro de Molibdeno uno de los más eficientes lubricantes que se conocen....pero debe ser transportado a las superficies a ser lubricadas, por algún medio líquido (aceite básico) o pastoso (grasa).

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La Evolución de la Lubricación

Aceites y grasas con lubricantes sólidos

 


Durante un desarrollo posterior de la tecnología de la lubricación se agregó a los lubricantes elementos sólidos como grafito y disulfuro de molibdeno ya mencionado (MoS2), que forman una capa protectora de bajo coeficiente de fricción. En este caso se intenta reducir el desgaste mediante deposición de partículas sólidas.

Este principio permite reducir el coeficiente de fricción mediante un aumento de la superficie de contacto y constituye una alternativa razonable tratándose de grasas y pastas. No obstante en el caso de lubricantes líquidos, si las partículas no tienen el tamaño adecuado puede ocurrir que las se separen por filtración o centrifugado o bien se depositen con el tiempo debido a su alto peso específico. Así, este tipo de lubricantes, si no están bien diseñados pierde la mayor parte de su eficacia.

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Lubricación Industrial

En las plantas de procesamiento los rodamientos (baleros o cojinetes) y los engranes vienen a representar el 90% de las demandas de lubricación. Los rodamientos pueden subdividirse en planos y antifricción.

Los engranajes, a su vez, pueden ser de diferentes tipos: rectos, helicoidales, bi-helicoidales, biselados, de tornillo sinfín o hipoides. Cada uno de estos diferentes tipos de rodamientos y engranajes funciona de forma diferente y, en consecuencia, requiere una lubricación individual.

Después de examinar cuidadosamente el funcionamiento de cada uno de los cojinetes y engranajes anteriormente mencionados, puede hacerse una lista mínima de los lubricantes o aceites más adecuados para cada uno de ellos. La característica de contacto superficie con superficie de cada clase de rodamientos y engranajes sirve de ayuda a la hora de elaborar una lista de este tipo.

Rodamientos o cojinetes planos:

Consisten en dos superficies que se deslizan una contra otra. Por lo general, este tipo de rodamientos se lubrican con el aceite que mejor se acomode a la velocidad o a la carga del cojinete en cuestión.Los aceites de mayor viscosidad se emplean, por lo general, para la lubricación de proceso directo con pequeños volúmenes de aceite, para la lubricación de arranque, y para la lubricación para cargas pesadas. Y, si las temperaturas rondaran la temperatura ambiente, los aceites de lubricación variarán.
RELACION TEMPERATURA - VISCOSIDAD

Condiciones de funcionamiento
Viscosidad del lubricante a 38ºC (100º F) (SSU)
Velocidad, rpm Temperatura, ºC (ºF)
Inferior a 300300 a 2.000Superior a 2.000

Inferior a 300

300 a 2.000

Superior a 2.000

Inferior a 300

300 a 2.000

Superior a 2.000

Inferior a -7 (20)Inferior a -7 (20)Inferior a -7 (20)

-7 a 66 (20 a 150)

-7 a 66 (20 a 150)

-7 a 66 (20 a 150)

66 a 121 (150 a 250)

66 a 121 (150 a 250)

66 a 121 (150 a 250)

300*150*150*

600

300

150

1800

600

300

*El punto de fluidez del aceite deberá ser inferior a la temperatura de operación

El lubricante debería aplicarse a los cojinetes planos cuando:

- La velocidad es pequeña, las cargas son grandes y las temperaturas son elevadas.

- La operación es intermitente y las holguras tienen un tamaño considerable.

- Las posiciones de las piezas son inaccesibles.

- Se contaminan fácilmente con el agua o la suciedad.

Debería tenerse en cuenta que la viscosidad y los aditivos no corrosivos del lubricante son muy importantes para la vida útil de los cojinetes planos.

Ejemplos de cojinetes lisos: (Half) Medio, (Solid) Sólido, (Split) Dividido, (Bearing) Cojinete (Shaft) Eje

Rodamientos o Cojinetes antifricción.-

Este grupo incluye a los cojinetes de tipo bola, de rodillos rectos, de rodillos cónicos, de empuje de bolas y de agujas. La elección de la grasa o aceite más adecuado para estos cojinetes se realiza en función del diámetro, la velocidad y la temperatura del cojinete.
TABLA DE INTERCAMBIABILIDAD PARA LOS COJINETES DE RODILLOS
(TIPO BOLA)
Tipo SKF Federal MRC Fafnir New
Departure
Hyatt
Cojinete de bolas de una sola fila con camino profundoRanura de relleno de una sola hileraCojinete de bolas de una sola hilera y contacto angularCojinete de bolas de doble fila

Cojinete de rótulas

620063006400200

300

7200-7200B

7300-7300B

7400-7400B

5200

5300

5400

1200

2200

2300

120013001200M1300M

7200

7300

5200

5300

1200SA

2200SA

2300SA

200S300S400S200M

300M

400M

7200-7200P

7300-7300P

5200

5300

5400

200K300K400K200W

300W

400W

7200

7300

7400

5200

5300

5400

L-200

L-300

3200330012001300

20200-30200

20300-30300

5200

5300

5400

Notas:

  1. 200 es ligero, 300 es medio, 400 es pesado
  2. New Departure Hyatt dispone de tres series de ángulos de contacto: la serie 20000 es baja, la H20000 es media y la serie 30000 es alta.
  3. El subíndice P de MRC designa un ángulo elevado de contacto

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