Las mejores formas de combatir la gelificación del aceite

4 de mayo de 2018

Wes Cash, Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.

A medida que el aceite se degrada, pueden surgir diversos problemas, como la gelificación. Esto es cuando el aceite ya no es fluido y se resiste a fluir. Como se puede imaginar, esto conduce a una lubricación deficiente y una posible falla de la máquina. Comprender qué causa la gelificación y qué aceites son más propensos a este proceso, puede ayudarle a prevenirlo y garantizar que su maquinaria funcione de la manera más eficiente posible.

image001 Las mejores formas de combatir la gelificación del aceiteDefinición de gelificación

Según la Asociación Americana de Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés), la gelificación del aceite se define como una condición reológica de un aceite caracterizada por un aumento marcado de la resistencia al flujo por encima del aumento exponencial normal de la viscosidad con la disminución de la temperatura, particularmente a menores tasas de corte y temperaturas. El estándar ASTM D5133 es un método que se puede utilizar para analizar la tendencia del aceite a gelificarse. En esta prueba, se calienta el aceite y luego se enfría gradualmente mientras se mide su viscosidad a diferentes temperaturas.

El índice de gelificación es el resultado de esta prueba. A medida que el aceite se enfría, la viscosidad aumenta. Este valor se puede trazar en un gráfico. Se analiza la pendiente de la línea de viscosidad frente a la temperatura para detectar cambios. Si la pendiente aumenta rápidamente a una temperatura determinada, debe tenerse en cuenta. Una vez que se completa la prueba, se puede analizar la tabla completa y desarrollar el índice de gelificación. La temperatura a la cual la viscosidad incrementa rápidamente se conoce como la temperatura del índice de gelificación.

Esta información se vuelve importante a medida que las temperaturas disminuyen, especialmente si la maquinaria opera en un ambiente frío, como en un congelador o en climas fríos en exteriores. Los aceites más propensos a la gelificación son típicamente aceites de motor (combustión interna), particularmente aquellos con un elevado contenido de ceras (aceites básicos parafínicos). Este fenómeno ocurre en condiciones más frías o en situaciones donde el aceite ha experimentado un enfriamiento gradual. A medida que la viscosidad aumenta debido a temperaturas más bajas, la presencia de algunos contaminantes o ciertas condiciones en el sistema, la viscosidad aumenta rápidamente y el aceite se gelifica.

Estándares de gelificación

El Instituto Americano del Petróleo (API, por sus siglas en inglés) ha establecido estándares para el índice de gelificación en aceites de motor. En la mayoría de los casos, el índice de gelificación máximo aceptable es 12, con una viscosidad máxima de 40,000 centiPoises. Hay un cierto punto en que un aceite simplemente no se puede bombear debido a la gelificación o a una viscosidad demasiado alta. Cuando la viscosidad aumenta, puede ocurrir una condición de flujo limitado, cuando el volumen de aceite que se extrae a través de la bomba es menor que lo que se necesita para lubricar adecuadamente el motor.

Si el aceite se gelifica o la viscosidad es demasiado alta, puede conducir a otra condición conocida como bloqueo de aire. En esta condición, se crea un vacío de aire dentro del aceite en el cárter. El aceite es demasiado viscoso para llenar el vacío, por lo que la bomba simplemente aspira aire. Esto afecta negativamente a la salud de la máquina, ya que puede conducir a condiciones de lubricación límite, desgaste excesivo y, en última instancia, falla prematura.

También se pueden usar otros métodos para evaluar las características de baja temperatura de un aceite. El estándar ASTM D3829 es el método  de prueba para predecir la temperatura límite de bombeo del aceite de motor. Con esta prueba, el objetivo es identificar la temperatura a la que ya no se puede bombear el aceite de motor. Los resultados de la prueba pueden indicar si un aceite permanece lo suficientemente fluido a ciertas temperaturas o si se debe seleccionar un aceite diferente.

Gelificación en aceites de engranajes

Los engranajes son otra área donde se vuelven importantes las características de gelificación o baja temperatura de un aceite. Los aceites para engranajes generalmente tienen una alta viscosidad inicial, lo que conduce a una viscosidad mucho más alta a bajas temperaturas. Los estudios sobre los aceites que lubrican las cajas de engranajes de las turbinas eólicas han demostrado que estos aceites pueden enfriarse bastante a varios metros sobre el piso y en climas fríos. Las bajas temperaturas, junto con la contaminación por humedad, dieron como resultado la formación de geles en algunos de los aceites para engranajes en servicio. Esta condición puede ser tan perjudicial para la salud de una caja de engranajes, de la misma forma que lo es para la condición del aceite del motor, como se discutió anteriormente.

Factores de gelificación

Se deben tener en cuenta varios factores al determinar qué tan bien funcionará un lubricante a temperaturas más frías y la probabilidad de gelificación a estas temperaturas. Entre ellos el tipo de aceite básico, el contenido de ceras, el punto de fluidez y el proceso de refinación del aceite básico. Todos estos tendrán un marcado impacto en la gelificación y las características de baja temperatura del lubricante.

image002 Las mejores formas de combatir la gelificación del aceiteSi su máquina está operando en temperaturas extremadamente frías, debe considerar el aceite básico utilizado en el lubricante. Los aceites básicos minerales tienen un amplio rango de temperatura de funcionamiento, pero a menudo se descartan favoreciendo a lubricantes similares elaborados con un aceite básico sintético, los cuales generalmente tienen un índice de viscosidad más alto, lo que significa que permanecerán más fluidos en condiciones frías y más viscosos en temperaturas más calientes.

Para aquellas máquinas que requieren aceites con básicos minerales, tome nota de la categoría del aceite básico API o qué tan refinado está. El petróleo extraído del suelo, naturalmente, tiene un poco de cera, lo que puede afectar negativamente la tendencia del aceite a gelificarse en temperaturas frías. La mayoría de esta cera se puede eliminar mediante la refinación. Durante el proceso de desparafinado, el contenido de cera se reduce o la estructura de la cera se convierte en una estructura diferente con mejores propiedades, con lo que las características de baja temperatura también se mejoran. Típicamente, cuanto más refinado es el aceite básico, mayor es el índice de viscosidad y mejores son las propiedades de baja temperatura.

Los aceites básicos de los grupos API II y III tienen una menor volatilidad y puntos de fluidez más bajos. En caso de duda sobre el grupo de aceite básico API de un aceite en particular, comuníquese con el fabricante del lubricante o consulte las hojas de datos técnicos.

El punto de fluidez de un aceite es otra propiedad que debe analizarse antes de seleccionar un lubricante para su uso en ambientes fríos. El punto de fluidez es la temperatura por debajo de la cual el aceite ya no fluirá por la fuerza de gravedad. A medida que se enfría un aceite, las ceras que permanecen en el aceite comienzan a cristalizarse y solidificarse, haciendo que el fluido sea más sólido hasta que deja de fluir. Incluso los aceites que están virtualmente libres de cera tendrán asociado un punto de fluidez. Si elige un lubricante para una máquina que operará en ambientes extremadamente fríos y hay varios aceites con las mismas propiedades excepto el punto de fluidez, elija el que tenga el punto de fluidez más bajo para evitar problemas derivados del flujo reducido a temperaturas bajas.

Los aceites básicos sintéticos se sintetizan a partir de diferentes compuestos y la mayoría no tienen ceras. También tienen un punto de fluidez más bajo que los aceites minerales y, a menudo, se seleccionan para ambientes fríos debido a su mayor índice de viscosidad y más bajo punto de fluidez. Sin embargo, los aceites básicos sintéticos todavía están en riesgo de gelificación si se contaminan con ciertas sustancias como agua y glicol. Se debe realizar un análisis de aceite de rutina para buscar estos culpables comunes.

Previniendo la gelificación

Cuando es imposible encontrar un aceite que se mantenga lo suficientemente fluido en ambientes fríos, una solución común para evitar caer en flujo restringido o exceso de viscosidad es instalar un calentador, los cuales pueden mantener el aceite lo suficientemente caliente como para permitir que fluya y reducir la presión general del sistema cuando el aceite sea demasiado viscoso para ser bombeado. Los calentadores de bajo voltaje, las mantas eléctricas y las tuberías de vapor son accesorios populares de calefacción diseñados para ayudar a que el aceite permanezca a una temperatura constante. Si planea utilizar un calentador, asegúrese de que no caliente demasiado el aceite, ya que esto puede degradarlo y acortar su vida útil. Si usa vapor, el aceite debe inspeccionarse rutinariamente para determinar la presencia  de agua.

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Beneficios de la gelificación

La tendencia de un aceite a gelificar a temperaturas específicas y con ciertos contaminantes no siempre es algo malo. De hecho, esta propiedad se ha utilizado para limpiar el aceite derramado, particularmente los aceites derramados en grandes cantidades de agua. La Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés) emplea “agentes gelificantes” para formar geles en aceite derramado, que no reaccionan con el agua. Estos agentes se mezclan en la mancha de aceite por medio de agitación mecánica o haciendo olas en el agua. Una vez que el aceite se gelifica, puede ser fácilmente eliminado por desnatadores o alguna otra forma de separación.

Si bien no todos los aceites funcionan de la misma manera con la contaminación y las temperaturas frías, la mayoría de los problemas asociados con el espesamiento de los lubricantes se pueden evitar con un buen programa de control de contaminación y seleccionando el lubricante adecuado para la aplicación. El análisis de aceite de rutina puede ayudar a detectar problemas relacionados con la gelificación del aceite antes de que ocurra un daño significativo a la máquina. Si se deben usar dispositivos de control de temperatura como calentadores, inspecciónelos con frecuencia para detectar cualquier signo de falla. Además, verifique la temperatura del aceite para evitar el sobrecalentamiento. Con la atención y el cuidado adecuados, los lubricantes que usa en temperaturas frías pueden proporcionar una larga vida útil con pocas o ninguna dificultad.

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