Lubricación y engrasado: funcionamiento

La lubricación es un proceso mediante el cual se reduce la fricción entre dos partes móviles introduciendo un fluido para separar las dos superficies de contacto. El término "engrasado" se utiliza cuando se utiliza grasa como base lubricante.

¿Cuáles son las funciones de la lubricación?

Gracias a la lubricación, se realizan varias funciones:

  • Reducir la fricción (fricción o deformación),
  • Reducir el desgaste de las piezas,
  • Absorber/mitigar choques,
  • Reducir/controlar la temperatura,
  • Proteger de la corrosión,
  • Aislar los componentes de la contaminación,
  • Limpiar/eliminar los contaminantes.

¿Cuáles son los tipos y características de los lubricantes existentes?

La lubricación permite reducir la fricción entre las partes móviles y reducir la resistencia pasiva de las partes fijas. Los lubricantes obtienen refinando fracciones pesadas de petróleo crudo (partes de petróleo refinado que no se utilizan para gasolina/aceite/hidrocarburos de tipo queroseno). Los lubricantes pueden ser fluidos o líquidos (aceites), sólidos (grasas, gel de silicona) o sólidos (teflón, grafito).

Las características y prestaciones difieren de un lubricante a otro, pero hay que saber que todos tienen el mismo componente principal llamado "base lubricante", que representa del 75 al 85% del lubricante y que puede ser de origen mineral o sintético.

Las bases lubricantes

Existen dos tipos de bases lubricantes:

Las bases minerales están hechas a base de petróleo crudo. Estas son las bases más utilizadas, tanto en aplicaciones industriales como automóviles. Se obtienen a partir de mezclas de hidrocarburos que han sufrido numerosas operaciones de refinado.

Las bases de síntesis se obtienen por reacción química de varios componentes. Para formular lubricantes se utilizan dos tipos de productos: hidrocarburos sintéticos y ésteres. Estos productos tienen una viscosidad notablemente estable, cualquiera que sea la temperatura. Esta propiedad es una de las principales ventajas de las bases minerales que requieren añadir mejoradores de viscosidad en grandes cantidades. También son más resistentes a la oxidación, lo que se traduce en una mayor longevidad del aceite, permitiendo intervalos más largos entre dos cambios. Cabe subrayar que existen aceites "semisintéticos", que se obtienen a partir de una mezcla de las dos bases anteriores (generalmente 20 a 30% de aceite sintético y 70 a 80% de aceite mineral).

Los aceites

Los aceites se componen de una base lubricante y de aditivos.

Los aceites terminados incluyen entre un 15% y un 25% de aditivos, por dos razones:

  • Para reforzar ciertas propiedades del aceite base
  • Para dotar al aceite base de propiedades que no posee de forma natural.

Mejoradores de viscosidad: permiten que el aceite, caliente o frío, sea suficientemente fluido para evitar el contacto con las partes móviles. Son polímeros introducidos en una base de lubricación. Un aceite que contiene estos aditivos se llama aceite multigrado. Los polímeros de cadena larga se contraen a bajas temperaturas y, por lo tanto, ofrecen poca resistencia al movimiento de las moléculas de aceite pero, a altas temperaturas, se desenrollan y se oponen a la fluidificación de la mezcla.

Aditivos antidesgaste: refuerzan la acción antidesgaste que ejerce un lubricante frente a los órganos que lubrica. Actúan formando una película protectora reaccionando directamente, o a través de su producto de reacción con superficies metálicas.

Aditivos antioxidantes: ralentizan los fenómenos de oxidación del lubricante y contribuyen a espaciar los cambios de aceite gracias a una mayor resistencia a las altas temperaturas.

Aditivos detergentes: permiten evitar la formación de barniz o depósitos en las partes más calientes del motor como la garganta del segmento. Ejercen una acción detergente, especialmente en el interior de los motores, donde evitan que los compuestos oxidados o los residuos carbonosos de la combustión formen gomas o depósitos en las superficies metálicas. Los aditivos más recientes son polímeros de compuestos nitrogenados básicos que no dejan cenizas. Se tiene que utilizar aceites detergentes con precaución en los motores más antiguos, ya que su capacidad para limpiar los depósitos ya sedimentados en los cárteres (calamina por ejemplo) puede provocar la obstrucción de los canales de circulación del lubricante.

Aditivos dispersantes: permiten mantener en suspensión todas las impurezas sólidas formadas durante el funcionamiento del motor: no quemadas, gomas, lodos, hollín, depósitos limpiados por detergentes. Evitan que los residuos sólidos se adhieran entre sí y, por lo tanto, limitan el riesgo de que se formen depósitos (lodos) en las partes frías del motor (en particular, en los cárteres).

Aditivos dispersantes: permiten mantener en suspensión todas las impurezas sólidas formadas durante el funcionamiento del motor: residuos no quemados, gomas, aguas residuales, hollín, depósitos limpiados por detergentes. Evitan que los residuos sólidos se adhieran entre sí y, por lo tanto, limitan el riesgo de que se formen depósitos (lodo de aceite decandato) en las partes frías del motor (en particular, en los cárteres).

Aditivos de basicidad: neutralizan los residuos ácidos de la combustión de combustibles, principalmente en motores diesel, gradualmente durante su formación.

Aditivos anticorrosivos: evitan el ataque de metales ferrosos, debido a la acción combinada de agua, oxígeno del aire y ciertos óxidos formados durante la combustión. Forman una película protectora o una pasividad de la superficie a proteger.

Aditivos anticongelantes: permiten al lubricante mantener una buena fluidez a bajas temperaturas (de -10°C a -45°C).

Aditivos antiespumantes: el espumado del aceite se puede explicar por la presencia de otros aditivos (los aditivos detergentes actúan en el aceite como el jabón en el agua: limpian el motor pero tienden a espumar) o al diseño del circuito de lubricación que provoca turbulencias cuando el lubricante fluye, facilitando así la mezcla aire-aceite y la formación de burbujas. El propósito de estos aditivos es restringir la dispersión de un gran volumen de aire en el aceite.

Aditivos de alta presión: el objetivo de estos aditivos es reducir los pares de fricción y, por lo tanto, ahorrar energía y proteger las superficies de cargas pesadas. Proporcionan al lubricante propiedades de deslizamiento específicas, en particular para los componentes equipados con engranajes o forros de fricción que trabajan en aceite (ejes autobloqueantes, cajas de cambios automáticas o manuales, frenos sumergidos, etc.).

Las grasas de lubricación

Las grasas se componen de:

  • 70 a 95% de aceite base (mineral, sintético o vegetal)
  • 0 a 10% de aditivos idénticos a los mencionados anteriormente
  • 3 a 20% de un espesante o gelificante cuya función es dar consistencia al lubricante (fluido, semifluido, duro o blando) y atrapar el aceite base y los aditivos para que no se escurran.

Las grasas se distinguen por su adherencia a las superficies a lubricar, resistencia al cizallamiento, insolubilidad en agua y longevidad. Generalmente, una grasa no puede superar una temperatura superior a 300°C (temperatura a la que el aceite base se separa del espesante). Más allá de eso, hablamos más bien de pastas o barnices a base de cobre o aluminio.

Además de su función como lubricante (reducción del desgaste mecánico y de las pérdidas de energía debidas a la fricción), la grasa crea una barrera de estanqueidad contra los elementos externos (polvo, disolventes, agua, calor, etc.).

  • Grasas de silicona: las siliconas son polímeros a base de compuestos orgánicos de silicio, que destacan por su estabilidad térmica, su carácter aislante eléctrico y su alta inercia química. Las siliconas son muy resistentes al calor, a los rayos ultravioletas y a la oxidación. Las siliconas pueden ser en forma de aceites, resinas o elastómeros.
  • Grasas alimenticias: estas grasas están especialmente diseñadas para el contacto incidental con los alimentos. En Francia, los lubricantes, gelificantes y aditivos que contienen deben cumplir los requisitos del CNERNA (Centro Nacional de Estudios y de Búsqueda sobre la Nutrición y la Alimentación), único organismo reconocido en Europa para la enumeración de las materias primas que pueden entrar en contacto accidental con los alimentos.

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El proveedor oficial Fuchs ofrece productos de lubricación y engrasado a los usuarios de la GMAO Mobility Work

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Lubricantes sólidos

El disulfuro de molibdeno y el grafito son los dos lubricantes sólidos utilizados en condiciones extremas (temperaturas demasiado altas o bajas, alto vacío). El grafito puede ser utilizado hasta una temperatura de 400°C en presencia de aire y 1900°C en atmósfera inerte. El disulfuro de molibdeno puede utilizarse hasta una temperatura de 450°C, más allá de la cual se vuelve abrasivo. A bajas temperaturas se recomienda el uso de teflón, nylon y varias poliamidas.

Aceites de corte

Para muchas operaciones de corte, se utilizan líquidos para lubricar y enfriar. El enfriamiento mejora la longevidad de la herramienta y facilita la obtención de dimensiones consistentes en las piezas terminadas. La lubricación reduce la fricción, lo que reduce el calor y la potencia necesarios para un corte determinado. Estos aceites son soluciones acuosas, líquidos sintéticos o aceites químicamente inactivos. Con Mobility Work, la GMAO de la industria 4.0, puede registrar los datos del lubricante utilizado guardando su ficha de datos de seguridad mediante la herramienta de gestión de documentos.

Elección de lubricantes

La elección de un lubricante debe tener en cuenta las condiciones funcionales del mecanismo a lubricar y, en particular, su temperatura de funcionamiento, las fuerzas de presión, las velocidades de desplazamiento relativas y las condiciones ambientales. Los fabricantes de productos de lubricación son los que están mejor situados para determinar el tipo de lubricante a utilizar basándose en el mecanismo que se va a lubricar.

Sin embargo, los diseñadores y fabricantes de máquinas se ven obligados a proponer los lubricantes que deben utilizarse en sus equipos y a proponer un calendario para el cambio de lubricante y las operaciones de lubricación. La GMAO de la industria 4.0 Mobility Work forma parte de esta fase en la que tiene la posibilidad de definir sus programas de mantenimiento (con respecto a los cambios de aceite y otras operaciones de lubricación) utilizando el módulo de plan de mantenimiento.

Nuevo en la aplicación: el experto de la lubricación industrial FUCHS Lubrifiants France ahora está disponible en la sección "Productos oficiales" de la aplicación. 

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