Lubricantes TECNOL.

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Tecnología

El objetivo esencial de la lubricación es reducir el frotamiento entre los órganos en movimiento de un sistema mecánico y aminorar el desgaste y las pérdidas de energía que simultáneamente tienen lugar. El l. ejerce, además, otras funciones: interviene en la regulación de la temperatura, es un protector contra la corrosión de los órganos metálicos, contribuye a conservar el sistema en buen estado de limpieza, eliminando por circulación las impurezas y retardando su aglomeración y, en ocasiones, interviene en la trasmisión de potencia o ayuda al buen cierre del mecanismo, procurando una estanqueidad más perfecta.

La importancia relativa de cada una de las misiones anteriores depende de las características y condiciones de operación del sistema a lubricar, las cuales señalan, a su vez, las propiedades y el nivel de calidad que debe exigirse al l. dentro de cada función. Así, mientras los aceites para cárter, sometidos a.grandes variaciones térmicas, precisan un elevado índice de viscosidad, es decir, una viscosidad poco sensible a la temperatura y unas buenas propiedades antioxidantes y de detergencia, los aceites para engranajes, que han de resistir grandes cargas, requieren unas características particulares de "extrema presión" (EP) y los aceites para turbinas de vapor una elevada estabilidad, un buen poder antiherrumbre y unas buenas características de desemulsibilidad.

Tipos de aceites lubricantes. a) Aceites minerales, obtenidos a partir de las fracciones pesadas de la destilación del petróleo o de productos de constitución similar, como los destilados de pizarras bituminosas. Estas fracciones constituidas por una mezcla compleja de hidrocarburos (v.) parafínicos, nafténicos y aromáticos presentan una viscosidad que las hace, en principio, apropiadas para actuar como l. Su aptitud viene determinada en último término por el tipo de hidrocarburo que predomine en su constitución, por lo cual se someten siempre a delicados procesos de refino y desparafinado en los que se seleccionan las estructuras químicas más adecuadas.

b) Aceites sintéticos, que suelen estar constituidos por líquidos neutros, algunas de cuyas propiedades son similares a las de los aceites de petróleo. Comprenden productos tales como los ésteres de ácidos monobásicos o dibásicos, ésteres fosfóricos, glicoles, siliconas, combinaciones fluoradas y cloradas de diversos polímeros.

c) Grasas lubricantes, productos sólidos o semisólidos, muy empleados en la lubricación de cojinetes y rodamientos, obtenidos por la incorporación de un espesante a un l. líquido. Los espesantes, constituidos generalmente por jabones metálicos de litio, sodio, calcio, bario y aluminio, tienen por misión aumentar la consistencia del aceite, a fin de asegurar la retención del l. cuando ello puede constituir un problema.

d) Lubricantes sólidos, representados principalmente por productos inorgánicos de estructura laminar, tales como el grafito y el disulfuro de molibdeno.

Aunque cada día se extiende más el empleo de productos sintéticos para aplicaciones especiales, por ahora los l. de utilización más general son, con mucho, los aceites l. minerales y las grasas l. obtenidas a partir de los mismos.

Mecanismo de la lubricación. Al interponer una capa de l. entre dos superficies que se mueven, disminuye el coeficiente de fricción, es decir, la relación que existe entre la resistencia que se opone al movimiento y la carga o fuerza normal aplicada a dichas superficies: F=R/N. El frotamiento seco, representado por un contacto directo de las superficies, queda sustituido por el frotamiento interno entre las moléculas del l. En el caso de los aceites l., las características del fenómeno dependen, en primer lugar, del espesor de la capa intercalada. Cuando la película de aceite se de espesor apreciable, p. ej., superior a las 6.000 unidades Angstrom (1 A= 10-8 cm.) pueden aplicarse las leyes de la hidrodinámica y su propiedad física fundamental es la viscosidad, que significa una resistencia a los desplazamientos en el interior del l. La viscosidad adecuada para una aplicación determinada, dependerá de la velocidad relativa V de las superficies a lubricar y de la presión P (carga por unidad de superficie) soportada por las mismas, ya que el coeficiente de fricción es simultáneamente una función de las tres variables. En la figura se representa el curso que sigue la relación entre dicho coeficiente y el parámetro adimensional gV/P. La viscosidad del aceite deberá ser, por tanto, mayor cuanto más grande sea la carga y menor la velocidad del mecanismo a lubricar.

Cuando por un aumento de la presión o por una reducción de la velocidad o en la viscosidad, la película de aceite l. desciende en espesor, llega un momento en que el coeficiente de fricción sube bruscamente y el fenómeno no puede regirse ya por las leyes de la hidrodinámica. Estas condiciones, que aparecen con frecuencia en los momentos de arranque o cambio de dirección y en la lubricación de engranajes o de mecanismos sometidos a choques bruscos, se conocen con el nombre de lubricación límite, ya que es una situación intermedia entre la lubricación hidrodinámica y el frotamiento seco. En estas regiones juegan un papel de consideración el estado y naturaleza de las superficies y más importante que la viscosidad del aceite es su capacidad para mantener adherida a dichas superficies una película del mismo. A esta capacidad del l. se la suele denominar untuosidad o resistencia de película.

Puesto que la viscosidad de un fluido depende, a su vez, de la presión y la temperatura, ambas deben quedar claramente definidas al seleccionar un aceite l. para una aplicación. Dentro de los límites de variación que para ellas cabe esperar en la práctica, el efecto de la temperatura es de mucha mayor importancia. El l. necesitará ser tanto más viscoso cuanto mayor sea la temperatura que tiene que soportar.

La clasificación SAE se basa solamente en la viscosidad del aceite a una temperatura determinada. Los aceites multigrado presentan un índice de viscosidad suficientemente

elevado como para cumplir simultáneamente con los requerimientos de viscosidad de dos grados SAE.

Para conservar la viscosidad y la resistencia de película que son las dos características físicas más importantes de un aceite l., interesa una buena estabilidad a las transformaciones químicas, particularmente a las producidas por el calor o por los fenómenos de oxidación.

Aditivos. Las elevadas temperaturas, presiones y velocidades a que los l. suelen estar sometidos en los actuales sistemas mecánicos, hacen que raras veces los aceites minerales puros, incluso los más refinados e idóneos puedan soportar las exigencias que se les demanda, sin la incorporación de aditivos. Entre ellos figuran productos mejoradores del índice de viscosidad, depresores del punto de congelación, antioxidantes, productos antidesgaste, mejoradores del comportamiento del aceite en las condiciones de lubricación límite (aditivos de extrema presión), inhibidores de la corrosión, aditivos antiherrumbre, detergentes, dispersantes y aditivos antiespuma.

Clasificación de los aceites lubricantes según sus aplicaciones. 1) Automóviles (aceites de cárter, cajas de cambios, trasmisiones automáticas). 2) Aviación (aceites de cárter, productos sintéticos para reactores). 3) Motores diesel (camiones y tractores, motores de ferrocarriles, motores marinos, diesel de dos tiempos). 4) Motores de gasolina de dos tiempos (motocicletas, scooter, fuera borda). 5) Lubricantes industriales (motores de pistón libre, grandes motores diesel estacionarios, aceites para engranajes, cojinetes, turbinas de vapor, compresores, máquinas herramientas, guías, laminadoras, máquinas de minas, martillos neumáticos, maquinaria textil, fluidos hidráulicos, frigoríficos, corte de metales).

Existen productos que, aun obteniéndose a partir de las fracciones l. de los crudos de petróleo, no ejercen en realidad ninguna función de lubricación. Entre ellos figuran los aceites aislantes (aceites para transformadores y para impregnación de cables), los aceites para trasmisión de calor y los aceites blancos utilizados en la industria farmacéutica y de cosméticos.

V. t.: GRASAS; PETRÓLEO.

J. L. MARTÍNEZ CORDÓN.

BIBL.: D. D. FULLER, Teoría y práctica de la lubricación, Madrid 1961; E. R. BRAITHWAITE, Lubrication and lubricants, Londres 1967; J. J. O’CONNOR y J. BOYD, Standard handbook of lubrication engineering, Nueva York 1968; A. SCHILLING, Los aceites para motores y la lubricación de los motores, Madrid 1968; P. D. HOBSON, Práctica de la lubricación industrial, Madrid 1962; C. J. BONER, Gear and transmission lubricants, Nueva York 1964; fD, Manufacture and application of lubricating greases, Nueva York 1954; R. C. GUNDERSON y A. W. HART, Synthetic lubricants, Nueva York 1962.