La influencia de la lubricación en la industria mecánica

• Resumen

El presente trabajo aborda la clasificación de los lubricantes según su estado génesis y físico y sus propiedades físicas y químicas; sus aditivos lubricantes y sus propiedades. Refleja el desarrollo de los aceites lubricantes en la industria mecánica a través de los serios cambios en la tecnología de producción, donde cada día se hace más exigente. Si bien en la primera mitad del siglo XX la cantidad fundamental de aceites lubricantes se obtenía a partir de clases especiales de petróleos por los métodos de depuración ácida, alcalina y de absorción, más tarde, en la práctica industrial, se introdujeron los procesos de extracción (desasfaltado, desparafinación, depuración selectiva) y catalíticos (hidrodepuración) que permiten obtener aceites básicos de alta calidad a partir de petróleos comunes. También se empiezan a utilizar aditivos que refuerzan sus propiedades anticorrosivas, antioxidantes, detergentes y otras. Se expone la actuación de los aceites lubricantes en las máquinas electroerosiva con control numérico.

Abstract

The present research approaches the classification of the lubricant ones according to its state genesis and physical and its physical and chemical properties; their lubricant preservatives and their properties. Reflective the development of the lubricant oils in the mechanical industry through the serious changes in the production technology, where every day becomes more demanding. Although in the first half of the XX century the fundamental quantity of lubricant oils was obtained starting from special classes of petroleums by the methods of sour, alkaline purification and of absorption, later, in the industrial practice, the extraction processes were introduced (desasfaltado, desparafinación, selective purification) and catalytic (hidrodepuración) that allow to obtain basic oils of high quality starting from common petroleums. They are also begun to use preservatives that reinforce their anticorrosive, anti-rust properties, detergents and others. The performance of the lubricant oils is exposed in the machines electroerosiva with numeric control.

• Introducción

La lubricación es una técnica tan antigua en la historia humana como la rueda y el eje. Cuando hace algunos años se abrió una tumba del Egipto antiguo, uno de los carros que en ella se encontraban aún tenía en el eje vestigios del lubricante que se le aplicó, el cual era una sustancia pegajosa y ligeramente grasienta cuyo punto de fusión de 45 ºC nos hace pensar que podría ser cebo de carnero o de vaca.

Los primeros lubricantes usados por el hombre en las primeras máquinas y dispositivos que inventó para auxiliarse en su trabajo, fueron el agua y la arcilla y en lo posterior el cebo de origen animal, todos cuando como material principal se utilizaba la madera.

Durante cientos de años se excavaron pozos para recoger petróleo. El empleo de aceites minerales como lubricantes se inició con el descubrimiento en agosto de 1859 del pozo Drake en Titusville, Pennsylvania (Estados Unidos) con el cual comenzó la llamada industria moderna del petróleo. Un año después se construyó en este mismo lugar la primera instalación refinadora de este país de la cual el residuo de destilación o mazut se empezó a utilizar parcialmente como grasa para ejes. En 1876 el gran químico ruso D. I. Mendeléiev fundamentó la posibilidad de obtener a partir del mazut aceites lubricantes. Los aceites del petróleo comenzaron a desplazar los materiales de lubricación de origen vegetal y animal, y en Rusia, Estados Unidos y algunos otros países se construyeron plantas para la producción de aceites a partir del petróleo.

Desde el desarrollo de la primera lubricación simple, la tecnología ha avanzado en tres generaciones. Cada una significa un mejoramiento de la anterior. Dentro de la primera generación se encuentran los aceites que llevan incorporados aditivos de extrema presión químicamente activos (S, Pb, P, Zn, Cl), estos aditivos reaccionan químicamente en las superficies metálicas formando sales (sulfuros, fosfuros, cloruros) las cuales revisten las superficies en contacto, separando las superficies metálicas. Se logra que un 25 % de la superficie total entre en contacto.

Como lubricantes de segunda generación se consideran los que contienen elementos sólidos (bisulfuro de molibdeno, grafito, teflón, etc.) cuyos objetivos principales son formar capas de un bajo coeficiente de fricción, separando las superficies en contacto y distribuir mejor la carga. Con esta generación se logro un aumento de la superficie de contacto al 40 %. La tercera generación es una nueva tecnología de lubricación que contiene aditivos de base organometálica que basándose en la teoría eutéctica forman un estado eutéctico en las capas atómicas superiores de las superficies en fricción [1].

La lubricación es una de las tareas más importantes en la conservación de la maquinaria. Está presente en absolutamente todos los programas de mantenimiento preventivo de cualquier industria o empresa de transporte. Sin embargo, esta importante actividad es asignada a personal sin experiencia y con poca o nula capacitación. Es común que la lubricación sea una tarea encargada a un aprendiz o la persona con menos habilidades en la organización de mantenimiento. Paradójicamente, cuando este lubricador adquiere conocimientos y efectúa mejor su trabajo, es "ascendido" a posiciones de mecánico reparador o alguna otra considerada de mayor importancia [2].

Desarrollo

• Clasificación de los lubricantes

Lubricante es cualquier material colocado entre dos superficies que se mueven una con respecto a la otra para reducir el frotamiento entre ambas. Los lubricantes pueden ser sólidos, semisólidos y líquidos. Los lubricantes se pueden clasificar de dos formas fundamentales

• 1. Según su genesis

• Orgánicos – De origen animal o vegetal.

• Minerales – A partir del petróleo.

• Sintéticos – A partir de fluidos sintéticos (Esteres, Poliglicolis, Polifenil Esteres, Siliconas, Perfluoroalquil éter).

2. Según su Estado Físico

• Líquidos – Los aceites

• Semisólidos – Las grasas.

• Sólidos – Grafito, Disulfuro de Molibdeno.

• Gaseoso – El aire.

Clasificación de los Aceites Lubricantes

• Aceites Industriales.

• Aceites de Transmisión.

• Aceites de Motores de Combustión Interna.

• Propiedades de los aceites lubricantes

Las propiedades de los aceites se resumen en cuatro grandes grupos.

Estas propiedades se establecen para controlar la calidad de los lubricantes y determinar su comportamiento ante una determinada aplicación. La adecuada consideración de cada una de estas propiedades, permite seleccionar adecuadamente el lubricante, que permita la eficiente protección y lubricación de los diferentes pares de rozamiento de los sistemas tribológicos.

Propiedades Físicas

• Peso específico (?): se define como la relación entre el peso y el volumen de un aceite dado a una temperatura determinada.

• Peso específico relativo (gravedad específica) (?): Se define como la relación entre el peso específico del aceite y el peso específico del agua, a una temperatura dada, generalmente de 15,6 ºC (60 ºF)

• Densidad (?). Se define como la relación entre la masa y el volumen de un aceite a una temperatura dada, generalmente de 20 ºC.

• Viscosidad dinámica (?). Es una de las propiedades más importantes de cualquier aceite, debido a que ella, en la mayoría de los casos, es la que determina la capacidad del lubricante para formar una película de aceite, que garantice la separación de las superficies de los cuerpos en contacto y con movimiento relativo, disminuyendo así, la fricción y el desgaste.

La viscosidad se puede definir como la resistencia a fluir, por lo que esta se puede considerar como una medida de su fricción interna. En la medida en que esta fricción interna sea menor, el aceite fluirá con mayor facilidad, lo que indica que la viscosidad será menor.

Desde el punto de vista técnico, la viscosidad está definida como "la fuerza requerida para mover una superficie plana de un centímetro cuadrado, sobre otra superficie plana, a la velocidad de 1 cm/s, cuando las dos superficies se encuentran separadas por una capa de líquido de un cm de espesor". La viscosidad, así definida, se conoce como viscosidad dinámica o absoluta [1].

La viscosidad de todo aceite se reduce al calentarse esto debe ser considerado para equipos que operen a temperaturas diferentes a las de diseño, donde se deberá contemplar la selección de un lubricante de mayor o menor viscosidad, según sea el caso. Por lo tanto se requerirá un lubricante de mayor viscosidad para altas temperaturas y viceversa.

La grafica muestra la relación de la fricción con la velocidad, la carga y viscosidad:

Un incremento en la viscosidad o en la velocidad nos desplaza hacia la derecha en la curva, mientras que un incremento en la carga hacia la izquierda. A medida que nos desplazamos hacia la derecha en la curvase incrementa el espesor de la cuña lubricante, lo que se puede lograr ya sea, incrementando la velocidad, incrementando la viscosidad o disminuyendo la carga.

En la porción de la curva entre el punto A y la intersección B, se presenta una película lubricante mixto, lo que indica contacto entre las superficies deslizantes por ser la velocidad o la viscosidad muy baja o bien por lo que la carga es muy elevada. Esto se refleja por el valor elevado de la fricción.

A la derecha de la línea B, se obtiene una cuña lubricante que separa efectivamente las superficies que se encuentran en movimiento relativo, mostrando una tendencia de incremento de fricción, en este caso fluida, como consecuencia del incremento en la viscosidad y/o velocidad o un descenso en la carga. A medida que se avanza hacia la derecha en la curva, se tiene una cuña lubricante excesiva que se traduce en fricción fluida.

El punto óptimo de operación estaría ubicado en la zona cercana a la intersección de la curva con la línea B donde no existe fricción sólida y la fricción fluida es mínima.

No obstante, resulta conveniente controlar estas variables (velocidad, viscosidad y carga) para operar en un punto a la derecha del punto mínimo para mantener un margen de seguridad que permita garantizar una película hidrodinámica con fluctuaciones de velocidad, viscosidad (por temperatura) y carga [24].

Factores que afectan a la viscosidad

Aunque en la mayor parte de los casos sería deseable que la viscosidad de un lubricante permaneciese constante, ésta se ve afectada por las condiciones ambientales, como ya hemos dicho. Para evitarlo se usan aditivos, llamados mejoradores del índice de viscosidad.

Efecto de la temperatura

En termodinámica la temperatura y la cantidad de movimiento de las moléculas se consideran equivalentes. Cuando aumenta la temperatura de cualquier sustancia (especialmente en líquidos y gases) sus moléculas adquieren mayor movilidad y su cohesión disminuye, al igual que disminuye la acción de las fuerzas intermoleculares

Por ello, la viscosidad varía con la temperatura, aumentando cuando baja la temperatura y disminuyendo cuando se incrementa.

Efecto de la velocidad de corte

No todos los fluidos responden igual a variación de la velocidad de corte. Debido a su naturaleza, la mayoría de los fluidos no varían su viscosidad al variar la velocidad de corte. Son los llamados fluidos newtonianos. En estos, el grado de desplazamiento de las capas de líquido es proporcional a la fuerza que se aplica. Ejemplo de ello son los aceites monogrado.

Los fluidos en los que no se cumple esta condición son llamados no-newtonianos, y dentro de ellos podemos establecer varios tipos:

Fluidos plásticos de Bingham: Estos fluidos no fluyen mientras que la fuerza que se les aplica no supere un cierto nivel (umbral). Una vez rebasado dicho umbral, el desplazamiento conseguido es proporcional a la fuerza aplicada. Este es el caso de los aceites multigrado.

Fluidos pseudoplásticos: En estos no aparece ningún umbral, pero el desplazamiento conseguido no es proporcional a la fuerza, sino que aumenta en una proporción mucho mayor.

Fluidos dilatantes: En estos la viscosidad aumenta al aumentar la fuerza aplicada. Es como si el fluido fuera frenándose al aplicar la fuerza

Fluidos tixotrópicos: En estos la viscosidad va disminuyendo al aplicar una fuerza y acto seguido vuelve a aumentar al cesar la fuerza. El efecto contrario se conoce como reopexia. Las variaciones tixotrópicas son debidas a la destrucción de los enlaces intermoleculares a causa del corte, y a su reconstrucción progresiva al cesar este [25].

Puntos de inflamación y combustión

El punto de inflamación de un aceite es la temperatura más baja a la que los vapores desprendidos por calentamiento, bajo determinadas condiciones estandarizadas de prueba, se inflaman momentáneamente al aplicársele una llama.

Como se puede apreciar el punto de inflamación de una prueba de volatilidad, ya que nos da una indicación de los componentes volátiles del producto.

El punto de combustión es la temperatura más baja a la que bajo las condiciones normales de la prueba, la mezcla de vapor y aire acumulado en la superficie del aceite se mantiene encendida continuamente, cuando se le acerca una llama. El punto de combustión suele ser entre 30 ºC y 60 ºC superior al punto de inflamación.

Los puntos de inflamación y combustión son importantes desde diferentes aspectos prácticos:

Como medida de seguridad ya que nos indica hasta que las condiciones de máxima temperatura se pueden someter el lubricante sin peligro de inflamarse sin provocar incendio. Al comparar, el punto de inflamación "avisa" la proximidad del incendio y el punto de combustión es la "realidad" del incendio. Un aceite cuyo punto de inflamación es inferior a 150 ºC no debe emplearse para fines de lubricación.

Para detectar la contaminación de un aceite con derivados del petróleo más ligeros, en cuyo caso el punto de inflamación descendería [4,5].

Punto de fluidez

El punto de fluidez de un aceite es la temperatura más baja expresada en múltiplo de 3 ºC a la cual se observa la no fluidez del aceite cuando es enfriado y examinado bajo condiciones prescritas.

Esta propiedad determina el límite de aplicación de los aceites a bajas temperaturas teniendo particular importancia en los sistemas de refrigeración.

La determinación del punto de fluidez se realiza bajando progresivamente la temperatura de una muestra de aceite en un tubo de ensayo y verificando a intervalos regulares si el aceite deja de fluir cuando se inclina el tubo de ensayo [6].

Punto de niebla

El punto de niebla o de enturbiamiento es aquella temperatura a la cual las ceras parafinas u otras sustancias cristalizables disueltas en el aceite, comienzan a separarse del mismo, los microcristales empiezan a aumentar su tamaño.

Esta temperatura es ligeramente superior al punto de fluidez, representa la temperatura más baja a la cual el aceite puede ser aplicado por efecto capilar: mechas, fieltros, etc.; es también el límite práctico que se toma en consideración para aceites de refrigeración.

El punto de niebla se obtiene de forma similar al método seguido para el punto de fluidez, pero la determinación en este caso es por apreciación óptica del cambio de coloración y turbidez del aceite [7].

Color

Las especificaciones del color en los aceites lubricantes obedecen principalmente a un fin comercial ya que el usuario suele asociar la calidad de un aceite con su color, sin embargo técnicamente el color no constituye un índice preciso de la calidad del aceite.

En los aceites en servicio, un cambio de color puede alertar sobre una posible alteración en su integridad, deterioro, contaminación, etc. Las coloraciones oscuras en los aceites están dadas por determinados compuestos como las impurezas de compuestos sulfurados e hidrocarburos aromáticos que forman compuestos complejos por oxidación. Las contaminaciones con fracciones más ligeras que el aceite aclaran el color de éste [8].

Formación de espuma

Un aceite produce espuma superficial por agitación enérgica con el aire u otro gas, estando dicha espuma constituida por agrupamiento de un elevado número de burbujas de distintos tamaños. Su determinación se realiza por el correspondiente método de ensayo que consiste en barbotear aire a través de la muestra de aceite, con condiciones normalizadas, Por la observación de las cantidades de espuma superficial generadas después del barboteo (tendencia) y transcurrido un tiempo de reposo (estabilidad), se deduce el comportamiento del aceite en este campo.

La presencia de compuestos polares en el aceite, la disminución de la presión exterior y el aumento de la viscosidad de la fase líquida favorecen la estabilidad y la rigidez de dichas partículas de aceite. Por el contrario un incremento en la temperatura del aceite debilita la resistencia de las mismas [9].

Demulsibilidad

Por medio de este ensayo se mide la capacidad de un aceite a separarse del agua, en condiciones normalizadas, Una vez provocado el contacto íntimo agua – aceite, por medio de una fuerte agitación, se observa la forma en que se produce su separación, deduciéndose así la capacidad del aceite para eliminar el agua por decantación.

Los factores que favorecen la estabilidad de las emulsiones son:

• Una tensión interfacial suficientemente baja.

• Viscosidad muy elevada del aceite.

• Pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos [10,11].

Rigidez dieléctrica

La rigidez dieléctrica es la oposición que ofrecen los materiales dieléctricos al paso de la corriente eléctrica a través de su seno. Esta propiedad viene determinada por la tensión en la que se produce un arco eléctrico permanente entre dos electrodos sumergidos en el aceite.

Este ensayo orienta sobre las cualidades de aislamiento eléctrico de los aceites, que disminuyen con la presencia de contaminantes tales como el agua, polvo, suciedad, barros, etc. [21,22]

La presencia de impurezas disminuye la rigidez dieléctrica de un aceite. Las impurezas facilitan el paso de la corriente a través del aceite, especialmente que lleven agua en disolición, tales como fibras de papel, gotas de polvo, etc. No ocurre lo mismo con la disuelta en el aceite, que no afecta a esta propiedad.

La temperatura incrementa el valor de la rigidez dieléctrica, hasta alcanza un valor máximo a 100 ºC.

Esta propiedad es de especial significación en los aceites de transformador y en los aceites para compresores frigorífico [25].

Oleosidad o Untuosidad

Algunas sustancias tienen la propiedad de adherirse firmemente a las superficies metálicas formando una película del orden de varias moléculas de espesor, la cual suele mantenerse en condiciones límites de funcionamiento. Esta propiedad se conoce con el nombre de oleosidad y en algunas ocasiones adhesividad.

La untuosidad es independiente de la viscosidad, depende de la estructura molecular de las sustancias y especialmente de aquellas que poseen el radical carboxilo COOH, característico de los ácidos grasos de origen animal y vegetal, el cual reacciona químicamente con las superficies metálicas [21, 22].

• Propiedades químicas

Número de neutralización (acidez y alcalinidad)

El número de neutralización es la cantidad de álcali o de ácido (ambos espesados en miligramos de hidróxido potásico) que se requiere para neutralizar el contenido, ácido o básico, de un gramo de muestra, en las condiciones de valoración normalizadas. Existen dos procedimientos para su determinación, el volumétrico y el potenciométrico.

El número de neutralización se puede presentar en cuatro distintos valores.

• Número de ácido total (TAN), determina todos los constituyentes ácidos en la muestra de aceite, débil y fuerte.

• Número de ácido fuerte (SAN), determina sólo el contenido de ácidos fuertes.

• Número de base total (TBN), determina todos los constituyentes alcalinos. Normalmente se utiliza en aceites de motor.

• Número de base fuerte, determina el contenido en componentes fuertemente alcalinos en ciertos aceites de motor de alta alcalinidad.

La acidez y alcalinidad de un aceite puede dar indicaciones de importancia sobre su grado de refino, su aditivación, contaminantes y especialmente, en el seguimiento analítico de su vida útil en servicio, en función de la evolución de otras características del lubricante.

A un TBN alto corresponde un TAN bajo, que significa alto contenido de aditivo detergente – dispersante, eficiente separación del carbón y buena limpieza del motor. A un TAN alto corresponde un TBN bajo que significa destrucción del aditivo y alto poder corrosivo del aceite [12, 13].

Residuo de carbón

Se define como el porcentaje de depósitos carbonosos que se obtienen al someter a una muestra de aceite a evaporación y pirólisis en las condiciones normalizadas del ensayo.

Esta característica permite obtener algunas conclusiones sobre la tendencia a la carbonización de los aceites.

Este índice tiene gran importancia cuando se trata de motores de combustión, compresores, turbinas de gas u otros, donde parte del aceite se queman, pues puede acarrear problemas como obstrucción, tupición y adherencia a las superficies [14, 15].

Tendencia a la corrosión

El ensayo de corrosión es empleado para determinar el efecto corrosivo de un aceite limpio o contaminado sobre un metal dado. Para ello una muestra de aceite contaminada con agua o con cualquier otra sustancia se coloca en un baño junto con una barra de dicho metal, donde se mantiene a la temperatura deseada. A continuación se determina el efecto de dicho aceite sobre el metal al cabo de varios períodos de exposición.

Otro ensayo importante es la determinación del contenido de azufre en los aceites ya que este es el contaminante más abundante y dañino. Se determina generalmente por el método Dieter o por el método de la bomba. Entre tales compuestos sulfurados los que interesan, por su grado de agresividad, son los que resultan térmicamente inestables, ya que al descomponerse producen sustancias corrosivas, estos compuestos son las formas de "azufre corrosivo" [16].

Tendencia a la oxidación

En general, cuando los aceites lubricantes se exponen al contacto del aire a elevadas temperaturas, estos se oxidan en menor o mayor tiempo.

Para caracterizar esta propiedad se realiza un ensayo donde se determina el índice de yodo que es la cantidad de gramos de halógenos que reaccionan con 100 g de la muestra en las condiciones de prueba, Este índice nos da una medida de los constituyentes no saturados y fácilmente oxidables ya que todas aquellas sustancias que reaccionan fácilmente con el oxígeno lo harán también con el yodo.

Otro ensayo que complementa el anterior es la exposición del lubricante a la acción del oxígeno puro a una temperatura elevada. Al final del ensayo se determina la tendencia a la oxidación por la proporción de los residuos que se han formado [17].

Punto de anilina

Esta característica da la indicación de las distintas familias de hidrocarburos presentes en la composición del aceite, sobre todo respecto a las parafinas y los aromáticos.

El punto de anilina es la temperatura más baja a que un volumen de aceite es completamente miscible en igual volumen de anilina en condiciones normalizadas, Debido a la mayor solubilidad de la anilina hacia los aceites aromáticos este punto aumentará con el mayor grado de parafinidad del aceite y con el peso molecular de los compuestos [18].

• Aditivos lubricantes

Los aditivos se incorporan a los aceites en muy diversas proporciones, desde partes por millón, hasta el 20 % en peso de algunos aceites de motor. Cada aditivo tiene una o varias misiones que cumplir clasificándose al respecto como uni o multifuncionales.

Fundamentalmente los aditivos persiguen los siguientes objetivos:

• Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenos químicos ocasionados por razón de su entorno o actividad.

• Proteger a la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes

• Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante o proporcionarle otras nuevas.

Los aditivos deben poseer las características siguientes:

• Buena solubilidad con los aceites minerales básicos tanto a elevadas temperaturas como a bajas.

• Estabilidad durante el almacenamiento

• Ausencia de influencias antagónicas sobre las propiedades del aceite no relacionadas con la acción funcional del aditivo añadido.

TIPOS DE ADITIVOS

• Detergentes – dispersantes

Durante el funcionamiento de los motores de combustión interna, turbinas de gas y otras máquinas, se pueden producir producto de la oxidación o de la combustión, que al depositarse sobre las partes mecánicas producen efectos indeseables. La función de estos aditivos es mantener en estado de suspensión las materias sólidas y semisólidas que se producen en el aceite o que llegan a él evitando que estas se depositen en las diferentes partes de la máquina, además que las fraccionan en partículas pequeñísimas dispersándolas por toda la masa del aceite. Esta afinidad del aditivo con los productos oleoinsolubles indeseados se explica por la atracción eléctrica ya que ambos están cargados con una y otra carga eléctrica.

Antioxidantes – Anticorrosivos

Estos tipos de aditivos generalmente se estudian en conjunto porque ellos tienen propiedades bifuncionales es decir que un mismo aditivo puede influir grandemente en ambas propiedades. Pueden actuar de dos formas, frenando las reacciones que dan lugar a la oxidación durante el período de inducción, o destruir los peróxidos formados y formando una película protectora sobre las superficies metálicas que inhiben el efecto corrosivo. Estos aditivos son de gran importancia ya que en sentido general es la oxidación el factor que tiene mayor influencia en la alteración de las propiedades del aceite, aumentando su viscosidad y formando productos solubles e insolubles en él [1].

• Aceites lubricantes en la industria mecánica

La principal cantidad de aceites derivados del petróleo se destina para ser utilizados como materiales lubricantes. Los continuos y profundos estudios realizados a los lubricantes minerales y sintéticos a lo largo de los últimos años han arrojado que de cierto modo los mismos causan un efecto perjudicial tanto sobre el medio ambiente como sobre el propio hombre. Es por ello que la búsqueda de la solución a estos problemas, surge dentro del mundo de la lubricación una nueva generación de lubricantes, reconocidos como especiales y que se destinan en lo fundamental a la lubricación de máquinas y equipos de la industria mecánica.

Cuba al igual que el resto del mundo está obligada a insertarse en los novedosos aspectos del mundo de la lubricación. Lo anterior permitiría revisar, perfeccionar y mejorar el cumplimiento de las normativas internacionales para la correcta lubricación de las máquinas y equipos de la industria mecánica.

El mundo ha ido avanzando a pasos agigantados hacia la tecnificación, a la aplicación de nuevas tecnologías, a un nivel de exigencia de productividad para ser competitivos, a la búsqueda de reducción de costos manteniendo la calidad que exige el cliente, a la certificación de empresas y productos que avalen el buen hacer, a ser respetuoso con el medio ambiente.

En Cuba el proceso de renovación es más lento que en otros países, no obstante la apertura económica iniciada en los últimos años, por lo que nuestros mayores esfuerzos se dirigen hacia mejorar las funciones del mantenimiento industrial. Nuestra industria cuenta con numerosos renglones económicos, lo que implica la elevación de los niveles y la calidad de producción, tanto para sustituir importaciones como para aumentar los rubros de exportación, esto exige el aumento en el nivel del mantenimiento y las reparaciones de los equipos, actividades a las cuales se les ha hecho enfoque crítico donde se ha planteado que en las ramas industriales será necesario reducir la influencia negativa que ejercen en el aprovechamiento de las capacidades instaladas, los cuellos de botella en los flujos de producción, las roturas de los equipos tecnológicos y la reducción del rendimiento de los fondos básicos por el mantenimiento insuficiente u operaciones inadecuadas [3].

Por lo tanto la lubricación es toda sustancia sólida, semisólida o líquida de origen animal, vegetal, mineral o sintético que pueda utilizarse para reducir el rozamiento entre piezas y mecanismos en movimiento [19].

También llamados fluidos de corte y líquidos refrigerantes, estos son usados ampliamente en las operaciones de mecanizado para:

• Reducir la fricción y desgaste, mejorando la vida de la herramienta y la terminación superficial.

• Reducir las fuerzas y el consumo de energía.

• Enfriar la zona de corte, reduciendo la temperatura de la pieza, la distorsión y mejorando la vida de la herramienta.

• Arrastrar lejos la viruta de la zona de corte.

• Proteger la reciente superficie mecanizada de la corrosión ambiental.

Las diferentes funciones de los fluidos, sean principalmente para lubricación o refrigeración, debe ser tenido en cuenta. Los fluidos de base acuosa son muy efectivos refrigerantes, pero como lubricantes son mucho más efectivos los aceites.

Los fluidos no deben manchar o corroer las piezas o los equipos. Deben ser chequeados periódicamente para observar el deterioro que sufren a causa del crecimiento de bacterias, acumulación de óxidos, viruta, etc. [20].

Estudios desarrollados en diferentes partes del mundo y avalados por la STLE (Asociación de Tribología e Ingenieros en Lubricación por sus siglas en inglés), establecen que más del 50 % del desgaste de rodamientos (baleros y chumaceras) son causados por una lubricación deficiente, el 80 % del desgaste en causado por la contaminación de los lubricantes y que el 30 % de los lubricantes son cambiados cuando aún pueden seguir trabajando.

Estos estudios muestran también que los tipos de fallas que ocurren en el departamento de mantenimiento sobre las cuáles se tiene muy poco o no control son:

• Pobres prácticas de lubricación

• Reparaciones defectuosas

• Tiempo de respuesta lento

• Falta de entrenamiento

• Programa de mantenimiento preventivo inefectivo

• Inadecuado mantenimiento de rutina [2].

La efectividad de un lubricante depende de varios factores, como el método de aplicación, temperatura, velocidad de corte y tipo de operación entre otras. Por lo que ya se sabe la temperatura aumenta al aumentar la velocidad de corte, por lo que en la zona de corte se necesita un mayor enfriamiento a mayor velocidad de corte. El agua es un excelente refrigerante, pero es poco lubricante.

La severidad es definida como la magnitud de las temperaturas y fuerzas encontradas, la tendencia y la facilidad con que la viruta se deposita en la zona de corte. A mayor severidad se deberá tener una mayor efectividad del lubricante.

Existen situaciones en las que el uso de lubricantes es indispensable. En procesos ininterrumpidos como el fresado, el enfriamiento producido por el lubricante incrementa la duración del ciclo térmico que está sometida la herramienta. Esta condición puede llevar a la fatiga térmica del herramental [20].

• Selección del lubricante

Para la selección de lubricantes para un proceso en particular y para un material de una pieza es necesaria la consideración de varios factores [20]:

• El proceso de fabricación en particular

• Compatibilidad del lubricante con la pieza y herramientas

• Requerimientos para la preparación de la superficie

• Método de aplicación del lubricante

• Remoción del lubricante luego del proceso

• Contaminación del lubricante por otros lubricantes, como aquellos utilizados para lubricar la maquinaria

• Tratamiento del lubricante de desecho

• Almacenamiento y mantenimiento del lubricante

• Consideraciones biológicas y ecológicas

• Costos de todos estos aspectos

• Máquina herramienta electroerosiva

La aparición de nuevos avances tecnológicos, tales como el mecanizado a alta velocidad, a finales de la década de los noventa ha supuesto una clara competencia a la electroerosión en algunos campos de aplicación muy concretos, de lo que se podría deducir una reducción en su aplicación, sin embargo, la influencia no es tan clara y el debate entre el grado de competencia todavía seguirá, posiblemente, abierto durante la primera década del siglo XXI.

Por otra parte, la evolución tecnológica ha aportado nuevos materiales, tales como los diamantes policristalinos, las cerámicas, los composites de matriz metálica, etc., cuyo mecanizado por electroerosión puede abrir nuevos e interesantes campos de aplicación.

Este procedimiento de mecanizado se distingue principalmente por dos de sus propiedades.

• a) Dado que en este proceso el arranque de material no depende de las características mecánicas (dureza, etc.) del material a trabajar sino de sus características térmicas y eléctricas, hay que destacar su gran aptitud para mecanizar aceros, metales o aleaciones duras o refractarias, poco aptas para ser mecanizadas por procedimientos convencionales de arranque de viruta. Ello permite el mecanizado de los aceros templados y en general, de materiales de baja maquinabilidad siempre y cuando sean suficientemente conductores.

• b) Otra propiedad fundamental es su gran aptitud para realizar formas complejas, tanto pasantes como ciegas. Fabricando por medios convencionales, u otros, el electrodo que suele ser de cobre o grafito normalmente, se puede realizar la pieza, adaptándose en el mecanizado de ésta a la forma de aquél.

Cuando aparecieron las primeras máquinas de electroerosión eran todas de penetración, pero la evolución tecnológica permitió que a finales de los setenta apareciesen las primeras máquinas de hilo, gracias al gran desarrollo que desde esas fechas ha experimentado la tecnología de los controles numéricos.

La diferencia fundamental que identifica a ambos tipos de máquina es que en las de penetración el electrodo tiene una forma tridimensional y en una operación de erosión con movimiento de un eje, consigue realizar en la pieza una cavidad tridimensional; en tanto que en las de hilo el electrodo tiene forma de un alambre que va cortando la pieza de acuerdo al programa de interpolación que va ejecutando el control numérico asociado.

Esta diferencia funcional hace que tanto la estructura de la máquina como el número de ejes e incluso el dieléctrico sean diferentes en ambas ramas de la tecnología de la electroerosión. No obstante, los elementos básicos de ambos tipos de máquina son los mismos.

El líquido dieléctrico utilizado en penetración hoy en día es aceite mineral especial para erosión, aunque se pueden encontrar ciertas máquinas que funcionan con agua u otros líquidos especiales.

En este tipo de electroerosión, el líquido dieléctrico habitualmente utilizado es el agua desionizada, aunque también existe alguna máquina que funciona con aceite.

Debido a las altísimas temperaturas que se dan en los puntos donde se producen las descargas eléctricas, el líquido dieléctrico sufre un proceso de craking, es decir de descomposición. Ello hace que desprendan burbujas de gas y partículas de carbón.

Las partículas de carbón son en general muy finas y de muy poco peso específico. Ello hace que se queden en suspensión y no sean fácilmente arrastradas por el dieléctrico.

Sin embargo si la contaminación es muy grande la resistencia del dieléctrico disminuye mucho y pueden pasar los fenómenos siguientes:

• La excesiva cantidad de gases puede dar lugar a que no se forme bien el canal de descarga, y que en lugar de ser cilíndrico se ramifique, perdiéndose rendimiento.

• Pueden darse que parte de la energía se utilice en volver a fundir las partículas ya arrancadas, perdiéndose rendimiento.

• Un exceso de contaminación puede dar lugar a que se formen arcos y cortocircuitos que dañen al electrodo y a la pieza.

La misión del líquido dieléctrico, que se introduce a presión en el gap, es concentrar la descarga en un punto. Con ello se logra una capacidad de erosión muy superior a la que se daría si entre ambos electrodos hubiese un gas o aire.

Otra misión del dieléctrico, y tal vez la principal, es la actuar como dieléctrico, es decir, como aislante entre los dos electrodos. La principal característica eléctrica de un aislante es su rigidez dieléctrica. Al ir aumentándola tensión entre el electrodo y pieza, llega un momento en que el líquido se ioniza ligeramente permitiendo el paso de una pequeña corriente eléctrica. Esto a su vez hace aumentar la ionización, con lo que la resistencia eléctrica del líquido eléctrico baja bruscamente. Entonces se da descarga en forma de avalancha, que caracteriza a las descargas erosivas.