Los lubricantes sintéticos

Ene. 13, 2025

Autor: Noria Latín América

Última actualización: 01/13/25

Un lubricante se define, en el sentido más fundamental, como una sustancia que permite disminuir la fricción entre dos superficies que están en movimiento relativo. El uso de productos de origen natural para disminuir la fricción se remonta a más de dos milenios. El sebo y las grasas animales, aceite de oliva y, por supuesto, productos minerales, han sido utilizados para facilitar el movimiento y disminuir el desgaste.  

Los primeros lubricantes sintéticos (hidrocarburos sintéticos) fueron producidos en 1877 y el primer lubricante sintético en el mundo en ser comercializado apareció en el año 1929. La segunda guerra mundial, provocó una investigación más profunda y el desarrollo de otros productos químicos con propiedades lubricantes. Posteriormente, las necesidades de operar maquinaria en climas fríos y el avance de la aviación, motivaron al desarrollo de compuestos de bajos puntos de fluidez y resistentes al fuego.  

A partir de entonces, el desarrollo e investigación por productos de mejor desempeño ha seguido avanzando para diseñar fluidos que puedan trabajar en donde los productos minerales (provenientes del petróleo) no pueden desempeñarse adecuadamente. En la actualidad, la preocupación por productos amigables al medio ambiente y biodegradables es el incentivo para esta industria. Con el paso de los años y la escasez de petróleo, seguramente habrá un mayor interés y demanda por este tipo de lubricantes. 

La definición convencional de un lubricante sintético es “Un lubricante que ha sido químicamente sintetizado a partir de distintos componentes químicos”. Por ejemplo, una polialfaolefina (PAO) es un lubricante sintético, ya que ha sido sintetizado a partir del etileno; un polialquilenglicol (PAG) proviene de la síntesis del etileno o propileno y alcohol. Los aceites minerales, por otro lado, son elaborados mediante un proceso físico de remoción o alteración química de los productos indeseables, provenientes del petróleo. Los lubricantes sintéticos, son prácticamente compuestos diseñados por el hombre para lograr objetivos específicos de desempeño. Existen varios compuestos químicos que pueden ser utilizados como lubricantes (Vea la Tabla 1). 

Tabla 1. Propiedades de algunos lubricantes sintéticos 

En los últimos años ha habido mucha discusión acerca de la definición del término “lubricante sintético”, ya que algunos procesos de refinación del petróleo han alcanzado básicos de gran pureza mediante la conversión química de las moléculas de aromáticos en parafínicos. Estas compañías también llaman a sus productos lubricantes sintéticos. El término aún está por definirse y mucha discusión ha de venir al respecto de cuál lubricante tiene el “derecho” de llamarse sintético y cuál no. Una forma de evitar un poco la confusión en cuanto a su definición es identificar al producto por su composición química y sus características de desempeño. Cabe aclarar que no hay un sólo tipo de lubricante sintético que sea absolutamente superior a los demás. Cada uno de ellos tiene sus ventajas en una particular aplicación, mientras que en otras áreas puede tener debilidades que en ocasiones son superadas incluso por un aceite mineral. 

El mercado de los lubricantes sintéticos está a la alza; actualmente representan aproximadamente un 5% del volumen total del mercado mundial. En Europa es casi el 10% del mercado, mientras que en los Estados Unidos es cerca del 3% y en el resto del mundo del 2%.  

Hidrocarburos sintetizados

Las polialfaolefinas (PAO) también son conocidas en el mercado como hidrocarburos sintetizados o sintéticos (SHC, por sus siglas en inglés) para describir una familia de aceites sintéticos. Su proceso de fabricación es a partir del etileno, el cual es obtenido durante el proceso de destilación del petróleo y reacciona para formar moléculas complejas, saturadas, que son utilizadas para la producción de básicos sintéticos. Estos aceites básicos pueden ser utilizados para fabricar lubricantes y grasas sintéticas que se emplean para lubricar engranes, sistemas hidráulicos, compresores, motores de combustión interna, transmisiones y grasas para varias aplicaciones. Son compatibles con los lubricantes minerales por tener una estructura similar y provenir del petróleo. Sin embargo, no se recomienda su mezcla por cuestiones de compatibilidad de aditivos y disminución de su desempeño.  

Ventajas

La combinación de una estructura molecular uniforme, enlaces moleculares idénticos y fuertes, una estructura molecular saturada y un producto libre de parafinas, proporciona a los básicos sintéticos grandes ventajas de desempeño sobre los aceites minerales.   

Ahorro de energía – El tamaño y forma idéntica de las moléculas en los sintéticos, proporciona un mayor coeficiente de tracción y menor fricción interna entre las moléculas bajo carga. Como resultado, hay menor pérdida de energía debido a la fricción y generalmente se obtiene un ahorro de energía que puede oscilar entre 2 y 5%, dependiendo de la aplicación en particular y las características de la operación. Las máquinas lubricadas con lubricantes sintéticos generalmente requieren menos torque al arrancar y, en consecuencia, menor consumo de energía.  El uso de un aceite sintético en un engrane recto (con un diseño muy eficiente), no producirá tanta economía de energía como en un engrane de tipo corona-sinfín, el cual tiene un diseño de baja eficiencia. 

Mayor vida en servicio – No es raro que los lubricantes sintéticos puedan trabajar en la maquinaria entre 5 y 10 veces más que los aceites minerales. Esto se debe a su estructura uniforme y a la falta de compuestos oxidables, lo cual permite que su resistencia a la oxidación sea mucho mayor.  Una regla de la industria establece que la tasa de oxidación de los aceites convencionales se duplica y la vida de ese aceite se reduce a la mitad por cada incremento de 10 ºC en la temperatura de operación. La estructura de los sintéticos les permite resistir substancialmente el ataque del oxígeno en la presencia de calor. La mayor resistencia a la oxidación de los sintéticos causa una menor formación de depósitos y barniz en la maquinaria, mientras que los aditivos mantienen los productos de la oxidación en suspensión. Como resultado, hay menor degradación del lubricante y de la maquinaria debido a la formación de barniz o depósitos, y por consiguiente una menor frecuencia en las fallas de la maquinaria, requiriendo menos tareas de mantenimiento durante los paros programados, ya que las superficies de los componentes estarán más limpias. 

Como resultado de una mayor resistencia a la oxidación, la vida del lubricante puede extenderse, el costo de disposición es menor, hay menores costos de mantenimiento y por paros en la producción debido a una menor cantidad de cambios. Los lubricantes sintéticos son una gran opción para aquellas máquinas “lubricadas de por vida”, o para ser usados en máquinas que trabajan en ubicaciones remotas o de difícil acceso.  

Trabajo en altas y bajas temperaturas – Una de las principales ventajas de los aceites sintéticos es su posibilidad de trabajar en un amplio rango de temperaturas de servicio. Los sintéticos tienen una mayor resistencia de película -más protección- y una gran estabilidad térmica bajo una gran variedad de temperaturas de operación. Los lubricantes sintéticos proporcionan lubricación completa rápidamente y reducen el desgaste de los componentes. Los lubricantes sintéticos tienen un desempeño sobresaliente en bajas temperaturas, permitiendo un mejor flujo al arranque en temperaturas extremadamente bajas, así como una gran estabilidad de película en altas temperaturas. Dado que un alto porcentaje del desgaste ocurre durante el arranque de la maquinaria y los sintéticos pueden fluir mejor y proporcionar la protección necesaria, el componente queda protegido. El punto de fluidez de los aceites sintéticos es mucho más bajo que el de los lubricantes minerales. En aplicaciones de operación expuestas al medio ambiente durante el invierno o en regiones árticas, permiten trabajar sin tener que cambiar de aceite por otro de menor viscosidad y una operación libre de interrupciones en muy bajas temperaturas. El rango de trabajo de los lubricantes sintéticos en altas temperaturas permite proteger la maquinaria en condiciones en las que los lubricantes minerales no podrían hacerlo (Figura 2). 

Figura 2. Rango de temperaturas de operación de los lubricantes sintéticos 

Desempeño superior – La estructura molecular uniforme de los lubricantes sintéticos, proporciona una mayor resistencia de película y pueden ser utilizados en situaciones de lubricación a película límite o lubricación escasa, que prevalece en condiciones de alta carga y baja velocidad, o alta velocidad, alto torque y alta potencia, donde los lubricantes convencionales fallan. Además, los lubricantes sintéticos tienen una película muy estable al corte y una menor volatilidad, lo cual repercute en un menor consumo de lubricante y una menor necesidad de reponer el nivel, debido a una menor tasa de evaporación. Estas razones son algunas por las cuales los lubricantes sintéticos son utilizados ampliamente en autos de competencia, en aplicaciones donde se requiere de una protección adicional, o donde se requiere incrementar la confiabilidad de la maquinaria.  

Algunos lubricantes (ej. poliglicoles) tienen muy bajo coeficiente de fricción, lo que los hace ideales para lubricar engranajes con alto grado de deslizamiento, como los engranes tipo corona-sinfín.  

Mayor índice de viscosidad – En algunos casos, los lubricantes sintéticos poseen un alto índice de viscosidad, lo que les permite un mejor desempeño de la viscosidad con respecto a los cambios de temperatura, permitiendo al lubricante mantener su viscosidad con menores cambios y proteger mejor a la maquinaria. Nota: algunos lubricantes sintéticos pueden tener índices de viscosidad muy bajos y en algunos casos incluso negativos.  

Resistencia al fuego – Algunas clases de lubricantes sintéticos (ésteres fosfatados, glicoles, etc.), poseen propiedades que les permiten trabajar en condiciones de alta temperatura y no emitir flama. Esta característica es muy deseable por aspectos de seguridad en algunas plantas de fundición, aviación, fluidos de control en turbinas, minería, etc.  

Desventajas

Alto precio – los lubricantes sintéticos tienen un precio superior al de los lubricantes minerales convencionales. Este precio puede ser entre 4 a 700 veces más costoso que los aceites minerales (Figura 3). 

Fig. 3 Costo relativo de los lubricantes sintéticos 

Reacciones en presencia de agua (hidrólisis) – Algunos lubricantes sintéticos (Ej. ésteres) reaccionan con agua y pueden descomponerse o formar ácidos y productos corrosivos.  

Compatibilidad con materiales, sellos y pinturas – Algunos lubricantes sintéticos tienen serios problemas de compatibilidad con sellos, metales y pinturas. Algunos tienden a encoger los materiales de los sellos, mientras que otros los expanden, haciéndolos fallar en ambos casos. Es recomendable verificar la compatibilidad de estos productos con los materiales de su maquinaria antes de ponerlos en funcionamiento (Figura 4). 

Fig. 4 Compatibilidad de los lubricantes con los elastómeros 

Miscibilidad con otros fluidos – Muchos fluidos también tienen problemas de compatibilidad con otros fluidos y con aceites minerales. Aunque es cierto que algunos lubricantes sintéticos (Ej. los hidrocarburos sintéticos SHC, PAO y algunos ésteres) son plenamente compatibles con los aceites minerales, esto no debe considerarse una regla general y deben tomarse provisiones para evitar su mezcla. 

Cuándo utilizar sintéticos  

Los lubricantes son utilizados en la maquinaria para cumplir funciones básicas, como el control de la fricción, temperatura, desgaste y corrosión. Los lubricantes sintéticos deben ser utilizados donde una o más de esas funciones no puedan ser proporcionadas por los lubricantes convencionales, cuando se desee mejorar la protección de la maquinaria o extender la frecuencia de cambio del aceite.  

Aplicaciones típicas para los sintéticos incluyen ambientes de trabajo con altas temperaturas, altas cargas y bajas velocidades, exposición a climas muy fríos, aplicaciones en sitios remotos, maquinaria de alta criticidad o alto desempeño, autos de competencia, aplicaciones de maquinaria lubricada de por vida y donde se desee aplicar la estrategia de cambios de aceite extendidos. 

Deberá evitarse el uso de sintéticos en aplicaciones en las que no pueda controlarse la contaminación del lubricante por partículas o humedad y que por consiguiente requieran ser cambiados frecuentemente para mantener un aceptable nivel de limpieza ISO, o cuando las fugas en los sistemas no puedan ser fácil o económicamente eliminadas. 

Justificación económica

Ante el alto precio de los sintéticos, los usuarios generalmente desean encontrar el balance justo entre el costo y la vida en servicio, o al menos una ecuación que les permita justificar su inversión. Lamentablemente, en ocasiones es complicado o simplemente no existe una manera razonable de darle valor a algunos beneficios. En este mismo dilema se encuentran los proveedores de lubricantes para poder vender estos productos. Tratar de justificar el costo de los lubricantes sintéticos con una relación directa entre el costo y el cambio de aceite es un error muy común. Por supuesto que existe un beneficio en la mayor duración de los lubricantes sintéticos, pero tratar de extender su vida sólo para justificar el mayor costo puede ser perjudicial para la maquinaria. La falta de limpieza del lubricante o su contaminación pueden impedir que el lubricante ejecute su tarea y ocasionar desgaste prematuro. Acompañar el uso de un lubricante sintético con un programa efectivo de control de contaminación, una estrategia proactiva y un programa bien diseñado de análisis de aceite, le ayudará a obtener el beneficio total de estos lubricantes de alto desempeño. 

Conclusiones

Los lubricantes sintéticos son productos avanzados, elaborados por la industria de los lubricantes. Estos productos deberán ser utilizados donde se requieran capacidades extraordinarias de protección y donde los lubricantes tradicionales normalmente fallan. La gran variedad de productos sintéticos en el mercado permite afirmar que hay un lubricante sintético disponible para cada aplicación, sin embargo, no siempre es necesario o no se justifica su utilización. Caso por caso, deberá justificarse la utilización de un lubricante sintético en función de sus propiedades especiales contra su costo adicional y evaluar si un lubricante mineral puede proporcionar el desempeño requerido. En su proceso de decisión, asegúrese de incluir todos los conceptos que intervienen en el costo y los beneficios potenciales que estos lubricantes le proporcionan: 

  • Mayor protección 
  • Menor formación de depósitos 
  • Ahorro de energía 
  • Mejor comportamiento en altas y bajas temperaturas 
  • Mejor resistencia térmica y a la oxidación 
  • Mejor comportamiento a las variaciones de temperatura (en varios casos) 
  • Menos cambios de aceite 
  • Menos costos por mano de obra 
  • Menos costos por disposición 
  • Menos partes de reemplazo 
  • Producción con menores interrupciones 

Desgraciadamente, los sintéticos no están siendo utilizados efectivamente en la industria. Hay muchas aplicaciones en la maquinaria donde los sintéticos deberían estarse utilizando y podrían ahorrar miles de dólares anualmente. En la mayoría de los casos, el alto costo de los sintéticos y la falta de conocimiento de sus beneficios son las razones por las cuales los usuarios no seleccionan un aceite sintético. Debe considerarse que, en la mayoría de los casos, el alto costo de los sintéticos se paga por sí mismos en términos de ahorro por su mayor duración y en la mejoría de la operación y protección de la maquinaria y sus componentes. 

Gerardo Trujillo, Noria Latín América 

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