Fundamentos de la Lubricación Industrial: Regímenes, Propiedades y Clasificación de Lubricantes

Introducción a la Lubricación y el Rozamiento

El propósito de la lubricación es interponer una película de un material cizallable entre órganos con movimiento relativo. El material cizallable es el lubricante.

Si las dos superficies se separan por un lubricante, el rozamiento será de tipo fluido o húmedo. Si no existe ninguna sustancia intermedia, será un rozamiento sólido o seco.

Funciones Esenciales de los Lubricantes

• Proteger contra el desgaste, la corrosión y la oxidación.
• Contribuir a la estanqueidad.
• Contribuir a la refrigeración.
• Facilitar la evacuación de impurezas.

Tipos de Engrase

• Engrase perfecto: Aquel en el que las dos superficies en contacto se separan por una película de lubricante, de manera que los cuerpos no se toquen en ningún punto.
• Engrase imperfecto: Si existen zonas en las que se produce contacto sólido y en otras contacto fluido (también conocido como lubricación mixta).
• Engrase seco: Si la película de lubricante desaparece por completo.

Regímenes de Lubricación

Lubricación Hidrostática

La capa de lubricante se garantiza gracias al suministro de presión externa que se encarga de mantener las superficies separadas. Por ejemplo, en el arranque de varias máquinas.

Tipos de Cojinetes Hidrostáticos

• Caudal constante
• Presión constante

Lubricación Hidrodinámica

Se produce cuando al girar el eje arrastra el aceite, creando zonas de sobrepresión y depresión. Se crea una cuña hidrodinámica que separa las superficies. Depende de:

• Viscosidad del lubricante.
• Velocidad en el movimiento relativo entre elementos.
• Huelgo radial.
• Carga radial del eje.

Lubricación Elastohidrodinámica (EHL)

Se genera en los contactos altamente cargados. El espesor mínimo depende de la viscosidad.

Tipos de Contactos EHL

• Lineales (ejemplo: engranajes)
• Puntuales (ejemplo: rodamientos de bolas)

Consecuencias de las Cargas Elevadas

• Aumento de la viscosidad del aceite.
• Deformaciones elásticas en los cuerpos.

Lubricación Mixta y Límite

Si aumenta la presión, la película disminuye y se produce contacto metal-metal. Esto da lugar a la lubricación mixta. Cuando la película es extremadamente delgada y la protección depende de aditivos químicos, se habla de lubricación límite.

Lubricación Sólida

Se produce cuando las condiciones operativas impiden el uso de lubricantes líquidos o pastosos. Ocurre en situaciones de:

• Temperaturas elevadas.
• Acceso difícil del lubricante líquido.
• Cargas extremas con vibraciones.
• Presencia de gases, disolventes, ácidos, etc.

Propiedades Físicas y Químicas de los Lubricantes

Viscosidad

La viscosidad es la propiedad más importante de un lubricante, ya que define su resistencia al flujo.

Tipos de Viscosidad

• Viscosidad dinámica.
• Viscosidad cinemática.

Relación de la Viscosidad con la Temperatura

Un aumento de la temperatura en un líquido provoca una disminución de la viscosidad. En los gases, produce un aumento de la misma, ya que con el calentamiento crece el movimiento de las moléculas.

Clasificación SAE de Viscosidades

Es una clasificación estandarizada de los aceites, principalmente utilizada en la industria automotriz.

Índice de Viscosidad (IV)

Mide la mayor o menor variación sufrida por la viscosidad de un aceite al modificar su temperatura. Para definir un índice de viscosidad se suelen comparar sus respectivas viscosidades a dos temperaturas distintas.

Aceites Multigrado

Tienen un índice de viscosidad muy elevado y una viscosidad muy estable con la temperatura. Esto se consigue gracias a los aditivos espesantes que incorporan a una base de un aceite muy ligero.

Variación de la Viscosidad con la Presión

El aumento de la presión ocasiona una mínima disminución del volumen, lo que hace aumentar la viscosidad debido a la mayor interacción entre las moléculas.

Untuosidad

Es la propiedad por la cual el lubricante se adhiere a las superficies a lubricar, formando una película de aceite residual.

Otras Propiedades Clave

• Punto de congelación: Temperatura mínima a la que el lubricante fluye.
• Punto de inflamación: Temperatura a la cual los vapores del lubricante se encienden brevemente al contacto con una llama.
• TBN (Total Base Number): Cantidad total de base (reserva alcalina) que posee el aceite para neutralizar los ácidos formados durante la operación.

Clasificación General de Lubricantes

• Lubricantes gaseosos (ejemplo: aire).
• Lubricantes líquidos (principalmente aceites).
• Lubricantes pastosos (grasas).
• Lubricantes sólidos (ejemplo: grafito, teflón, disulfuro de molibdeno).

Las Grasas Lubricantes

Composición y Aditivos

La grasa es un compuesto viscoplástico obtenido por espesamiento de aceites minerales mediante la aportación de jabón (espesante). Como en los aceites, también encontramos aditivos como:

• Antioxidantes.
• Anticorrosivos.
• De extrema presión (EP).

Ventajas y Desventajas de las Grasas

Ventajas

• Mayor adherencia y consistencia.
• Ideales para trabajos muy nocivos.
• Útiles cuando el punto de lubricación es de difícil acceso.

Inconvenientes

• Extraordinaria sensibilidad al exceso de calor.
• La acción refrigerante del lubricante se pierde por completo.

Propiedades de las Grasas

Punto de Fusión

Temperatura a la cual empieza a formarse un menisco convexo en la punta de un tubo (indicador de la estabilidad del espesante).

Punto de Gota

Momento en que la grasa se licúa al calentarla, indicando la temperatura máxima de servicio.

Consistencia (Penetración)

Indica el grado de deformación que es capaz de resistir una grasa bajo la aplicación de una fuerza. Se mide típicamente mediante la escala NLGI.

Tipos de Grasas (Según Espesante)

• Cálcicos.
• Alumínicos.
• Sódicos.
• Líticos (los más comunes).
• Báricos.