Cómo hacen los lubricantes para combatir la fricción y el desgaste

Para comprender cómo es que las temperaturas y otras condiciones de operación afectan a la lubricación, primero debemos comprender cómo es que hacen los lubricantes para combatir a la fricción y el desgaste.

Lubricación límite

Durante los arranques de la maquinaria o cuando se encuentran bajo condiciones de alta carga, como en el caso de los engranajes, las superficies metálicas pueden llegar a entrar en contacto entre sí. Para eliminar (o reducir) el desgaste durante esta condición, los lubricantes deben tener la viscosidad correcta, así como la química de aditivos apropiada, ya sea del tipo antidesgaste o extrema presión.

En condiciones de película límite, las propiedades químicas del paquete de aditivos serán tan importantes como las propiedades físicas del aceite, particularmente la viscosidad, pero ambas se verán afectadas por condiciones tales como la temperatura.

Lubricación hidrodinámica

Esta condición de lubricación se presenta cuando una película soporta a un componente rotativo, como un eje, y por lo tanto evita que el eje entre en contacto con el cojinete. Esta condición tiene lugar una vez que el componente ha comenzado a rotar y la velocidad y carga son tales que se genera una cuña de aceite entre los componentes (el eje y cojinete), separándolos entre sí.

A fin de que la película hidrodinámica sea efectiva, la viscosidad del aceite debe ser suficiente para poder mantener la condición hidrodinámica bajo las condiciones de operación, como podrían ser baja carga y alta velocidad, baja velocidad y alta carga, baja velocidad y baja carga, etc.

En contraste con las condiciones de lubricación límite, la lubricación hidrodinámica requiere que las propiedades físicas del aceite, particularmente su viscosidad, se mantengan en todas las condiciones. Si las condiciones de operación causan que la viscosidad se reduzca demasiado, se presentará contacto metal-metal entre los puntos altos de las asperezas o irregularidades de las superficies. Si la viscosidad es demasiado alta, la resistencia al corte interna de las moléculas de aceite reducirá la eficiencia de la operación y la temperatura incrementará considerablemente.

Lubricación elasto-hidrodinámica

En equipos que tienen elementos sobre cuya superficie se concentran áreas con contactos de extremadamente alta presión, como en el caso de rodamientos de bolas y rodillos, es muy común que se presente un tipo de lubricación llamada elasto-hidrodinámica (EHD o EHL) Las condiciones EHD se presentan cuando el aceite entra en la zona de contacto entre los elementos en movimiento. Por ejemplo, conforme el aceite se introduce en las zonas de contacto entre las bolas y las pistas, la presión incrementa súbitamente. La presión a su vez incrementa la viscosidad del aceite, lo que incrementa aún más la presión. Esta presión es suficiente para provocar que el aceite se transforme en un pseudo-sólido, deformando ligeramente las zonas de contacto de los elementos, afectando elásticamente las áreas de contacto de los elementos rodantes.

Al mismo tiempo, asumiendo que las características físicas del aceite, como la viscosidad e índice de viscosidad, son correctas para la aplicación, el espesor de la película evitará que los puntos altos o asperezas rompan la película de aceite conforme los elementos rotan a través de las zonas de contacto. Como la viscosidad de un aceite es afectada directamente por la temperatura, es obvio que las temperaturas anormales o incorrectas de operación interferirán con la formación de la película lubricante elasto-hidrodinámica.

La formación de películas EHD en rodamientos siempre está acompañada por un incremento en la temperatura. Si este incremento es suficiente para reducir significativamente la viscosidad del aceite, puede provocar un daño severo en las superficies.

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