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 motor
Bombas 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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