I . Clasificación de lubricantes
Los lubricantes se pueden dividir en cuatro categorías según su estado físico: lubricantes líquidos, lubricantes semisólidos, lubricantes sólidos y lubricantes gaseosos.
1. Lubricantes líquidos
Los lubricantes líquidos son la categoría más variada y utilizada de materiales lubricantes, incluidos el aceite lubricante mineral, el aceite lubricante sintético, el aceite animal y vegetal y los líquidos a base de agua.
La característica de los lubricantes líquidos es que tienen un amplio rango de viscosidad, lo que ofrece una amplia selección para componentes mecánicos que operan bajo diversas cargas, velocidades y temperaturas.
(1) Aceite Lubricante Mineral: Es el tipo de lubricante líquido más utilizado actualmente, representando alrededor del 90% del volumen total de aceite lubricante. Generalmente se forma agregando aditivos al aceite de base mineral.
(2) Aceite lubricante sintético: Se refiere al aceite lubricante producido por síntesis química.
(3) Aceite Animal y Vegetal: Se refiere a lubricantes extraídos de animales y plantas.
(4) Líquidos a base de agua: Son lubricantes que contienen agua, incluidos tipos de soluciones y tipos de emulsiones.
2. Lubricantes semisólidos (grasas)
También conocidos como grasas, los lubricantes semisólidos presentan un estado semifluido a temperatura y presión normales y tienen una estructura coloidal.
3. Lubricantes sólidos
Los lubricantes sólidos funcionan principalmente de tres maneras: el primer tipo forma una película lubricante sólida sobre la superficie de fricción, funcionando de manera similar a la lubricación límite.
El segundo tipo, los lubricantes sólidos de metales blandos, utilizan la baja resistencia al corte de los metales blandos para proporcionar lubricación. El tercer tipo involucra sustancias como el grafito con una estructura en capas que aprovecha sus características estructurales para la lubricación.
Los lubricantes sólidos más utilizados para la lubricación de equipos son el disulfuro de molibdeno, el grafito y el politetrafluoroetileno.
4. Gases lubricantes
Los gases, como tipo de fluido, obedecen a las leyes físicas de la lubricación de fluidos. Por lo tanto, bajo ciertas condiciones, los gases pueden servir como lubricantes al igual que los líquidos.
Las ventajas de los lubricantes gaseosos incluyen un pequeño coeficiente de fricción, menos generación de calor por fricción a altas velocidades, bajo aumento de temperatura, funcionamiento flexible y un amplio rango de temperaturas de trabajo.
Las desventajas son su baja densidad y capacidad de carga, lo que los hace sólo adecuados para dispositivos neumáticos en el rango de 30-70 kPa y dispositivos hidrostáticos que no superen los 100 kPa.
II. Composición lubricante
1. Aceite base
El aceite base es el componente principal de los lubricantes, representa del 80% al 95% del volumen total y sirve como portador de aditivos. Los aceites base se clasifican ampliamente en aceites minerales y aceites sintéticos.
(1) Aceite mineral.
En nuestro país los aceites minerales normalmente se clasifican en base parafínica, base intermedia y base nafténica.
(2) Aceite sintético.
Los aceites base sintéticos se producen mediante reacciones químicas de varios compuestos. Tienen mayor pureza química, propiedades físicas y químicas superiores en comparación con los aceites minerales, por lo que tienen una gama más amplia de aplicaciones y una vida útil más larga. Representan la dirección futura del desarrollo de lubricantes.
Actualmente, los aceites sintéticos se utilizan ampliamente en máquinas aeroespaciales y su aplicación en máquinas industriales se está expandiendo rápidamente. Los aceites sintéticos generalmente se dividen en aceite de hidrocarburo sintético, aceite de éster, aceite de poliisobutileno, poliéteres, aceite de silicona, etc.
2. Aditivos
Los aditivos son componentes secundarios añadidos a los lubricantes que mejoran significativamente determinadas características o introducen nuevas propiedades. Sus funciones son las siguientes:
(1) Detergentes.
Se utiliza principalmente en aceite de motor de combustión interna para eliminar laca y acumulación de carbón en las paredes de los cilindros y anillos de pistón. También dispersan uniformemente las partículas de goma y hollín en el aceite, evitando la formación de partículas más grandes.
(2) Antioxidantes.
Ralentizan la reacción de oxidación del aceite lubricante, alargando así su vida útil.
(3) Agentes antidesgaste.
Estos mejoran la resistencia del aceite al desgaste y la abrasión, reducen el desgaste del equipo y evitan el gripado o la sinterización.
(4) Agentes lubrificantes.
Reducen el coeficiente de fricción y mejoran el rendimiento de la lubricación.
(5) Desactivadores de metales.
Forman una película pasiva sobre la superficie del metal para minimizar el impacto corrosivo del aceite sobre el metal y la oxidación catalítica del aceite por el metal.
(6) Mejoradores del índice de viscosidad.
Aumentan el índice de viscosidad del aceite, mejorando su comportamiento viscotérmico.
(7) Inhibidores de oxidación.
Actúan sobre la superficie del metal para evitar la oxidación o corrosión al entrar en contacto con el agua.
(8) Depresores del punto de fluidez.
Reducen el punto de fluidez del aceite, retrasando la formación de cristales de parafina a bajas temperaturas, mejorando así la fluidez del aceite a bajas temperaturas.
(9) Antiespumantes.
Alteran la tendencia del aceite a formar espuma y hacen que las burbujas superficiales exploten rápidamente.
(10) Emulsionantes y antiemulsionantes.
Los emulsionantes se utilizan en la emulsificación de aceites para formar una emulsión uniforme y estable con agua. Los antiemulsionantes se utilizan en lubricantes generales para separar rápidamente el agua del aceite.
3. Espesantes
Los espesantes son un componente crítico de la grasa lubricante y la distinguen del aceite lubricante. La grasa lubricante está compuesta de espesantes, aceite base y aditivos, formando una sustancia sólida o semisólida cuando el espesante se dispersa en el aceite base.
Los espesantes generalmente afectan la consistencia, el punto de goteo y la resistencia al agua de la grasa y, a veces, también a su capacidad de carga.
III. Selección de aceite lubricante
1. Factores a la hora de elegir el aceite lubricante
La selección del aceite lubricante se basa principalmente en tres factores: las condiciones reales de trabajo del equipo, las especificaciones o recomendaciones del fabricante del equipo y las regulaciones o sugerencias del fabricante del aceite.
En la práctica, la elección del aceite lubricante se basa principalmente en las recomendaciones del fabricante del equipo. Sin embargo, también se deben considerar las condiciones reales de carga, velocidad y temperatura del equipo.
Al seleccionar un aceite lubricante, los siguientes indicadores de rendimiento son cruciales:
1. Viscosidad:
La viscosidad es un criterio para clasificar y graduar diferentes tipos de aceites lubricantes y juega un papel decisivo en la identificación y determinación de la calidad. La viscosidad del aceite lubricante para equipos se determina según los datos de diseño o calculados, consultando las tablas pertinentes.
2. Punto de fluidez:
El punto de fluidez refleja indirectamente la fluidez a baja temperatura del aceite lubricante durante el almacenamiento, transporte y uso. Se ha demostrado que la temperatura de uso debe ser entre 5 y 10 °C superior al punto de fluidez.
3. Punto de inflamación:
Este es un indicador de seguridad clave para el almacenamiento, transporte y uso de aceite lubricante. El principio para definir el punto de inflamación del aceite lubricante es dejar un margen de seguridad de la mitad, es decir, debe ser la mitad superior a la temperatura real de uso.
Por ejemplo, si la temperatura máxima del aceite en la carcasa inferior de un motor de combustión interna no supera los 120°C, el punto de inflamación mínimo del aceite del motor debe fijarse en 180°C.
Como existen muchos indicadores de rendimiento del aceite lubricante y las diferencias entre los distintos tipos son importantes, la decisión final debe tomarse de forma racional, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento del equipo, los requisitos del fabricante y las especificaciones e introducciones del producto petrolífero.
2. Reemplazo del aceite lubricante
Cada lubricante tiene sus propias características de rendimiento, por lo que es fundamental realizar una selección correcta y razonable, evitando siempre que sea posible su sustitución. Si realmente es necesario el reemplazo, se deben respetar los siguientes principios:
(1) Reemplace con aceite del mismo tipo o con características de desempeño similares.
(2) La viscosidad debe ser comparable, la viscosidad del aceite de reemplazo no debe exceder el ±15% de la viscosidad del aceite original. Se debe dar preferencia a aquellos con una viscosidad ligeramente mayor.
(3) Reemplácelo con un aceite de mayor calidad siempre que sea posible.
(4) También se deben considerar el entorno del equipo y la temperatura de funcionamiento.
3. Mezcla de aceite lubricante
Se debe evitar en la medida de lo posible mezclar diferentes tipos, marcas, fabricantes y condiciones (nuevo o viejo) de aceite. Está estrictamente prohibido mezclar los siguientes tipos de aceite:
(1) Los aceites especiales y específicos no se pueden mezclar con otros tipos de aceite.
(2) Los aceites que requieren resistencia a la emulsión no deben mezclarse con aceites que no cumplan con este requisito.
(3) El aceite para turbinas resistente al amoníaco no debe mezclarse con otros tipos de aceite para turbinas.
(4) El aceite hidráulico antidesgaste que contenga zinc no se puede mezclar con aceite hidráulico antiplata.
(5) El aceite para engranajes no debe mezclarse con aceite para engranajes helicoidales.
Sin embargo, se pueden mezclar los siguientes aceites:
(1) Productos del mismo fabricante con calidad similar.
(2) Productos de diferentes marcas del mismo fabricante.
(3) Diferentes tipos de aceite, siempre que estén mezclados en una composición que no contenga aditivos.
(4) Diferentes tipos de aceite que no muestran efectos anormales en las pruebas de mezcla.
(5) Los aceites para motores de combustión interna con una variedad de aditivos y en grandes cantidades tienen diferentes características de rendimiento. Cuando no se conocen las propiedades del aceite, es necesario tener cuidado para evitar efectos adversos o incluso accidentes de lubricación.
4. Selección de grasa lubricante.
Al seleccionar una grasa lubricante, la consideración principal debe ser su función, es decir, su papel en la lubricación, reducción de la fricción, protección y sellado.
Para las grasas reductoras de fricción, los factores principales incluyen la resistencia a altas y bajas temperaturas, la carga y la velocidad de rotación.
En el caso de las grasas protectoras, la atención se centra en los medios y materiales en contacto, especialmente en las propiedades protectoras y de estabilidad de metales y no metales. Para las grasas de sellado, las consideraciones deben incluir los materiales y medios en contacto y la compatibilidad de la grasa con el material (especialmente el caucho) para seleccionar la grasa lubricante adecuada.
La elección de la grasa lubricante debe considerar la temperatura de funcionamiento, la velocidad de rotación, el tamaño de la carga, el entorno de trabajo y el método de suministro de grasa de la maquinaria. Las consideraciones generales incluyen los siguientes factores:
(1) Temperatura.
El impacto de la temperatura sobre la grasa lubricante es significativo.
Generalmente se cree que cuando la temperatura de funcionamiento del punto de lubricación excede el límite superior de la temperatura de la grasa, se aceleran la pérdida por evaporación, la degradación oxidativa y la contracción coloidal del aceite base de grasa.
Por cada aumento de temperatura de 10°C a 15°C, la tasa de oxidación de la grasa aumenta de 1,5 a 2 veces y la vida útil de la grasa se reduce a la mitad. La temperatura de funcionamiento del punto de lubricación también cambia con la temperatura ambiente.
Además, factores como la carga, la velocidad, el funcionamiento continuo y el exceso de grasa también pueden afectar la temperatura de funcionamiento del punto de lubricación.
Para entornos con altas temperaturas y máquinas que funcionan a altas temperaturas, se debe utilizar grasa resistente a altas temperaturas. La temperatura general de la grasa debe estar entre 20°C y 30°C por debajo de su punto de goteo (temperatura).
(2) Velocidad de rotación.
Cuanto mayor sea la velocidad de funcionamiento de los componentes lubricados, mayor será el esfuerzo cortante que sufre la grasa lubricante y más importante será el daño a la estructura fibrosa formada por el espesante, acortando así la vida útil de la grasa.
Si se duplica la velocidad de funcionamiento del equipo, la vida útil de la grasa lubricante se reduce a una décima parte de su vida original.
Los componentes que funcionan a altas velocidades generan más calor y a un ritmo más rápido, lo que potencialmente diluye la grasa lubricante y provoca que se produzcan fugas. Por lo tanto, en tales situaciones se debe utilizar una grasa lubricante más espesa.
(3) Carga.
Elegir la grasa lubricante adecuada según la carga es un aspecto fundamental para garantizar una lubricación eficaz.
Para puntos de lubricación de alta carga, se debe seleccionar grasa lubricante con aceite base de alta viscosidad, alto contenido de espesante y propiedades superiores de extrema presión y antidesgaste. La penetración del cono de grasa lubricante está directamente relacionada con la carga que puede soportar durante su uso.
Para condiciones de carga elevada, se debe seleccionar grasa lubricante con menor penetración del cono (mayor viscosidad).
Si la aplicación implica cargas pesadas de impacto, se debe utilizar grasa lubricante con aditivos de extrema presión, como los que contienen disulfuro de molibdeno.
(4) Condiciones ambientales.
Las condiciones ambientales se refieren al entorno de trabajo y al entorno que rodea el punto de lubricación, como la humedad del aire, el polvo y la presencia de sustancias corrosivas.
En ambientes húmedos o situaciones que impliquen contacto con agua, se debe seleccionar grasa lubricante resistente al agua, como grasas a base de calcio, a base de litio, de complejo de calcio o de sulfonato de complejo de calcio. En condiciones severas, se debe utilizar grasa lubricante antioxidante en lugar de grasa a base de sodio con baja resistencia al agua.
En entornos con medios químicos fuertes, se deben utilizar grasas sintéticas resistentes a medios químicos, como las grasas de fluorocarbono.
(5) Otros factores.
Además de los puntos mencionados anteriormente, a la hora de seleccionarla también se debe considerar el coste-beneficio de la grasa lubricante.
Esto implica un análisis exhaustivo de si el uso de grasa prolonga el ciclo de lubricación, el número de adiciones de grasa, el consumo de grasa, la tasa de fallas de los rodamientos y los costos de mantenimiento, entre otros factores.
(6) La relación entre la viscosidad de la grasa y la aplicación.
Tabla: Rango de aplicabilidad en relación con la viscosidad de la grasa.
| Grado NLGI | Ámbito de aplicación |
| Grado 000, Grado 00 | Se utiliza principalmente para lubricar engranajes y cajas de cambios abiertas. |
| 0 grados | Se utiliza principalmente para lubricar engranajes abiertos, cajas de cambios o sistemas de lubricación centralizada. |
| 1er grado | Se utiliza principalmente para lubricar rodamientos de agujas o rodamientos de rodillos que funcionan a velocidades más altas. |
| 2da serie | Se utiliza más ampliamente para lubricar rodamientos antidesgaste que funcionan con carga media y velocidad media. |
| 3ra serie | Se utiliza principalmente para lubricar cojinetes antidesgaste que funcionan con carga y velocidad medias, así como cojinetes de ruedas de automóviles. |
| 4ta serie | Se utiliza principalmente para lubricar cojinetes y collares de eje en bombas de agua y otras aplicaciones de alta carga y baja velocidad. |
| 5to grado, 6to grado | Se utiliza principalmente para la lubricación en condiciones especiales, como la lubricación del cuello de un molino de bolas. |
Indicadores de referencia para fallas de grasa.
| Proyecto | Indicadores de referencia para fallas de grasa lubricante. |
| Punto de goteo | La grasa lubricante debe desecharse cuando el punto de goteo esté dentro de los siguientes rangos: 1. El punto de goteo de la grasa lubricante a base de litio (temperatura) cae por debajo de 140 °C. 2. El punto de goteo (temperatura) de la grasa lubricante compuesta a base de litio cae por debajo de 200 °C. 3. El punto de goteo de la grasa lubricante a base de calcio (temperatura) cae por debajo de 50 °C. 4. El punto de goteo (temperatura) de la grasa lubricante compuesta a base de calcio cae por debajo de 180°C. 5. El punto de goteo de la grasa lubricante a base de sodio (temperatura) cae por debajo de 120°C. |
| Viscosidad | Cuando la penetración del cono de la grasa lubricante cambia en más de +20%, se debe desechar la grasa. |
| Contenido de aceite | Si el porcentaje del contenido de aceite en la grasa lubricante usada respecto al contenido de aceite en la grasa nueva cae por debajo del 70%, se debe desechar la grasa. |
| Contenido de cenizas | Cuando la tasa de cambio del contenido de cenizas de la muestra analizada excede el 50%, se debe desechar la grasa. |
| Corrosión | Si la grasa lubricante no supera la prueba de corrosión de la tira de cobre, debe desecharse. |
| Oxidación | Cuando la grasa lubricante genera un fuerte olor rancio o el índice de acidez de la grasa a base de litio supera los 0,3 mg/g (KOH), se debe sustituir por grasa nueva. |
| Impurezas mecánicas | Si se mezclan partículas mayores de 125 μm con la grasa lubricante durante el uso, se debe reemplazar con grasa nueva. |
