En la actualidad, la mayoría de las industrias tienen procesos que requieren que las máquinas operen a altas temperaturas. Estas aplicaciones exigen lubricantes especiales que soporten temperaturas de operación extremas, manteniendo sus propiedades lubricantes, el sistema limpio y una vida útil razonable. El objetivo final es mantener una alta confiabilidad de la máquina y, al mismo tiempo, controlar los costos de mantenimiento. En muchos casos, un lubricante sintético puede ser la mejor opción.
¿Qué se considera una temperatura alta?
Antes de seleccionar un lubricante para altas temperaturas, es importante saber cuándo una temperatura se considera alta. Lamentablemente, no existe una única respuesta correcta a esta pregunta.
A modo de referencia, generalmente, un aceite capaz de funcionar a temperaturas superiores a 100 a 120 °C (210 a 250 °F) durante un intervalo de cambio normal o prolongado, puede considerarse un lubricante de alta temperatura. Por supuesto, otras fuentes pueden tener opiniones diferentes sobre este rango de temperatura.
La conocida regla de Arrhenius, que relaciona la degradación del lubricante con la temperatura, establece que por cada aumento de 10 °C (18 °F), la vida útil del aceite se reduce a la mitad.
Esta ecuación se aplicaba originalmente para aceites minerales, pero si bien la vida útil varía según la tecnología del producto, la regla es aplicable tanto a lubricantes minerales como sintéticos. Esto significa que un aceite mineral con una formulación débil puede utilizarse a temperaturas más altas si se cambia con frecuencia, pero esto no resulta práctico ni rentable en la mayoría de los casos.
El mismo principio se aplica a las bases lubricantes utilizadas en las grasas. El espesante de la grasa influye en el desempeño a temperaturas más altas debido a su resistencia a la oxidación, así como al punto de goteo que le confiere. Se recomienda usar una grasa por debajo de su punto de goteo para garantizar que el lubricante no escurra.
Operación a alta temperatura
La temperatura de funcionamiento de un lubricante depende de varios factores, como el calor generado dentro y alrededor de la máquina. El calor también puede generarse como resultado de condiciones normales o anormales.
Las condiciones normales o esperadas incluyen el ambiente de trabajo de la máquina (proceso de producción y condiciones climáticas), el trabajo mecánico que realiza, la combustión en motores de combustión interna y la fricción del fluido lubricante. Las condiciones anormales incluyen un problema mecánico inusual, cargas o velocidades excesivas, viscosidad del lubricante demasiado baja o demasiado alta, y un material aislante deficiente.
Razones para elegir un lubricante de alta temperatura
Antes de comenzar el proceso de selección de lubricantes, es importante considerar el motivo por el cual se desea o requiere un lubricante para altas temperaturas. Por ejemplo, podría ser un requisito del fabricante de equipo original (OEM, por sus siglas en inglés).
Esto significa que una marca o tipo de lubricante en particular ha sido probado por el OEM con resultados aprobados. En muchos casos, esto es una condición para la garantía, por lo que se recomienda usar el tipo de lubricante recomendado. Además, se deben verificar siempre las condiciones de funcionamiento de la máquina para garantizar que el lubricante cumpla con las expectativas del OEM.
Otra razón por la que se podría elegir un lubricante de alta temperatura es debido a una condición anormal de la máquina. Sin embargo, si bien un lubricante de mejor desempeño puede ayudar a mitigar el problema, es más importante corregir la causa raíz de este.
Un cambio en las condiciones operativas o el uso de una nueva tecnología también pueden ser una motivación para elegir lubricantes de alta temperatura, además del simple deseo de mejorar el desempeño para lograr una mayor confiabilidad.
Selección de lubricantes
El primer paso en la selección de lubricantes para aplicaciones de alta temperatura es estimar la temperatura promedio de operación o el rango de temperatura. En este punto, se puede implementar una iniciativa de control de temperatura, como la instalación de un intercambiador de calor, un aislante o ventilación adicional. Además, asegúrese de que los requisitos del OEM y las condiciones actuales de la máquina coincidan con las especificaciones del lubricante.
La mejora de desempeño esperada debe ser específica, por ejemplo, lograr un mayor control de barniz o depósitos, intervalos de relubricación más largos o mejores propiedades de lubricación. Evalúe las ventajas y desventajas de cambiar de lubricante en términos de costo, compatibilidad, procedimientos de cambio, etc.
Para obtener los resultados deseados, es posible que deba ser más específico en cuanto a las propiedades técnicas del lubricante. Los parámetros o atributos sugeridos por considerar incluyen la viscosidad requerida por la máquina o los componentes a la temperatura de operación, las propiedades de resistencia de la película, la resistencia a la oxidación, la compatibilidad del nuevo lubricante con el lubricante actual, así como con los materiales sintéticos de la máquina, el posible impacto de los contaminantes típicos en la máquina y cualquier norma específica del OEM o del sector.
Tenga en cuenta que los aceites sintéticos no son los únicos lubricantes adecuados para altas temperaturas. Los aceites minerales con un alto grado de refinación y aditivos también pueden funcionar. Los lubricantes sintéticos también deben cambiarse con cierta frecuencia. Su ventaja sobre los aceites minerales es que los intervalos de cambio son más largos. Normalmente, cuanto mayor sea la temperatura de funcionamiento, mayor será el beneficio de usar un lubricante sintético.
Tabla 1. Propiedades de los aceites sintéticos comunes
3 reglas simples para la temperatura máxima de funcionamiento de la grasa
Algunas máquinas requieren de grasa lubricante para funcionar eficientemente. Una de las características más importantes de una grasa es su punto de goteo. En pocas palabras, el punto de goteo es la temperatura a la que la grasa se vuelve líquida. Es fundamental comprender que el punto de goteo mide la temperatura máxima a la que una grasa mantiene su forma, no la temperatura máxima a la que puede operar. Existen tres reglas simples para calcular la temperatura máxima de operación de una grasa a partir de los resultados de la prueba de punto de goteo.
- Si el punto de goteo es menor a 150 °C; réstele 40 °C
- Si el punto de goteo es mayor de 150 °C, pero menor de 200 °C; réstele 50 °C
- Si el punto de goteo es superior a 200 °C; réstele 80 °C
Los valores restados pueden ser incluso mayores si se desean intervalos de relubricación más largos. Además, tenga en cuenta que los intervalos de relubricación deben ser más frecuentes a temperaturas más altas con base en la regla de Arrhenius.
Aceites base utilizados a altas temperaturas
La Figura 1 compara los rangos de temperatura de funcionamiento de diferentes aceites básicos minerales y sintéticos. Tenga en cuenta que estos rangos representan valores normales según el tipo de base lubricante. No reflejan la vida útil comparativa del lubricante. A altas temperaturas, la vida útil de los sintéticos es mucho mayor que la de productos similares basados en aceite mineral. También existen bases lubricantes sintéticas que pueden funcionar a altas temperaturas, como los diésteres, poliglicoles, poliol ésteres, etc.
Figura 1. Tipos de básicos vs. Rango de temperatura de operación
La Tabla 2 se puede utilizar como referencia general para temperatura máxima de aplicación de las grasas según el espesante en la formulación.
Tabla 2. Temperaturas típicas de servicio de los espesantes
La Figura 2 compara cómo cambia la consistencia de la grasa con la temperatura en dos grasas: una de litio simple y otra de litio complejo. Esta última se clasifica como grasa para altas temperaturas, incluso cuando se formula con aceite mineral.
Figura 2. Efecto de la temperatura sobre espesantes de litio simple y complejo
Fortalezas y debilidades de los lubricantes de alta temperatura
Al elegir un lubricante para altas temperaturas, es importante tener en cuenta las posibles desventajas para seleccionar el mejor producto. La Tabla 1 muestra las ventajas y desventajas de los lubricantes sintéticos comunes.
Estas características sirven únicamente como referencia general, ya que las distintas tecnologías existentes en el mercado pueden generar especificaciones o resultados diferentes.
Recuerde, al seleccionar lubricantes para altas temperaturas, siga la metodología adecuada para determinar la opción más adecuada según las condiciones de su máquina y sus objetivos de confiabilidad. Siempre evalúe las ventajas y desventajas, y analice los beneficios económicos y operativos esperados para asegurarse de elegir el lubricante correcto para su aplicación de alta temperatura.
Alejandro Meza, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América