Los efectos de la temperatura en los lubricantes Por qué el aceite es como un huevo

Este artículo trata de los muchos y extraños efectos que tiene la temperatura sobre el estado de los lubricantes, su condición y desempeño. La idea es resultado de la ingeniosa analogía con un huevo que escuché en una conferencia de la ASTM hace algunos años. Es más o menos así:

Ponga un huevo en el refrigerador y se mantendrá sin cambios.

Póngalo en agua muy caliente y tendrá un huevo duro cocido.

Déjelo en un cuarto a temperatura ambiente y tendrá un huevo podrido.

Colóquelo debajo de una gallina y obtendrá un pollito.

Como en muchos aspectos de la vida, la temperatura del lubricante requiere de control y moderación. En otras palabras, puede esperar que se presenten algunos problemas si la temperatura es demasiado baja o alta. Encuentre la temperatura óptima y podrá prolongar considerablemente el desempeño y la vida útil de su lubricante. Por supuesto, todo esto es muy fácil de decir, pero en la práctica puede ser muy difícil hacerlo.

Cómo el frío estresa los lubricantes

En una fría mañana de invierno, me gusta ponerme mi bufanda, que siempre guardo en un cajón junto a mi escritorio. Es justo el abrigo extra que necesito para protegerme de las temperaturas polares que parecen traspasar las paredes de mi oficina.

Las bajas temperaturas también pueden dañar nuestros lubricantes . A diferencia de los alimentos o el huevo, que parecen beneficiarse de las bajas temperaturas, los lubricantes pueden degradarse químicamente, separarse en fases y presentar estados físicos alterados.

Algunos ejemplos de las consecuencias del frío en los lubricantes incluyen:

Los aceites base mezclados pueden comenzar a separarse en fases.
Las bases parafínicas pueden volverse cerosas y formar geles.
Ciertos aditivos pueden volverse insolubles, lo que produce sedimentación, floculación y formación de depósitos (como anillos de bañera en los tanques).
El agua disuelta puede transformarse en agua emulsionada (más dañina) y se impide la sedimentación del agua libre.
Muchos aditivos que dependen de reacciones químicas inducidas por el calor no funcionan correctamente (ciertos aditivos EP y AW, por ejemplo).
El aceite puede volverse demasiado viscoso para circular y la grasa demasiado dura para fluir.
Los contaminantes pasan por alto los filtros a medida que el aceite frío y espeso abre las válvulas de alivio.
Los motores no arrancan y los componentes móviles de otras máquinas pueden bloquearse.
Los anillos de aceite, salpicadores, paletas y otros dispositivos levantadores de aceite a menudo no pueden funcionar.

Ni al aceite ni al vino les ayuda que el mercurio suba

El aceite caliente suele ser el que recibe más atención, incluso en esta publicación. Al fin y al cabo, el aceite no es como los buenos vinos, que mejoran con el tiempo. De hecho, incluso el mejor vino se estresa al exponerse a demasiado calor. Por ejemplo, la mayoría de los vinos envejecen aproximadamente el doble de rápido a 25 °C que a 13 °C, razón por la cual los entendidos y coleccionistas prefieren la temperatura de la bodega para almacenar sus vinos.

En 1903, Svante Arrhenius ganó el Premio Nobel al descubrir la relación entre la temperatura y la mayoría de las velocidades de reacción química. Conocida a menudo como la Regla de la Tasa de Arrhenius, esta regla se relaciona con el hecho de que los lubricantes, una vez superada su temperatura base de activación, se degradan u oxidan el doble de rápido por cada 10 °C de aumento de temperatura.

De hecho, existen diversos problemas asociados con el exceso de calor. Comencemos otra lista, esta vez sobre las consecuencias de las altas temperaturas en los lubricantes:

Acelera la descomposición de aditivos y aceites base (Arrhenius).
Algunos aditivos se volatilizarán y escaparán a la atmósfera.
Los mejoradores del índice de viscosidad (VI) se reducen más rápidamente.
Los contaminantes microbianos prefieren temperaturas más cálidas (pero no escaldaduras).
El calor colapsa las películas de aceite, lo que provoca condiciones aceleradas de abrasión y rayaduras.
El aceite caliente acorta la vida útil de los filtros y sellos y acelera la corrosión.
Tanto el aceite como la grasa son más propensos a tener fugas.
La grasa separa los espesantes (el aceite del espesante) a temperaturas elevadas.
Las altas temperaturas superficiales pueden formar gomas y resinas carbonosas .

Tomando la temperatura del aceite

La siguiente tabla ilustra el uso de las cartas térmicas de lubricación (CTL). Estas se pueden diseñar fácilmente con el software disponible en la mayoría de las computadoras actuales. También se pueden imprimir y plastificar para su uso en máquinas expuestas a cambios dinámicos de temperatura y facilitar su consulta.

Por supuesto, la temperatura juega un papel vital en la monitorización del estado de las máquinas, razón por la cual hoy en día se encuentran pistolas de calor en la mayoría de las cajas de herramientas de mantenimiento predictivo (PdM, por sus siglas en ingés). Al igual que necesitamos tomarnos la temperatura para saber si tenemos fiebre, la mayoría de los problemas de lubricación, fricción y desgaste presentan un perfil o señal térmica. En ese sentido, los cambios de temperatura son beneficiosos.

En conjunto, el tema de la temperatura no es un asunto trivial, así que tenga a mano el termómetro.

Desarrollo de cartas térmicas de lubricación para máquinas críticas

Se recomienda desarrollar diagramas de lubricación térmica para equipos críticos. Defina los puntos de temperatura A a F para una ubicación específica de la máquina que se va a monitorear (por ejemplo, la línea de suministro).

El rango de funcionamiento normal (Zona 3) está delimitado por los puntos de temperatura C y D. Las variaciones de temperatura por debajo de C se controlan mediante un calentador y alarmas. Las variaciones de temperatura por encima de D se controlan mediante un enfriador y alarmas.

El funcionamiento continuo en las Zonas 2 y/o 4 reduce la vida útil de la máquina y/o del lubricante. Por ejemplo, el funcionamiento en la Zona 2 puede reducir el flujo de lubricante a los rodamientos, aumentar el consumo de energía y la tendencia a la formación de espuma. El funcionamiento en la Zona 4 puede acelerar la oxidación del aceite, reducir la resistencia de la película y aumentar el desgaste asociado a las partículas.

Operar en las Zonas 1 y/o 5 pone en riesgo la fiabilidad de la máquina. Los puntos de temperatura A y F representan extremos de muerte súbita. La Zona 1 suele ser una condición de falta parcial de lubricante, mientras que la Zona 5 se asocia con riesgo de incendio, degradación térmica-oxidativa del aceite , agotamiento de aditivos, volatilización y condiciones de alta fricción y desgaste.

El uso de lubricantes de alto VI ayuda a reducir los puntos de temperatura A a C. El uso de lubricantes sintéticos de alto VI y formulación premium ayuda a aumentar los puntos de temperatura D a F.

Publicado en la revista Practicing Oil Analysis (3/2007)

Jim Fitch, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América