Por:

PEDRO ALBARRACIN AGUILLON INGENIERO

MECANICO U DE A

MEDELLÍN - COLOMBIA

INTRODUCCIÓN

Desde comienzos de los años 1900 a medida que se diseñaban nuevas máquinas para cubrir las necesidades de los nuevos procesos industriales que involucraban altas cargas, bajas velocidades y temperaturas extremas (principalmente en la industria de la minería, del cemento, de la siderurgia y del sector automotriz) se llegó a la conclusión que las bases lubricantes derivadas del petróleo, utilizadas hasta entonces como aceites lubricantes, no tenían las características y propiedades suficientes para proteger adecuadamente los mecanismos de dichas máquinas y que era necesario por lo tanto agregarle a estas bases lubricantes otros componentes que les mejoraran las propiedades que ya tenían ó les dieran otras nuevas que se requerían. Estas sustancias recibieron el nombre de aditivos, pero en el campo teórico ya que en la práctica no se utilizaban porque no era fácil producirlos debido a que la industria química aún estaba experimentando en este campo sin lograr resultados satisfactorios. Sólo hasta 1922 se produjeron algunos aditivos de tipo anti-desgaste y se experimento con ellos sin lograr los objetivos propuestos de reducir el desgaste en aquellos mecanismos sometidos a altas cargas y bajas velocidades. En 1932 se utilizaron por primera vez los aditivos detergentes-dispersantes en los aceites automotrices con resultados medianamente satisfactorios ya que estos aceites a pesar de tener estos aditivos aun estaban muy lejos de garantizar un buen nivel de limpieza en los mecanismos lubricados, por lo que en muchos casos era necesario lavar internamente el motor siempre que se cambiaba el aceite y la mayoría de las veces debía incluirse en este proceso de limpieza la bajada del carter para poderle quitar las resinas y asfaltos acumulados en él. Solo fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial II cuando la industria química logró grandes desarrollos en el campo de los aditivos y se empezaron a producir lubricantes minerales aditivados con buenos niveles de desempeño.

Debido a los nuevos diseños y operación de los máquinas rotativas modernas ha surgido la necesidad de formular lubricantes de óptima calidad que sean capaces de mantener sus propiedades bajo cualquier tipo de situación, esto ha conllevado a nuevas y costosas investigaciones en el campo de los aditivos los cuales han permitido desarrollar lubricantes de mejor desempeño tanto en lo que se refiere a su vida de servicio como al nivel de protección que le confieren

a los mecanismos lubricados. En muchos procesos industriales se presentan condiciones críticas como en los casos, por citar algunos ejemplos, de los corrugadores en las fábricas de cajas de cartón, en donde en los cilindros de secado los rodamientos se someten a elevadas cargas, altas temperaturas y humedad; en las prensas de embutido y troquelería en donde es necesario trabajar con láminas de espesores cada vez mayores; en la industria textil, donde hay rodamientos de mecanismos que giran a velocidades hasta de 200.000 rpm. Otro aspecto muy importante a tener en cuenta es que la mayoría de estas máquinas rotativas trabajan 24 horas del día durante los 365 días del año.

En la actualidad los aditivos utilizados son de excelente desempeño y se utilizan tanto en la formulación y fabricación de aceites minerales como en los sintéticos y vegetales.

ADITIVOS

Los aditivos son sustancias químicas que se les añaden a las bases lubricantes, con el fin de darle ó de mejorarle determinadas propiedades que tenga y así obtener aceites lubricantes con cualidades específicas. Algunas veces se utilizan las bases lubricantes como aceites y se denominan "aceites minerales"; en estos casos no se requiere que el aceite posea aditivos porque las condiciones de trabajo no lo exigen y el único factor a tener en cuenta es la viscosidad. Donde no sea necesario utilizar un aceite aditivado sino un aceite mineral, se debe utilizar este último porque resulta más económico y en algunos casos los aditivos pueden ocasionar problemas. La calidad de un lubricante depende no solo del tipo de base lubricante y de su proceso de refinación, sino también de la calidad y tipo de los aditivos utilizados.

Como se mencionó anteriormente, los aditivos para aceites lubricantes fueron utilizados por primera vez, aunque de manera incipiente, en 1922 y desde entonces su utilización ha venido en aumento hasta el punto que prácticamente hoy en día, todos los tipos de aceites contienen al menos un aditivo y un número bastante representativo varios tipos diferentes de ellos. El porcentaje por volumen de aditivos utilizados en un aceite varía entre el 0,1 (aceites para transformadores) y el 30% (aceites automotores) por volumen. Adicionalmente a los efectos beneficiosos que producen, los aditivos pueden tener efectos colaterales perjudiciales, especialmente si la dosis es excesiva ó si ocurren reacciones entre ellos. Por esto, es responsabilidad del fabricante del aceite obtener un balance exacto entre los diferentes aditivos para que el desempeño del lubricante sea el óptimo y asegurarse por medio de análisis de laboratorio bajo los estándares de las normas ASTM y pruebas de campo que la combinación de los aditivos lograda no produce efectos colaterales indeseables; si esto se logra, es usualmente innecesario y no recomendable que el usuario le adicione aditivos a un aceite que se encuentra trabajando en una máquina rotativa; cuando esto ocurre, la reacción química que se presenta inhibe completamente el efecto del aditivo agregado e incentiva en la mayoría de los casos el efecto contrario, o sea, que si a un aceite que tiene aditivo antiespumante se le agrega más aditivo antiespumante el resultado final es que

se forman grandes volúmenes de espuma deteriorando definitivamente el aceite.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ADITIVOS

Las más importantes son:

· Disminuir la velocidad a la cual ocurren determinadas reacciones, como por ejemplo la oxidación que resulta indeseable en el aceite durante su período de servicio. · Mejorar la estabilidad de la película lubricante (ho) garantizando que cambia menos con las variaciones en la temperatura de operación. · Proteger las superficies lubricadas de la agresión de ciertos contaminantes como el agua, ácidos, etc. · Mejorar las propiedades físico-químicas del aceite ó proporcionarle otras nuevas.

PROPIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE LOS ADITIVOS

En la tabla No 1se especifican las propiedades físico-químicas más importantes de los aditivos.

Tabla No1

Propiedades físico-químicas de los aditivos

Propiedad Descripción

Color No es de gran importancia, aunque algunas veces se cae en el error de considerarlo un factor determinante de la calidad de un aceite.

Olor Son inoloros y un olor indeseable sólo se deberá presentar como resultado del proceso de oxidación ó de descomposición normal del aceite

Compatibilidad Deben ser compatibles entre sí cuando sean necesarios dos ó más aditivos en la misma base lubricante. La compatibilidad debe perdurar hasta que el aceite llegue al final de su vida de servicio.

Solubilidad Deben ser solubles en la base lubricante para cualquier temperatura de funcionamiento dentro del rango normal. Igualmente no se deben volver insolubles ó parcialmente solubles durante el almacenamiento del aceite.

Insolubilidad Deben ser insolubles con el agua con el fin de que no sean "lavados" cuando el aceite se encuentre contaminado con ella.

Volatilidad Deben tener una baja volatilidad para que las moléculas más livianas del aceite no se evaporen cuando el aceite trabaje sometido a altas temperaturas y por lo tanto sea necesario restituir volúmenes apreciables de aceite.

Estabilidad Debe permanecer estable durante la mezcla, almacenamiento y uso.

Flexibilidad Sus propiedades físicas y químicas deben ser tales que permitan ampliar el rango de servicio y aplicación del aceite.

ASPECTOS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA CON LOS ACEITES ADITIVADOS

· Un aceite industrial para reductores de velocidad, compresores, sistemas hidráulicos, etc, con un determinado paquete de aditivos, no se debe mezclar con un equivalente en otra marca, porque pueden presentarse incompatibilidades entre los aditivos del uno y del otro; en casos como estos en donde se requiera mezclarlos, es requisito indispensable primero hacer las pruebas de compatibilidad respectivas, las cuales están basadas principalmente en las propiedades anti-espumante, método ASTM D892 y anti-emulsionante, método ASTM D1401. · En el campo automotriz esta situación de incompatibilidad puede ser aún más crítica, no porque los aceites de este tipo dentro del mismo nivel de calidad API y entre las diferentes marcas sean incompatibles, sino porque puede presentarse la situación de que cuando el automovilista desprevenido llega a una estación de servicio a que le completen el nivel del aceite del motor de su vehículo, el operario le puede adicionar uno de un nivel de calidad API inferior ó superior al utilizado dando lugar a posibles incompatibilidades que pueden traer como consecuencia problemas de desgaste prematuro en las diferentes partes del motor. · Nunca se le deben añadir aditivos a un aceite que se encuentra en servicio con el fin de "mejorarle" algunas de sus propiedades porque estos aditivos pueden ser incompatibles con los que el aceite ya tiene dando lugar a que el aceite resultante pierda una ó varias de sus propiedades como la resistencia a la formación de espuma, demulsibilidad, etc. Los aditivos únicamente se pueden mezclar con la base lubricante, de acuerdo con la formulación del aceite previamente establecida por el fabricante del aceite y sólo durante su proceso de producción.

· Los aditivos deben ser solubles en la base lubricante y el efecto que le confieren es específico para el aceite que se desea obtener; ó sea, que un aditivo que es efectivo en una base lubricante puede no serlo, al menos en el mismo grado en otra.

TIPOS DE ADITIVOS

En la tabla No 2 se especifican los principales aditivos que se utilizan en los aceites.

TABLA No2

TIPOS DE ADITIVOS

Tipo de aditivo Descripción

Mejoradores de Indice de

Viscosidad (IV)

Su función es mejorar la relación viscosidad-temperatura del aceite, ó sea que la viscosidad del aceite cambie poco con las variaciones en la temperatura de operación. Este efecto también se puede obtener mediante la super-refinación de la base lubricante ó por medio de procesos de síntesis de estructuras orgánicas específicas obteniendo los llamados aceites sintéticos.

Depresores del Punto de Fluidez

Se emplean en los aceites parafínicos con el fin de poderlos utilizar a temperaturas mucho más bajas que si se estuviera utilizando la base lubricante sola.

Inhibidores de la oxidación

Se utilizan para retardar la oxidación del aceite, aun cuando se esté utilizando una base lubricante apropiadamente refinada.

Inhibidores de la corrosión

Protegen los metales no ferrosos, susceptibles a la corrosión por la acción de ácidos presentes en el aceite, los cuales pueden tener su origen en los ácidos orgánicos generados por la oxidación del aceite y/ó por los ácidos

provenientes del proceso en el cual está involucrado el funcionamiento de la máquina.

Inhibidores de la herrumbre

Se emplean para proteger las superficies ferrosas (hierro y acero) contra la formación de óxidos, cuando están expuestas al aire húmedo ó al contacto con el agua.

Antiemulsionantes Se utilizan para separar el agua del aceite cuando este contaminante está presente en el aceite.

Mejoradores del poder detergente-

dispersante

Se utilizan para lavar los depósitos como barnices, lacas, gomas y lodos que se forman en la cámara de combustión en los motores Diesel y a gasolina cuando se quema el combustible.

Antiespumantes

Unen las burbujas de aire que se encuentran en suspensión en el aceite, produciendo puntos débiles en ellas lo que da lugar a que se revienten formando burbujas más grandes, las cuales suben más rápidamente a la superficie del aceite en el depósito liberando de esta manera el aire.

Antidesgaste

Se utilizan para reducir la fricción sólida y el desgaste adhesivo cuando se tienen condiciones de película límite en el momento que un mecanismo que va a estar sometido a condiciones de lubricación fluida arranca ó para.

Extrema Presión Se utilizan en la lubricación de mecanismos que trabajan bajo condiciones de lubricación EHL.

CONCLUSIONES

Los aditivos han permitido mejorar el nivel de desempeño de los aceites lubricantes logrando altas frecuencias entre cambios de aceite y reducir considerablemente el desgaste en los mecanismos lubricados. La mayor parte de los aceites utilizados en la actualidad contienen aditivos y los lubricantes

vegetales han mejorado algunas de sus propiedades físico-químicas como la resistencia a la oxidación y una menor volatilidad por la adición de aditivos a la base lubricante. Aunque los lubricantes sintéticos contienen menos aditivos, no obstante se les agregan, con lo cual se logra formular lubricantes de alto desempeño.

En la práctica, hasta donde sea posible, no es recomendable añadirle aditivos a un aceite que se encuentra en servicio por las incompatibilidades que se puedan presentar; en casos extremos cuando sea necesario hacerlo, antes de agregárselos es necesario hacerle las pruebas de compatibilidad ya que se puede afectar la propiedad que se desea mejorar en el aceite dando lugar al deterioro definitivo del aceite. -INGENIEROS DE LUBRICACIÓN LTDA-

INQUIETUDES DE NUESTROS SUSCRIPTORES

DETERIORO PREMATURO DEL ACEITE DE UN TRANSFORMADOR DE 400 Kva

Tenemos dudas de que un proveedor de aceites efectivamente si nos haya hecho el cambio de aceite (110 galones) en un transformador de 400 Kva, debido al prematuro deterioro del mismo en solo tres meses de trabajo y con una temperatura de operación de 90°C (el aceite en el transformador presenta un fuerte olor a aceite quemado). Es factible que analizando una muestra de aceite nuevo, del que se encuentra trabajando en el transformador, se pueda determinar si efectivamente el aceite corresponde al que se le solicitó al proveedor de los lubricantes ó si por el contrario se trata de otro aceite de inferior calidad ?

PLASDECOL, MEDELLÍN-COLOMBIA

Efectivamente es bastante raro que un aceite dieléctrico en solo tres meses se haya deteriorado, ya que estos aceites son formulados a partir de bases lubricantes que poseen una elevada resistencia a la oxidación, lo que les confiere una vida de servicio como mínimo de tres años trabajando en condiciones normales. En los aceites para transformadores hay dos tipos de aceite: los inhibidos ó sea los que contienen aditivos antioxidantes (Dibutil para Cresol) para condiciones de trabajo a altas temperaturas permitiendo prolongados periodos de operación sin cambio de aceite, como en el caso del transformador que ustedes especifican, en el cual la temperatura de operación es de 90°C, la cual acelera el proceso de oxidación, y los aceites no inhibidos que no contienen aditivos antioxidantes y se utilizan cuando las temperaturas son del orden de los 60°C. Es posible que el aceite que se está utilizando en el transformador de 400 Kva sea del tipo no inhibido cuando realmente se requiere un aceite con aditivos antioxidantes.

En la práctica es posible corroborar si el aceite que se le aplicó al transformador si corresponde al recomendado haciéndole un análisis de

infrarrojo a los dos aceites, si los dos espectros corresponden, se trata del mismo aceite, si no, los dos aceites son diferentes. Es importante hacerle al aceite que se encuentra un servicio un análisis del TAN (Numero Acido Total) ó AN (Numero Acido), método ASTM D664 para verificar si realmente está oxidado ó si está contaminado con partículas de carbón depositadas en el núcleo del transformador lo que hace necesario hacerle mantenimiento a este elemento. - INGENIEROS DE LUBRICACIÓN LTDA -