BREVE INTRODUCCIÓN A LA LUBRICACIÓN

Tribología: Concepto

-         Ciencia y tecnología de las superficies interactuantes y las prácticas relacionadas con estos fenómenos de movimiento.

Del griego                    Tribos: fricción, desgaste, experiencia

                                   Logos: su conocimiento

Superficies: las superficies lisas son raras. Las metálicas, por más pulidas que se encuentren, presentan rugosidades. Todas las superficies de ingeniería son verdaderamente rugosas. Por lo tanto, la interacción de dos cuerpos que se acercan se convierte en la interacción de las rugosidades de una superficie con las rugosidades de la otra.

Fricción: cuando un cuerpo apoyado sobre otro inicia su deslizamiento, provoca entre las superficies una Fuerza de Fricción. En los cuerpos de ingeniería de la vida real las superficies están sucias, con tienen óxidos y gases, por lo que siempre existe fricción y se genera el desgaste de las superficies.

La Lubricación: De acuerdo a la mencionada existencia de fricción entre dos cuerpos provocada por el deslizamiento… ¿Cómo evitar el desgaste?

La respuesta básica es separando las superficies de los cuerpos.

Separar las superficies en movimiento relativo significa interponer algo entre ellas, con un espesor mínimo que asegure que la altura de una aspereza no interfiera con la altura de la aspereza correspondiente a la superficie opuesta.

Este relleno es el lubricante, el cual puede presentarse en estado gaseoso (aire), líquido (fluidos), semi-sólido (grasas) o completamente sólido (grafito).

PARTE A

Adentrándonos en los LUBRICANTES LIQUIDOS (FLUIDOS), pues es el medio más corriente en las aplicaciones industriales (aunque existe en la actualidad una tendencia a incrementar la presencia de sólidos), las propiedades físicas más importantes y responsables de mantener las superficies separadas (lubricadas) son:

1)      La resistencia que impida que el líquido se escurra cuando se interponen dos superficies: Viscosidad. La misma se define como la resistencia interna al flujo.

2)      La facilidad con que el líquido moja a las dos superficies y pueda adherirse a ellas: Tensión Superficial.     

Resulta indispensable que estas dos propiedades sean favorables para que un sistema pueda mantenerse lubricado.

Un lubricante resulta eficaz cuando posee viscosidad suficiente para evitar su escurrimiento y al mismo tiempo moja y se adhiere a las superficies.

Dentro de una clasificación primaria, los fluidos se distinguen por su grado de viscosidad. Este grado varía con la temperatura en una relación doble logarítmica. Para caracterizar este comportamiento debemos elegir dos puntos en que el aceite se comporta como fluido newtoniano.

-         Una temperatura es 210 ºF, fácil de reproducir en un motor (luego ISO normalizó 100 ºC)

-         El otro punto de temperatura debería ser -10 ºC (temperatura probable de arranque en condiciones desfavorables de invierno). Dado que esta temperatura es difícil de reproducir, se adoptó convencionalmente 100 ºF (luego ISO normalizó en 40 ºC)      

La relación que vincula estas dos viscosidades es el Índice de Viscosidad, un parámetro convencional inventado por un norteamericano para caracterizar al petróleo o la base lubricante. El mismo es un parámetro matemático que vincula a la viscosidad a 100 ºC con la viscosidad a 40 ºC.

BASES DE LUBRICANTES FLUIDOS

Existen las bases minerales y las bases sintéticas, como así también existen las bases vegetales.

Las bases minerales son obtenidas mediante la destilación del crudo, fundamentalmente del crudo parafínico.

Las bases sintéticas se hacen mediante determinados procesos, preparando las moléculas de sustancias simples para tener propiedades de precisión requerida.

Las principales clases de material sintético utilizado como base de lubricantes son

Polialfaolefinas: Son las bases sinteticas mas usadas, tienen buena estabilidad termica, pero requieren antioxidantes, y tienen capacidad limitada para disolver algunos aditivos. Aplicaciones: automóviles e industrias en general  

Esterol dibasico: Tienen buena estabilidad termica y excelente solvencia. Fluyen limpiamente y tienden a disolver barniz y sedimentos, no dejan depositos. Deben proveerse de aditivos selectos para evitar la hidrólisis y proveer una estabilidad de oxidacion.

Polioles de esterol: Tienen estabilidad termica excelente y resisten la hidrólisis.

Alquilatos: Tienen buenas propiedades a baja temperaturas y son muy solubles con los aditivos.

Glicoles polialquilenos: Tienen buena estabilidad a altas temperaturas y altos indices de viscosidad, pueden usarse en rangos amplios de temperaturas.

Fosfato-esterol: Tienen estabilidad termica, con indice de viscocidad bajos que limita sus capacidades a altas temperaturas

PARTE B

Ahora bien, el otro gran grupo de lubricantes pertenece a LOS SEMISÓLIDOS (GRASAS), definidos como un producto compuesto principalmente por un líquido lubricante (aceites minerales, aceites fijos animales o vegetales, siliconas, esteres, glicoles, fluorocarbonados, polímeros de hidrocarburos, hidrocarburos sintéticos, etc.) y un espesante (bentonas, sílices expandidas, poliureas, jabones de calcio, litio, aluminio, sodio, complejos, mezclas, etc.).

A esto pueden agregarse otras sustancias denominadas aditivos (inhibidores de corrosión y oxidación, antidesgaste, extrema presión, depresores punto de escurrimiento, adhesivos, demulgentes, etc.), como así también sólidos lubricantes (grafito – negro de humo, disulfuro de molibdeno, teflón, mica, oxido de zinc, trióxido de antimonio, etc.) con el objeto de reforzar ciertas propiedades o conferirle nuevas características.

Este tipo de producto se caracteriza por comportarse como un fluido no newtoniano con propiedades tixotrópicas.

Dentro de las ventajas que presentan las grasas en comparativa a los fluidos, se puede mencionar:

-         Relubricación más prolongada = más seguridad

-         Elimina o reduce contaminaciones, goteos o salpicados. En equipos con ejes verticales: única solución

-         Diseño de máquinas más económico (sella por tixotrópica)

-         Mayor adherencia = más protección contra la corrosión

-         En el arranque, mayor protección contra desgaste en el período

-         Reduce ruidos y vibraciones

-         Mayor capacidad de lubricación en situaciones de: - altas temperaturas

                                                                                        - altas presiones

                                                                                        - rpm elevadas

                                                                                        - carga instantánea

                                                                                        - marcha reversible

Como limitaciones cabe mencionar:

-         Torque inicial más alto

-         Sistemas circulatorios (motores)

-         Frente a contaminación no puede ser filtrada

-         Menor capacidad para disipar calor

ANEXO PARTE B: Conceptos a tener en cuenta para lubricar con grasa en altas temperaturas

1)      Comportamiento del fluido

2)      Propiedades del espesante

3)      Propiedades de la grasa como un todo (no como cada uno de sus componentes)

·        Una seria limitación de las grasas es su pésima capacidad de enfriamiento. No existe CONVECCIÓN. Sólo conducción o radiación.

·        Cuando es imprescindible enfriar se recurre a aditivos sólidos (grafito, cobre, etc.). Esto no puede hacerse con grasas blandas. Los sólidos tienden a depositarse y representan una limitación en sistemas centralizados.

·        Por su alta viscosidad las grasas tiene mayor fricción interna y generan más calor que un fluido. Este es otro motivo para no llenar totalmente un rodamiento (entre 1/3 y ½ de la capacidad total).

·        Cuando la temperatura es alta, se lubrica por cañerías y en forma centralizada. El último tramo está expuesto al calor más intenso y sufre algún tipo de degradación antes de llegar al cojinete.

·        La ventaja de las grasas en alta temperatura es que mantienen una viscosidad elevada (poca variación por temperatura) para velocidades bajas. Para velocidades altas (no frecuentes a altas temperaturas) pierde consistencia por la alta variación específica de velocidad, y tiende a la viscosidad del fluido lubricante con que está hecha.