Aditivos lubricantes: una guía práctica

Los profesionales de la lubricación a menudo se familiarizan con la viscosidad del aceite base de sus lubricantes. Después de todo, la viscosidad es la propiedad más importante de un aceite base.

Las líneas de base para los aceites entrantes se establecen y la salud del lubricante se monitorea basándose únicamente en la viscosidad. Sin embargo, los lubricantes son más que solo viscosidad. Es fundamental comprender el papel de los aditivos y sus funciones dentro del lubricante.

Los aditivos lubricantes son compuestos orgánicos o inorgánicos disueltos o suspendidos como sólidos en aceite. Por lo general, oscilan entre el 0,1 y el 30 por ciento del volumen de aceite, según la máquina.

Los aditivos tienen tres funciones básicas:

  • Mejore las propiedades del aceite base existente con antioxidantes, inhibidores de corrosión, agentes antiespumantes y agentes desemulsionantes.
  • Suprime las propiedades indeseables del aceite base con depresores del punto de fluidez y mejoradores del índice de viscosidad (VI) .
  • Aporta nuevas propiedades a los aceites base con aditivos, detergentes, desactivadores de metales y agentes de pegajosidad de extrema presión (EP).

Aditivos polares

La polaridad aditiva se define como la atracción direccional natural de moléculas aditivas hacia otros materiales polares en contacto con el aceite. En términos simples, es cualquier cosa que el agua se disuelva o se disuelva en agua.

Una esponja, una superficie de metal, tierra, agua y pulpa de madera son todos polares. Las cosas que no son polares incluyen cera, teflón, base mineral, lomo de pato y repelentes de agua.

Es importante tener en cuenta que los aditivos también son un sacrificio. Una vez que se han ido, se han ido. Piense en el entorno en el que trabaja, los productos que produce y los tipos de contaminantes,

que están a tu alrededor a diario. Si está permitiendo que entren en su sistema contaminantes que atraen a los aditivos, como suciedad, sílice y agua, los aditivos se adherirán a los contaminantes y se asentarán en el fondo o se filtrarán y agotarán su paquete de aditivos.

Mecanismos polares

Hay algunos mecanismos polares, como la envoltura de partículas, la emulsión de agua y la humectación de metales que son dignos de discusión.

La envoltura de partículas significa que el aditivo se adherirá a la superficie de la partícula y la envolverá. Estos aditivos son desactivadores de metales, detergentes y dispersantes. Se utilizan para peptizar (dispersar) partículas de hollín con el fin de prevenir la aglomeración, sedimentación y depósitos, especialmente a temperaturas bajas o moderadas.

Generalmente verá esto en un motor. Ofrece una buena razón para reparar y eliminar cualquier problema tan pronto como se detecte a través de una pizarra de prueba de análisis de aceite adecuada .

Demasiado de una cosa buena

Cuando se utilizan aditivos de aceite, más no siempre es mejor. A medida que se mezcla más aditivo con el aceite, a veces no se obtienen más beneficios y, en ocasiones, el rendimiento se deteriora. En otros casos, el rendimiento del aditivo no mejora, pero la duración del servicio sí mejora.

Además, aumentar el porcentaje de un determinado aditivo puede mejorar una propiedad de un aceite y, al mismo tiempo, degradar otra. Cuando las concentraciones especificadas de aditivos se desequilibran, la calidad general del aceite también puede verse afectada.

Algunos aditivos compiten entre sí por el mismo espacio en una superficie metálica. Si se agrega una alta concentración de un agente antidesgaste al aceite, el inhibidor de corrosión puede volverse menos efectivo. El resultado puede ser un aumento de los problemas relacionados con la corrosión.

La emulsión de agua ocurre cuando la cabeza polar del aditivo se adhiere a una microgotita de humedad. Estos tipos de aditivos son agentes emulsionantes. Considere esto la próxima vez que observe agua en un depósito.

Si bien es importante eliminar el agua, determinar dónde ingresó el agua al sistema y repararlo utilizando un enfoque de mantenimiento de causa raíz, también debe tener en cuenta que el paquete de aditivos se ha visto afectado. En términos de lubricación, esto se conoce como agotamiento de aditivos. Un informe de análisis de aceite adecuado puede determinar la salud de los aditivos que quedan en el lubricante.

La humectación de metales ocurre cuando los aditivos se anclan a las superficies metálicas, que es lo que se supone que deben hacer. Se fijan al interior de la carcasa del engranaje, los dientes del engranaje, los cojinetes, los ejes, etc.

Los aditivos que realizan esta función son inhibidores de herrumbre, aditivos antidesgaste (AW) y EP, agentes de lubricación e inhibidores de corrosión.

Los aditivos AW funcionan específicamente para proteger las superficies metálicas durante las condiciones de contorno. Forman una película dúctil, similar a la ceniza, a temperaturas de contacto moderadas a altas (150 a 230 grados F).

En condiciones de contorno, la película AW se corta en lugar del material de la superficie.

Un aditivo antidesgaste común es el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP). Reduce el riesgo de contacto de metal con metal, que puede provocar un aumento del calor, provocar oxidación y afectar negativamente la resistencia de la película .

Ya sea que mejoren, supriman o impartan nuevas propiedades al aceite base , los aditivos desempeñan un papel importante en la lubricación de la maquinaria. Recuerde, cuando los aditivos se acaban, desaparecen, así que no olvide revisar su paquete de aditivos.

Tipos de aditivos lubricantes

Hay muchos tipos de aditivos químicos mezclados con aceites base para mejorar las propiedades del aceite base, para suprimir algunas propiedades indeseables del aceite base y posiblemente para impartir algunas propiedades nuevas.

Los aditivos constituyen típicamente alrededor de 0,1 a 30 por ciento del aceite lubricante terminado, dependiendo de la aplicación objetivo del lubricante.

Los aditivos lubricantes son productos químicos costosos y crear la mezcla o formulación adecuada de aditivos es una ciencia muy complicada. Es la elección de los aditivos lo que diferencia un aceite de turbina (R&O) de un aceite hidráulico , un aceite para engranajes y un aceite de motor .

Hay muchos aditivos lubricantes disponibles y se seleccionan para su uso en función de su capacidad para realizar la función prevista. También se eligen por su capacidad para mezclarse fácilmente con los aceites base seleccionados, para ser compatibles con otros aditivos en la formulación y ser rentables.

Algunos aditivos realizan su función dentro del cuerpo del aceite (p. Ej., Antioxidantes), mientras que otros realizan su trabajo en la superficie del metal (p. Ej., Aditivos antidesgaste e inhibidores de óxido).

Aditivos lubricantes convencionales

Estos incluyen los siguientes tipos generales de aditivos:

Antioxidantes

La oxidación es el ataque general de los componentes más débiles del aceite base por el oxígeno del aire. Ocurre a todas las temperaturas todo el tiempo, pero se acelera a temperaturas más altas y por la presencia de agua, metales de desgaste y otros contaminantes.

En última instancia, hace que se formen ácidos (que producen corrosión) y lodos (que provocan depósitos en la superficie y un aumento de la viscosidad). Los inhibidores de oxidación, como también se les llama, se utilizan para prolongar la vida útil del aceite.

Son aditivos de sacrificio que se consumen en el desempeño de su función de retrasar el inicio de la oxidación, protegiendo así el aceite base. Están presentes en casi todos los aceites y grasas lubricantes.

Inhibidores de herrumbre y corrosión

Estos aditivos reducen o eliminan el óxido y la corrosión internos al neutralizar los ácidos y formar una barrera protectora química para repeler la humedad de las superficies metálicas.

Algunos de estos inhibidores son específicos para proteger ciertos metales. Por lo tanto, un aceite puede contener varios inhibidores de corrosión. Nuevamente, son comunes en casi todos los aceites y grasas. Los desactivadores de metales son otra forma de inhibidor de corrosión.

Mejoradores del índice de viscosidad

Los mejoradores del índice de viscosidad son aditivos poliméricos muy grandes que evitan parcialmente que el aceite se adelgace (pierda viscosidad) a medida que aumenta la temperatura. Estos aditivos se utilizan ampliamente al mezclar aceites de motor multigrado como SAE 5W-30 o SAE 15W-40.

También son responsables de un mejor flujo de aceite a bajas temperaturas, lo que reduce el desgaste y mejora la economía de combustible. Además, los mejoradores de VI se utilizan para lograr aceites hidráulicos y de engranajes de alto VI para mejorar el arranque y la lubricación a bajas temperaturas.

Para visualizar cómo funciona un aditivo mejorador de VI, piense en el mejorador de VI como un pulpo o resorte helicoidal que permanece enrollado en una bola a bajas temperaturas y tiene muy poco efecto en la viscosidad del aceite .

Luego, a medida que aumenta la temperatura, el aditivo (o pulpo) expande o extiende sus brazos (haciéndolo más grande) y evita que el aceite se diluya demasiado a altas temperaturas.

Los mejoradores de VI tienen un par de características negativas. Los aditivos son polímeros grandes (de alto peso molecular), lo que los hace susceptibles de ser picados o cortados en trozos pequeños por los componentes de la máquina (fuerzas de cizallamiento). Los engranajes son notoriamente duros con los aditivos mejoradores de VI.

El cizallamiento permanente del aditivo mejorador de IV puede causar pérdidas significativas de viscosidad, que pueden detectarse con análisis de aceite . Una segunda forma de pérdida de viscosidad ocurre debido a las altas fuerzas de cizallamiento en la zona de carga de las superficies de fricción (por ejemplo, en los cojinetes de deslizamiento ).

Se cree que el aditivo mejorador de IV pierde su forma u orientación uniforme y, por lo tanto, pierde algo de su capacidad espesante.

La viscosidad del aceite cae temporalmente dentro de la zona de carga y luego recupera su viscosidad normal después de salir de la zona de carga. Esta característica realmente ayuda a reducir el consumo de combustible.

Hay varios tipos diferentes de mejoradores de IV (los copolímeros de olefinas son comunes). Los mejoradores de VI de alta calidad son menos susceptibles a la pérdida por cizallamiento permanente que los mejoradores de VI de baja calidad y bajo costo.

Agentes antidesgaste (AW)

Estos aditivos se utilizan normalmente para proteger las piezas de la máquina del desgaste y la pérdida de metal durante las condiciones de lubricación límite. Son aditivos polares que se adhieren a superficies metálicas por fricción.

Reaccionan químicamente con las superficies metálicas cuando se produce el contacto de metal con metal en condiciones de lubricación mixta y límite.

Se activan por el calor del contacto para formar una película que minimiza el desgaste. También ayudan a proteger el aceite base de la oxidación y el metal del daño causado por ácidos corrosivos.

Estos aditivos se “gastan” al realizar su función, después de lo cual aumentará el daño por desgaste del adhesivo. Por lo general, son compuestos de fósforo, siendo el más común el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP).

Existen diferentes versiones de ZDDP, algunas diseñadas para aplicaciones hidráulicas y otras para las temperaturas más altas que se encuentran en los aceites de motor. El ZDDP también tiene algunas propiedades antioxidantes e inhibidoras de la corrosión. Además, se utilizan otros tipos de productos químicos a base de fósforo para la protección antidesgaste (por ejemplo, TCP).

Aditivos de extrema presión (EP)

Estos aditivos son químicamente más agresivos que los aditivos AW. Reaccionan químicamente con las superficies de metal (hierro) para formar una película superficial de sacrificio que evita la soldadura y el agarrotamiento de las asperezas opuestas causadas por el contacto metal con metal (desgaste adhesivo).

Se activan a altas cargas y por las altas temperaturas de contacto que se crean. Por lo general, se utilizan en aceites para engranajes y dan a esos aceites ese olor fuerte y único a azufre. Estos aditivos suelen contener compuestos de azufre y fósforo (y ocasionalmente compuestos de boro).

Pueden ser corrosivos para los metales amarillos, especialmente a temperaturas más altas y, por lo tanto, no deben usarse en engranajes helicoidales y aplicaciones similares donde se usan metales a base de cobre. Existen algunos aditivos EP a base de cloro, pero rara vez se utilizan debido a problemas de corrosión.

Los aditivos antidesgaste y los agentes de extrema presión forman un gran grupo de aditivos químicos que cumplen su función de proteger las superficies metálicas durante la lubricación límite formando una película protectora o barrera sobre las superficies de desgaste.

Mientras se mantenga la película de aceite hidrodinámico o elastohidrodinámico entre las superficies metálicas, no se producirá lubricación límite y estos aditivos de lubricación límite no serán necesarios para realizar su función.

Cuando la película de aceite se rompe y el contacto de aspereza se realiza bajo cargas elevadas o altas temperaturas, estos aditivos de lubricación límite protegen las superficies de desgaste.

Detergentes

Los detergentes realizan dos funciones. Ayudan a mantener los componentes metálicos calientes libres de depósitos (limpios) y neutralizan los ácidos que se forman en el aceite. Los detergentes se utilizan principalmente en aceites de motor y son de naturaleza alcalina o básica.

Forman la base de la reserva de alcalinidad de los aceites de motor, que se conoce como el número base (BN). Por lo general, son materiales de la química del calcio y el magnesio. Los detergentes a base de bario se usaban en el pasado, pero rara vez se usan ahora.

Dado que estos compuestos metálicos dejan un depósito de cenizas cuando se quema el aceite, pueden causar la formación de residuos no deseados en aplicaciones de alta temperatura. Debido a esta preocupación por las cenizas, muchos OEM están especificando aceites con bajo contenido de cenizas para equipos que operan a altas temperaturas. Normalmente se usa un aditivo detergente junto con un aditivo dispersante.

Dispersantes

Los dispersantes se encuentran principalmente en el aceite de motor con detergentes para ayudar a mantener los motores limpios y libres de depósitos. La función principal de los dispersantes es mantener las partículas de hollín del motor diesel finamente dispersas o suspendidas en el aceite (menos de 1 micrón de tamaño).

El objetivo es mantener el contaminante suspendido y no permitir que se aglomere en el aceite para que minimice los daños y pueda salir del motor durante un cambio de aceite. Los dispersantes son generalmente orgánicos y sin cenizas. Como tales, no son fácilmente detectables con el análisis de aceite convencional.

La combinación de aditivos detergentes / dispersantes permite neutralizar más compuestos ácidos y que más partículas contaminantes permanezcan suspendidas. A medida que estos aditivos realizan sus funciones de neutralizar ácidos y suspender contaminantes, eventualmente excederán su capacidad, lo que requerirá un cambio de aceite.

Agentes antiespumantes

Los productos químicos de este grupo de aditivos poseen una tensión interfacial baja, lo que debilita la pared de la burbuja de aceite y permite que las burbujas de espuma estallen más fácilmente. Tienen un efecto indirecto sobre la oxidación al reducir la cantidad de contacto aire-aceite.

Algunos de estos aditivos son materiales de silicona insolubles en aceite que no se disuelven sino que se dispersan finamente en el aceite lubricante. Generalmente se requieren concentraciones muy bajas. Si se agrega demasiado aditivo antiespumante, puede tener un efecto inverso y promover más espuma y arrastre de aire.

Modificadores de fricción

Los modificadores de fricción se utilizan típicamente en aceites de motor y fluidos de transmisión automática para alterar la fricción entre el motor y los componentes de la transmisión. En los motores, el énfasis está en reducir la fricción para mejorar el ahorro de combustible.

En las transmisiones, la atención se centra en mejorar el acoplamiento de los materiales del embrague. Los modificadores de fricción pueden considerarse aditivos antidesgaste para cargas más bajas que no se activan con las temperaturas de contacto.

Depresores del punto de fluidez

El punto de fluidez de un aceite es aproximadamente la temperatura más baja a la que un aceite permanecerá fluido. Los cristales de cera que se forman en los aceites minerales parafínicos cristalizan (se vuelven sólidos) a bajas temperaturas. Los cristales sólidos forman una red de celosía que inhibe el flujo del aceite líquido restante.

Los aditivos de este grupo reducen el tamaño de los cristales de cera en el aceite y su interacción entre sí, permitiendo que el aceite siga fluyendo a bajas temperaturas.

Demulsificantes

Los aditivos desmulsionantes evitan la formación de una mezcla estable de aceite y agua o una emulsión al cambiar la tensión interfacial del aceite para que el agua se coaleszca y se separe más fácilmente del aceite. Ésta es una característica importante de los lubricantes expuestos al vapor o al agua, de modo que el agua libre puede asentarse y drenarse fácilmente en un depósito.

Emulsionantes

Los emulsionantes se utilizan en fluidos para trabajar metales a base de aceite y agua y en fluidos resistentes al fuego para ayudar a crear una emulsión estable de aceite y agua. El aditivo emulsionante se puede considerar como un pegamento que une el aceite y el agua, porque normalmente les gustaría separarse entre sí debido a la tensión interfacial y las diferencias en la gravedad específica.

Biocidas

A menudo se agregan biocidas a los lubricantes a base de agua para controlar el crecimiento de bacterias.

Tackifiers

Los adhesivos son materiales fibrosos que se utilizan en algunos aceites y grasas para evitar que el lubricante se desprenda de la superficie metálica durante el movimiento de rotación.

Para que sean aceptables tanto para los mezcladores como para los usuarios finales, los aditivos deben poder manipularse en equipos de mezcla convencionales, ser estables durante el almacenamiento, estar libres de olores desagradables y no ser tóxicos según las normas industriales normales.

Dado que muchos son materiales muy viscosos, generalmente se venden al formulador de aceite como soluciones concentradas en un portador de aceite base.

Un par de puntos clave sobre los aditivos:
más aditivo no siempre es mejor.   El viejo dicho, “Si un poquito de algo es bueno, entonces más de lo mismo es mejor”, no es necesariamente cierto cuando se utilizan aditivos de aceite.

A medida que se mezcla más aditivo con el aceite, a veces no se obtienen más beneficios y, en ocasiones, el rendimiento se deteriora. En otros casos, el rendimiento del aditivo no mejora, pero la duración del servicio sí mejora.

Aumentar el porcentaje de un determinado aditivo puede mejorar una propiedad de un aceite y, al mismo tiempo, degradar otra. Cuando las concentraciones especificadas de aditivos se desequilibran, la calidad general del aceite puede verse afectada.

Algunos aditivos compiten entre sí por el mismo espacio en una superficie metálica. Si se agrega una alta concentración de un agente antidesgaste al aceite, el inhibidor de corrosión puede volverse menos efectivo. El resultado puede ser un aumento de los problemas relacionados con la corrosión.

Cómo se agotan los aditivos del aceite

Es muy importante entender que la mayoría de estos aditivos se consumen y se agotan por:

  1. ” Descomposición ” o ruptura,
  2. ” Adsorción ” en superficies de metal, partículas y agua, y
  3. “ Separación ” por sedimentación o filtración.

Los mecanismos de adsorción y separación implican transferencia de masa o movimiento físico del aditivo.

Para muchos aditivos, cuanto más tiempo permanece el aceite en servicio, menos eficaz es el paquete de aditivos restante para proteger el equipo.

Cuando el paquete de aditivos se debilita, la viscosidad aumenta, comienza a formarse lodo, los ácidos corrosivos comienzan a atacar los cojinetes y las superficies metálicas y / o el desgaste comienza a aumentar. Si se utilizan aceites de baja calidad, el punto en el que comienzan estos problemas ocurrirá mucho antes.

Es por estas razones que siempre se deben seleccionar lubricantes de alta calidad que cumplan con las especificaciones de la industria correctas (por ejemplo, clasificaciones de servicio de motor API). La siguiente tabla se puede utilizar como guía para una comprensión más profunda de los tipos de aditivos y sus funciones en las formulaciones de aceite de motor.

Aditivos de mercado secundario y acondicionadores de aceite complementarios

Hay cientos de aditivos químicos y acondicionadores lubricantes suplementarios disponibles. En determinadas aplicaciones o industrias especializadas, estos aditivos pueden tener un lugar en la mejora de la lubricación.

Sin embargo, algunos fabricantes de lubricantes suplementarios harán afirmaciones sobre sus productos que son exageradas y / o no probadas, o no mencionan un efecto secundario negativo que el aditivo puede causar.

Tenga mucho cuidado en la selección y aplicación de estos productos, o mejor aún, evite su uso. Si desea un aceite mejor, compre un aceite mejor en primer lugar y deje la química a las personas que saben lo que están haciendo.

A menudo, las garantías del aceite y del equipo se anulan con el uso de aditivos de posventa porque la formulación final nunca ha sido probada ni aprobada. El comprador tenga cuidado.

Al considerar el uso de un aditivo posventa para resolver un problema, es aconsejable recordar las siguientes reglas:

Regla n. ° 1
Un lubricante inferior no se puede convertir en un producto premium simplemente con la inclusión de un aditivo.  No es lógico comprar un aceite terminado de mala calidad e intentar superar sus malas cualidades lubricantes con algún aditivo especial.

Regla n. ° 2
Se puede engañar a algunas pruebas de laboratorio para que den un resultado positivo.  Algunos aditivos pueden engañar a una prueba determinada para que proporcione un resultado positivo. A menudo, se realizan múltiples pruebas de oxidación y desgaste para obtener una mejor indicación del rendimiento de un aditivo. Luego se realizan las pruebas de campo reales.

REGLA # 3 Los
aceites base solo pueden disolver (transportar) una cierta cantidad de aditivo.  
Como resultado, la adición de un aditivo suplementario a un aceite que tiene un bajo nivel de solubilidad o que ya está saturado con el aditivo puede significar simplemente que el aditivo se asentará en la solución y permanecerá en el fondo del cárter o sumidero. Es posible que el aditivo nunca lleve a cabo la función pretendida o pretendida.

Si opta por utilizar un aditivo posventa, antes de agregar cualquier aditivo complementario o acondicionador de aceite a un sistema lubricado, tome las siguientes precauciones:

  1. Determine si existe un problema de lubricación real. Por ejemplo, un problema de contaminación del aceite suele estar relacionado con un mantenimiento deficiente o una filtración inadecuada y no necesariamente una lubricación deficiente o un aceite de mala calidad.
  2. Elija el aditivo complementario o acondicionador de aceite adecuado. Esto significa tomarse el tiempo para investigar la composición y compatibilidad de los distintos productos en el mercado.
  3. Insista en que se pongan a disposición datos fácticos de pruebas de campo que respalden las afirmaciones hechas con respecto a la eficacia del producto.
  4. Consulte con un laboratorio de análisis de aceite independiente y de buena reputación. Analice el aceite existente al menos dos veces antes de agregar un aditivo suplementario. Esto establecerá un punto de referencia.
  5. Después de agregar el aditivo o acondicionador especial, siga analizando el aceite con regularidad. Solo a través de este método de comparación se pueden obtener datos objetivos sobre la eficacia del aditivo.

Existe una gran controversia en torno a la aplicación de aditivos suplementarios. Sin embargo, es cierto que ciertos aditivos lubricantes suplementarios reducirán o eliminarán la fricción en algunas aplicaciones, tales como formas de máquinas herramienta, transmisiones de engranajes de presión extrema y ciertas aplicaciones de sistemas hidráulicos de alta presión.

COMPARTE EL ARTÍCULO

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
Abrir el chat
¿ Necesitas Ayuda?
Hola
¿En que podemos ayudarte?