¿Qué son los lubricantes? fundamentos Contenido: ¿Qué son los lubricantes? ¿Cómo están formulados? Breve historia de los lubricantes. Clasificación según su formulación ¿Qué son los aceites Lubricantes? Los aceites lubricantes son mezclas de compuestos químicos creadas para realizar la lubricación de sistemas mecánicos con componentes móviles. Lubricación es la acción de minimizar la fricción y el desgaste entre dos piezas móviles de un sistema mecánico, para lo cual se colo ca entre las piezas móviles la sustancia lub ricante que impide que las piezas se toquen produciendo fuerzas de rozamiento. Etimológicamente la palabra lubricante significa "resbaladizo".
Importancia de la Lubricación Todo sistema mecánico con piezas móviles necesita lubricación. Los motores automotrices a gasolina o a diésel, las transmisiones automotrices, los tractores y equipos agrícolas, las máquinas para construcción y minería, las máquinas de los equipos industriales, las máquinas herramientas mecánicas, etc necesitan lubricación para minimizar el rozamiento y el desgaste de sus piezas móviles. Sin lubricación, la fricción entre las piezas móviles produciría altas fuerzas de rozamiento entre las piezas, elevadas temperaturas y desgastes intensivos, dañando el equipo en muy corto tiempo. En este sentido podemos decir que los lubricantes son la vida de los equipos. La ciencia que estudia la fricción y el desgaste entre componentes móviles y la acción de la lubricación se llama Tribología.
Película lubricante
¿Cómo se clasifican los aceites según su formulación? Inicialmente eran de origen natural y provenían de los animales y las plantas. Sus propiedades lubricantes estaban limitadas a las que les daba su misma naturaleza. A fines del siglo XIX, con la llegada de la era del petróleo y la producción de combustibles derivados como la gasolina y el diesel para la naciente industria automotriz, se inició también la producción de los aceites lubricantes minerales. Posteriormente, entre 1930 y 1940, se desarrollaron en laboratorios alemanes los primeros aceites sintéticos, comenzando con los trabajos del Doctor Hermann Zorn. Actualmente, el producto conocido como aceite lubricante, es una mezcla de los aceites bases (minerales, sintéticos o de ambos) a los cuales se agregan sustancias químicas conocidas com o aditivos. Los aditivos mejoran las capacidades lubricantes del producto, por ejemplo mejoran su resistencia al desgaste o su resistencia a la formación de espumas. Los Primeros Lubricantes Les presentamos a continuación un fragmento de un interesante video subido a Youtube, sobre las historia de los primeros lubricantes: las grasas animales y vegetales y el grafito, de la serie Maravillas Modernas del canal de la Historia.
Formulación de los Lubricantes modernos Un aceite lubricante se formula entonces como: Aceite lubricante = mezcla de aceites bases + aditivos Según la mezcla de aceites bases, los aceites l ubricantes se pueden clasificar en tres grupo s:
Mezclas de aceites minerales exclusivamente, los cuales provienen de la destilación fraccionada del petróleo y procesos de refinado. Se los denomina aceites convencionales. Aceites sintéticos, producidos en el laboratorio. Son de 3 a 8 veces más costosos de producir pero tienen propiedades lubricantes muy superiores a los aceites minerales. Comercialmente se los denomina Full Synthetic. Aceites semi-sintéticos que se producen mezclando bases de aceites minerales con bases sintéticas. Tienen un costo intermedio entre los aceite minerales y los completamente sintéticos (full Synthetic) y sus propiedades son mejores que los lubricantes de bases sintéticas. Se los denomina Semi Sintéticos o mezclas sintéticas (Synthetic Blender).
Propiedades lubricantes mejoradas por los aditivos Los aditivos que se adicionan a la mezcla de aceites bases para formar el lubricante, tienen el objetivo de mejorar las propiedades lubricantes del producto final. Entre los aditivos que se adicionan se tienen: 1…Aditivos anti-desgaste y para cargas de extrema presión EP Se usan en lubricantes para equipos que trabajan a altas presiones y temperaturas. Estos aditivos se forman de pequeñas cantidades de antimonio, molibdeno, arsénico, fósforo o combinaciones de ellos. Estos aditivos forman capas monomoleculares o polimoleculares que se adhieren en las superficies de las piezas móviles, manteniendo la separación entre las piezas del equipo. 2…Aditivos detergentes y dispersantes Se forman de alcalinos metálicos de calcio, bario, manganeso, zinc. La acción dispersante de estos aditivos impide que se aglomeren las partículas sólidas presentes en el aceite para formar partículas más grandes y depósitos de hollín u otros materiales.
La acción detergente evita que las partículas sólidas en el aceite se adhieran a las superficies lubricadas. Por ejemplo, en los motores de combustión interna evitan que las partículas de carbón en forma de hollín se adhieran a las superficies internas del motor y las mantienen en suspensión. 3…Aditivos anticorrosivos Son sustancias aditivas que protegen contra la corrosión a las superficies metálicas. Entre estas sustancias tenemos: el ditiofosfato de zinc, los ésteres del ácido estilfosfórico y los compuestos de fósforo, base arsénica o de bismuto. 4…Aditivos antiherrumbe Evitan la oxidación de las partes ferrosas de las máquinas en contacto con el aceite. 5…Aditivos que mejoran la viscosidad del aceite Son: ésteres del ácido polimetacrílico y soluciones de polímeros plásticos, que actúan aglomerándose al elevarse la temperatura, atenuando la natural disminución de la viscosidad del aceite en altas temperaturas. A bajas temperaturas las moléculas de estas sustancias se contraen ocupando poco volumen y se dispersan en el aceite en forma de minúsculas bolitas dotadas de una gran movilidad. Cuando se eleva la temperatura, las bolitas se agrupan y compactan aumentando la viscosidad de la mezcla. 6…Aditivos que mejoran la fluidez del aceite A pesar de los procesos para eliminar la parafina del aceite siempre queda algo de ella. El problema de los aceites con base de parafina es que esta se solidifica a bajas temperaturas. El aditivo absorbe los cristales de parafina para evitar que se aglomere y reduzca la fluidez del aceite permitiendo que el aceite lubricante presente buena fluidez a bajas temperaturas. 7…Aditivos que evitan la formación de espuma La mayoría de las piezas móviles, como los pistones de los motores o engranajes de los sistemas industriales producen agitación intensa del aceite, lo cual forma burbujas de aire en el aceite. Las burbujas aumentan la oxidación, producen puntos de contacto entre las superficies y perjudican los procesos hidráulicos. Estos aditivos minimizan las burbujas. 8…Aditivos demulsificantes Reducen la posibilidad de que el aceite forme emulsiones con el agua, es decir mantiene separados el agua y el aceite.
Clasificación de los aceites lubricantes
¿Qué es un aceite lubricante "sintético"? El juicio Mobil vs Castrol En la década de los 90 se dio un proceso judicial que redefinió muchos conceptos dentro del campo de los lubricantes.
Según la semántica de la palabra "sintético", en esa época, un lubricante sintético se preparaba en el laboratorio en base a reacciones químicas sin depender de bases obtenidas del petróleo. La empresa Castrol comercializó, en 1990, un producto lubricante Castrol Syntec, al cual su publicidad lo presentaba como un producto "sintético". Mobil Oil Corporation, una de las empresas líderes en la producción de aceites sintéticos, consideraba que el producto de Castrol no era sintético, porque usaba en su formulación bases obtenidas del petróleo por un proceso de hidrocraqueado. Castrol no usaba en su producto bases poli base olefinas (PAO) que constituyen más del 50% de los aceites lubricantes sintéticos más comunes. Mobil presentó su queja en la División Nacional de Publicidad (NAD) del Council of Better Business Bureau, por publicidad engañosa. En el juicio Mobil Oil Corporation argumentó, basado en el concepto de "sintético" que este tipo de lubricantes se construye en el laboratorio sin usar bases del petróleo. Para Castrol, sintético era todo producto que resultaba de una reacción química, una definición realmente bastante flexible. SAE y API no tenían una definición precisa de sintética, pues todos los lubricantes los definen por normas y cumplimiento de especificaciones. Quizás el argumento de más peso de Castrol fue que su producto cumplía prácticamente todas las especificaciones que cumplían los lubricantes sintéticos de la época a un precio mucho menor. Finalmente se sentenció que la palabra "sintético" era usada por los fabricantes de lubricantes casi como una palabra puramente comercial y que lo importante era el cumplimiento de los parámetros de calidad en un alto porcentaje. El Tribunal judicial dio finalmente la razón a Castrol, lo cual redefinió muchos conceptos en la industria. Muchos analistas de la industria opinaron que, debido a la sentencia, la palabra "sintético" quedaba definida con límites muy tenues y que se prestaba para realizar publicidad imprecisa y difusa de los productos. La industria redefinió conceptos y el concepto de lubricante sintético pasó a ser "full sintético" y los lubricantes que usan bases altamente refinadas del petróleo con bases hidrocraqueadas pasaron a ser lubricantes "semi sintéticos" o "mezclas sintéticas". Los aceites que usaban bases puramente del petróleo se conocen como aceites convencionales. ¿Hay diferencias de calidad? por supuesto, grandes diferencias. Los lubricantes full sintéticos basados en las bases PAO (polo alfa olefinas) resisten la oxidación mejor que las bases del petróleo hidrocraqueadas y rinden mejor a bajas temperaturas. Más aún con los lubricantes sintéticos basados en ésteres, de mayor calidad aún.
Tipos de Aceites por Grupos Para especificar con precisión de que tipo de lubricante estamos hablando se los ha clasificado en cinco grupos como se muestra en la siguiente tabla:
GRUPO TIPO I
bases de petróleo obtenidas por solventes
II
bases del petróleo hidrocraqueadas
III
Mezclas sintéticas y parafínadas refinadas
Indice Viscosidad
% Azufre
Saturados % peso
80-120
>0.03
<90
80 - 120
<0.03
>90
>120
<0.03
>90
IV
Bases full sintéticas
V
Lubricantes animales y vegetales
>140
0
>90
Demanda y Producción Mundial La demanda mundial de lubricantes sobrepasa ligeramente las 40'000.000 Toneladas/año. Solo Estados Unidos demanda más de 20 millones de Toneladas al año. Generalmente la demanda de lubricantes crece poco a poco de año a año pero el 2009 se dió una situación de crisis en el mercado mundial de los lubricantes y la demanda cayó un 8.4% en relación al año 2008, según el informe anual de Kline Company, la empresa analista del mercado mundial de los lubricantes. Sin embargo el 2010 se dio una ligera recuperación pues la demanda mundial aumentó un 6%. En cuanto a la producción Rusia es el mayor productor mundial de lubricantes, seguido cercanamente por Estados Unidos. A nivel de continentes, el bloque de países asiáticos tiene una producción importante de lubricantes. La producción de lubricantes del bloque de países latinoamericanos no es tan grande comparada con los grandes productores pero ha sido una producción creciente que se acerca a la producción de los países de Europa (sacando a Rusia)
Producción en barriles por día
