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Era el año 1984, Ronald Reagan era el presidente, el precio medio de un galón de gasolina era de 1.13 dólares y “Wake Me Up Before You Go-Go” estaba en lo más alto de las listas de éxitos musicales. Esta pegadiza canción del grupo WHAM! tuvo un éxito tremendo y catapultó la carrera de George Michael a nuevas alturas. ¿Quién habría pensado que una canción de lo que muchos consideran la peor década de la música podría contener un mensaje sobre la lubricación, o más concretamente sobre cómo se degradan los lubricantes?
Una de las vías de degradación más comunes de los lubricantes es la oxidación del aceite base. Este proceso implica la entrada de oxidación y la producción de moléculas altamente reactivas que no solo dañan el aceite base circundante, sino que también pueden afectar la salud del equipo de diversas maneras. Durante mucho tiempo, la oxidación ha sido la pesadilla de la vida útil prolongada del aceite y muchas industrias la controlan de cerca. Sin embargo, el enfoque para gestionar la oxidación de manera proactiva tiene mucho que ver con lo que permitimos que entre en contacto con el fluido en primer lugar. Aquí es donde entra en juego WHAM.
Los principales catalizadores de oxidación se pueden recordar utilizando este sencillo recurso mnemotécnico:
W – Water (Agua)
H – Heat (Calor)
A – Air (Aire)
M – Metals (Metales)
Estos cuatro agentes, que actúan juntos, aumentan considerablemente la tasa de oxidación y acortan la vida útil del lubricante. Nuestro trabajo consiste en controlar cada uno de ellos y reducir sus interacciones con el lubricante tanto como sea posible. Sin embargo, algunos son más fáciles de controlar que otros.
Si bien la mayoría de los lubricantes se oxidan con el tiempo, contamos con ayuda para retrasar el proceso o, al menos, controlar los resultados de la oxidación hasta cierto punto. La gran mayoría de los lubricantes se formulan con aditivos antioxidantes que funcionan de múltiples maneras para minimizar el impacto de la oxidación. Estos aditivos se agotan a medida que actúan para ralentizar o retrasar la oxidación. Algunos de estos aditivos pueden neutralizar o descomponer algunos de los radicales libres e hidroperóxidos altamente reactivos asociados con la oxidación.
El control de estos aditivos se ha convertido en un aspecto importante del análisis de lubricantes, especialmente en el caso de equipos que utilizan grandes volúmenes de lubricantes, como turbinas y otras máquinas con sistemas de circulación de aceite. La letra de la canción “Wake Me Up Before You Go-Go” (despiértame antes de que te vayas) definitivamente se aplica al aspecto del control de estos aditivos.
En muchos casos, queremos considerar cuidadosamente los niveles de aditivos para ayudar a determinar nuestro próximo curso de acción. A medida que se agotan hasta un nivel inseguro, podemos concentrarnos en nuestro próximo cambio de aceite completo o tal vez incluso un cambio parcial, conocido como drenado y relleno, para ganar tiempo hasta que se produzca una parada programada, momento en el que podría realizarse un cambio completo.
La oxidación provoca un doble efecto devastador. Por un lado, la oxidación promueve la formación de ácidos que, si no se controlan, pueden provocar corrosión. Esto es especialmente cierto en equipos con una metalurgia más blanda, donde el ácido puede picar las superficies y provocar daños importantes. El otro aspecto de la oxidación es la producción de moléculas más grandes que, con el tiempo, aumentan la viscosidad y, en última instancia, los lodos, los alquitranes y el barniz que aparecen en el interior del equipo.
El barniz se ha vuelto especialmente problemático en la industria, ya que crea depósitos en la superficie que reducen las tolerancias dinámicas, disminuyen la capacidad de transferencia de calor y producen superficies pegajosas que pueden atrapar partículas abrasivas, lo que genera un mayor desgaste. Independientemente de la vía de destrucción, ninguna es beneficiosa y podemos retrasar su aparición si actuamos con diligencia. Para ello, debemos centrarnos en el WHAM!
Agua
El agua puede afectar al lubricante de muchas maneras, además de aumentar la tasa de oxidación. El agua promueve la formación de ácidos y radicales libres, que oxidan el aceite más rápido. También conduce a la formación de emulsiones, lo que aumenta el área de superficie del fluido y crea más interacciones con el oxígeno.
Mantener el lubricante libre de agua requiere múltiples esfuerzos. La mayoría de los aceites son higroscópicos, lo que significa que absorben la humedad del aire, por lo que el aire que entre en contacto con el aceite debe estar lo más seco posible. Para ello, se pueden utilizar sistemas de purga de aire seco o respiradores desecantes.
Las actividades de saneamiento, como los lavados, pueden ser una fuente de ingreso de agua, y se debe tener cuidado de sellar el equipo contra el ingreso equipando adecuadamente la máquina con sellos, mirillas, conexiones rápidas, respiradores o cualquier otro accesorio que reduzca la necesidad de abrir el equipo durante el mantenimiento.
El agua se puede eliminar del aceite y, según la cantidad y el estado de coexistencia, esto puede ser sencillo. El agua libre, que se ha separado completamente del aceite, se puede drenar y eliminar fácilmente. Si el agua está emulsionada, utilizar elementos de filtrado para eliminar el agua puede ser un método sencillo. El agua disuelta es la más difícil de eliminar y probablemente requiera deshidratación por vacío o estrategias de eliminación similares más agresivas.
Calor
El calor es el catalizador que aumenta la velocidad de oxidación y otros procesos de degradación química dentro del aceite. A menudo se cita la regla de la tasa de Arrhenius, que dice que las reacciones químicas se duplican cada 10 °C de aumento de temperatura. Esto aplicado a la oxidación significa que la velocidad de oxidación se duplica con este aumento de temperatura, por lo que la vida útil del aceite se reduce efectivamente a la mitad. Queremos que los lubricantes funcionen lo más fríos posible.
En la mayoría de los casos, el calor es difícil de evitar y está presente debido a la naturaleza de la operación (fricción) o debido al entorno (calor ambiental, proximidad a hornos, etc.). En cualquier caso, tratamos de proteger el equipo contra el calor excesivo. Esto puede incluir poner bajo sombra el equipo expuesto a la luz solar directa o colocar protectores térmicos al equipo instalado cerca de áreas calientes del proceso.
Aire
Por supuesto, para que se produzca la oxidación, debe haber oxígeno presente. El aire que existe dentro del sistema es la fuente de la mayor parte de este oxígeno. Nuestros equipos suelen funcionar a presión atmosférica, especialmente las máquinas lubricadas por salpique y la mayoría de los depósitos de fluidos. En estas condiciones, el aceite retiene aire en estado disuelto, hasta un 10 % en volumen. A medida que el aceite experimenta turbulencia y movimiento a través de un sistema, pueden formarse burbujas y comenzar a suspenderse a través del volumen del fluido. Este es aire atrapado y representa una de las áreas de mayor preocupación en lo que respecta a la contaminación con aire.
Las fugas en la succión, las condiciones turbulentas del reservorio y la tensión superficial deteriorada del aceite son mecanismos que pueden provocar la acumulación de aire. Una vez que estas burbujas están en el sistema, se quedan en el aceite y aumentan el área del aceite en contacto con el aire. Esto promueve aún más la oxidación y los subproductos mencionados anteriormente.
Para controlar esto, debemos asegurarnos de que el aceite se mantenga en buenas condiciones, lo que a su vez garantiza que las propiedades de liberación de aire del aceite permanezcan intactas. Queremos que el aire se separe rápidamente del aceite. Para ayudar aún más en esto, queremos que los depósitos estén lo más tranquilos posible, por lo que la adición de deflectores, difusores y otros dispositivos para ralentizar el movimiento del aceite puede tener un gran impacto en la cantidad de aire atrapado que se permite que se mueva por todo el sistema.
Catalizadores metálicos
Al igual que las bujías microscópicas, las partículas metálicas suspendidas en el aceite afectan en gran medida la velocidad de oxidación. Estas partículas pueden reaccionar con el aire del sistema y crear especies de oxígeno más reactivas que luego atacan el aceite. También pueden reaccionar con los hidroperóxidos del aceite y generar moléculas más reactivas que aumentan la velocidad de oxidación y la formación de ácido. Además, las superficies metálicas proporcionan un lugar para que se produzcan reacciones de oxidación, lo que permite que la oxidación se produzca más rápidamente.
La mayor parte de nuestros equipos están compuestos de metal, por lo que su presencia es frecuente. Sin embargo, son las pequeñas partículas de desgaste las que pueden causarnos gran preocupación. Estas partículas se liberan de las superficies de la máquina durante el funcionamiento y luego se desplazan por todo el sistema, entrando en contacto con más lubricante. A medida que aumenta su concentración, hay más superficie presente en el sistema, lo que aumenta la tasa de oxidación.
Para reducir estos impactos, debemos asegurarnos de que nuestro equipo esté mecánicamente en buenas condiciones y funcione bien. Esto incluye actividades de mantenimiento como alineación, balanceo y montaje sólido para garantizar que el equipo no produzca desgaste innecesario. La viscosidad correcta y los paquetes de aditivos para minimizar el desgaste son cruciales desde el punto de vista de la lubricación. Combinamos esto con una filtración adecuada para eliminar estas partículas finas y otras partículas que producen desgaste, como la suciedad, para minimizar la población de partículas de desgaste. Mantener bajas las partículas metálicas ayuda a ralentizar el proceso oxidativo.
Aunque no tenga la mejor opinión sobre la banda o la canción, eso no significa que no haya lecciones que aprender aquí. Tenga en cuenta que el WHAM es en gran medida controlable y, si nos centramos en esto, podemos aumentar en gran medida la vida útil de nuestros lubricantes. Tal como dice la canción: “No planeo hacer un trabajo en solitario”. Haga que su equipo participe en estas mejoras, ya que todos los involucrados en el programa de lubricación tienen un papel que desempeñar para mantener estos contaminantes fuera de la máquina.
Wes Cash, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América