Una mirada a los espesantes de sulfonato de calcio

La grasa es grasa, ¿verdad? Desafortunadamente, la respuesta no es tan simple, porque existen muchos tipos de grasas. Si no se utiliza la grasa adecuada en la maquinaria, es posible que esté gastando demasiado en piezas de repuesto. Por otro lado, la grasa adecuada puede permitir que la maquinaria funcione durante años sin problemas de mantenimiento. La clave es saber qué grasa es la adecuada para sus necesidades.

Sulfonato de calcio

No son nuevos en la escena de las grasas, los espesantes de sulfonato de calcio han existido durante casi 50 años. Este tipo particular de grasa tiene propiedades inherentes de extrema presión (EP) que las hacen destacan del resto. Estas propiedades, combinadas con el hecho de que se puede formular para su uso en aplicaciones H-1 (grado alimenticio), la convierten en una alternativa atractiva a otras grasas.

Fondo

Hay varios espesantes de grasa disponibles, cada uno con sus propias fortalezas y debilidades. Brevemente, las grasas típicas a base de litio (las más comunes) están hechas de un ácido graso, generalmente ácido 12-hidroxiesteárico, y un hidróxido de litio para producir un jabón simple que actúa como espesante en la grasa. Luego se agregan componentes para darle características extrema presión (EP) y otras propiedades deseables que permiten que la máquina funcione al máximo desempeño.

Para hacer una grasa compleja a base de litio, parte del ácido graso se sustituye con otro ácido (generalmente un diácido), que produce el jabón complejo. Este tipo de estructura de jabón mixto tiene propiedades especiales que permiten calentar la grasa a una temperatura más alta sin perder su estructura ni separarse el aceite del espesante.

Esta temperatura máxima se denomina punto de goteo. El punto de goteo es crítico porque es el punto en el que la grasa vuelve a ser líquida (el aceite se separa del espesante). Las grasas a base de sulfonato de calcio tienen un punto de goteo más alto, lo que las hace atractivas para algunas aplicaciones de alta temperatura.

Las grasas de sulfonato de calcio se elaboran convirtiendo un detergente líquido que contiene carbonato de calcio amorfo en una grasa que contiene partículas de calcita. Debido a las propiedades lubricantes de las partículas de calcita, es posible que no se necesiten aditivos de desempeño EP que contengan azufre, fósforo o zinc. Es por eso que algunas grasas a base de sulfonato de calcio son atractivas para la industria alimentaria.

El arte de hacer grasa

Max Born, un matemático y físico alemán, dijo una vez: “La ciencia no es lógica formal. Necesita el libre juego de la mente en un grado tan grande como cualquier otro arte creativo”. Hacer una grasa no es la excepción. Con respecto a las grasas de sulfonato de calcio, la técnica implica el proceso utilizado para convertir el detergente en grasa.

La forma en que se hace esto puede afectar el desempeño del aditivo EP y el punto de goteo. Hay más en el arte de hacer grasa. Existen diversos fabricantes y, a veces, el proceso utilizado para la maquinaria de un fabricante debe modificarse para la de otro. Por tanto, el arte también juega un papel en el proceso de fabricación.

Preocupaciones por los sulfonatos de calcio

Aunque las grasas de sulfonato de calcio tienen propiedades deseables, un factor inhibidor es el costo. Las partículas de calcita son el objetivo comercial de hacer que el producto funcione, pero llegar a ese punto puede resultar caro. Además, el suministro de sulfonato de calcio es limitado, mientras que los costos aumentan.

Las plantas están funcionando a plena capacidad y la grasa no es el único postor. Los sulfonatos de calcio se utilizan en el aceite de motor, metalurgia, fluidos de transmisión automática, aditivos de aceite para engranajes industriales y automotrices, así como en otras aplicaciones. Para complicar la situación, comparemos las tasas de tratamiento.

Las aplicaciones diésel de servicio pesado requieren un nivel de tratamiento aproximado del cinco por ciento. En las aplicaciones de grasa, los niveles de tratamiento aumentan entre el 20 y el 50 por ciento. Esa es una gran diferencia y una de las principales razones del alto costo.

Otro inconveniente es su desempeño con respecto a la bombeabilidad y la aspersión de agua. La bombeabilidad es un problema que puede aliviarse mediante la selección adecuada del aceite base. En la prueba de aspersión ASTM D4049, se coloca una fina capa de grasa en una placa y se rocía con agua. Una vez finalizada la prueba, se calcula el porcentaje de grasa perdida. Muchas grasas de sulfonato de calcio típicamente muestran una pérdida significativa por la aspersión de agua.

Ventajas y aplicaciones

¿Cuándo le gustaría utilizar grasa de sulfonato de calcio? Cuando el beneficio supera el costo. Si una aplicación tiene requisitos específicos que solo este tipo de grasa puede cumplir, entonces vale la pena el precio.

Esta grasa sobresale en desempeño EP, como se demostró en la prueba EP de cuatro bolas ASTM D2596 y en la prueba Timken ASTM D2509. Algunas fórmulas también sobresalen en el desempeño de niebla salina. Las aplicaciones que se ajustan a esta categoría incluyen entornos marinos, puentes colgantes, automotriz u otras aplicaciones expuestas a condiciones salinas.

Las aplicaciones generales de las grasas de sulfonato de calcio incluyen la automoción, la agricultura, la construcción, la alimentación, la industria, la minería, la fabricación de papel y las acerías. Las aplicaciones automotrices específicas incluyen chasis, rótulas, juntas universales y cojinetes de ruedas. Las aplicaciones industriales incluyen colada continua, transportadores, molinos de bolas, trituradoras, aplicaciones marinas y subacuáticas.¹

Las grasas de sulfonato de calcio también se utilizan en válvulas de vapor accionadas por motor para controlar el vapor de alta presión. Estas válvulas de vapor se encuentran típicamente en plantas nucleares y estaciones de generación térmica. Un artículo de NLGI Spokesman, julio de 2002², sostiene que las partículas de calcita inherentes a las grasas de sulfonato de calcio, las convierten en una buena opción para aplicaciones de alta temperatura.

Las grasas de sulfonato de calcio son generalmente beneficiosas para el desempeño de protección contra la herrumbre, y la estabilidad a la oxidación se considera buena o excelente. Los inhibidores de herrumbre son tensoactivos que neutralizan los ácidos en la superficie del metal. También pueden crear una superficie aceitosa, o una barrera, para detener la herrumbre en la superficie. Aunque el espesante puede afectar la oxidación, a menudo se basa en la calidad del aceite.

En el caso de la prueba de soldadura de cuatro bolas, una soldadura de 315 kg, 400 kg o incluso más, es común con una grasa de sulfonato de calcio. Se ha descrito que las partículas de calcita forman una estructura en forma de oblea o escama que crea planos de corte que quedan atrapados entre las superficies metálicas. Esto forma una capa de sacrificio sobre el metal que se corta constantemente. Después de todo, es mejor cortar las partículas de calcita que el metal del componente.

En resumen, si la aplicación requiere aprobación H-1, resistencia al calor o tolerancia al agua, una grasa de sulfonato de calcio fabricada adecuadamente que satisfaga sus necesidades puede valer el precio.

Referencias

1. Jeff St. Aubin.Calcium Sulfonate Grease. Chemtool Inc.
2. Mackwood, Crompton Co., and K. J. Brown, Utility Service Associates.Proper Grease Selection Reduces Steam Valve Maintenance.