Hay tres tipos de lubricación: Lubricación a película límite, película mixta y película gruesa. Cada una de ellas es diferente, pero todas dependen del aceite básico y los aditivos para proteger contra el desgaste.
La lubricación a película gruesa puede dividirse en dos tipos: hidrodinámica y elastohidrodinámica. La lubricación hidrodinámica se presenta cuando dos superficies en movimiento deslizante (en movimiento relativo entre ellas) están totalmente separadas por una película de fluido. La lubricación elastohidrodinámica es similar, pero se da cuando las superficies están en movimiento rotatorio (una con respecto de la otra). La película en el régimen elastohidrodinámico es mucho más delgada que en el hidrodinámico. Se llama así porque la película deforma elásticamente la superficie rodante para lubricarla.
Los cojinetes en las turbinas trabajan con el régimen de lubricación hidrodinámica, donde el movimiento relativo entre dos superficies deslizantes forma una cuña de presión en el lubricante, creando una película completa que separa totalmente las piezas, eliminando el contacto metal-metal y minimizando el desgaste. Se basa en la viscosidad, la velocidad y la carga, siendo ideal para aplicaciones de alta velocidad y carga moderada.
No es posible mantener constantemente películas gruesas que separen la superficie en los elementos lubricados de las turbinas y equipos asociados. Por ejemplo, durante las paradas, la película gruesa de aceite en los cojinetes se desprende de la zona de presión, lo que genera cierto contacto metal-metal. Al arrancar (a menos que se utilicen sistemas hidrostáticos para levantar el eje), la fricción es alta y se produce cierto desgaste. Esta condición de lubricación límite se mantiene, al menos momentáneamente, hasta que la velocidad alcanza la velocidad suficiente para desarrollar una película de fluido hidrodinámico. La lubricación límite puede existir en otras situaciones donde la velocidad es baja, las cargas son altas o el suministro de lubricante es limitado.
Un aceite lubricante de base mineral debidamente refinado posee un considerable valor antidesgaste natural, o resistencia de película, en condiciones de lubricación límite. Sin embargo, la resistencia de película de los aceites para turbinas modernos aumenta considerablemente mediante el uso de aditivos. Por acción química, estos materiales forman películas tenaces y resistentes al desgaste sobre las superficies metálicas expuestas.
El aceite en los sistemas de lubricación de turbinas de vapor circula repetidamente durante largos periodos. Su temperatura se eleva por el calor que el vapor conduce a lo largo del eje y por el calor generado en los cojinetes, engranajes, bombas, etc. El aceite está en contacto con aire caliente, y parte del aire se disuelve en él. En algunas zonas, también pueden quedar burbujas de aire. Dentro de las carcasas y depósitos de los cojinetes y engranajes, parte del aceite se fragmenta en pequeñas gotas o niebla y se mezcla con el aire.
En estas condiciones, los aceites tienden a oxidarse o combinarse químicamente con el oxígeno. Las partículas metálicas finamente divididas, como hierro, cobre o plomo, que pueden estar presentes como resultado de una limpieza inadecuada durante el cambio anterior o como parte del propio desgaste, actúan como catalizadores que promueven la oxidación. La presencia de agua también favorece la oxidación. La velocidad de oxidación y la magnitud de sus efectos nocivos dependen de la capacidad del aceite para resistir este cambio (resistencia a la oxidación).
El efecto de la temperatura sobre la oxidación es significativo, ya que su velocidad tiende a duplicarse con cada aumento de 10 °C (18 °F). Cuando las temperaturas son bajas, como 54 °C (130 °F) o inferiores, la tasa de oxidación es muy baja, por lo que duplicarla tiene poco efecto. Sin embargo, cuando las temperaturas son altas, por ejemplo, superiores a 82 °C (180 °F), la tasa de oxidación del aceite se vuelve cada vez más drástica, y duplicarla genera un efecto devastador.
Una ligera oxidación del aceite es inofensiva, ya que la pequeña cantidad de productos de oxidación inicial que se forman se disuelve en el aceite sin efectos apreciables. A medida que la oxidación continúa, algunos productos solubles se vuelven insolubles y sedimentan. Una oxidación excesiva se acompaña de la formación de cantidades sustanciales de productos solubles e insolubles y de un espesamiento gradual (aumento de la viscosidad) del aceite.
El aceite que circula puede transportar productos insolubles. Algunos se depositan en forma de goma, barniz o lodo en las partes del gobernador, en los cojinetes, en los enfriadores, filtros y tanques de aceite. Cuando la oxidación es excesiva, se puede depositar una capa sustancial de depósitos en las superficies, formando una capa aislante que reduce la eficacia del enfriamiento, lo que agrava el problema del aumento de temperatura.
Dada la importancia de la viscosidad como factor en el desempeño de los cojinetes, el espesamiento del aceite por oxidación es altamente indeseable. Un aumento excesivo de la viscosidad, sumado a la formación de lodos en los cojinetes que cuentan con anillo lubricador, también puede retrasar o impedir el giro de los anillos y, por lo tanto, provocar fallas en los cojinetes.
Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América