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Jun 06, 2023

Todo sobre los aditivos lubricantes

La tecnología de aditivos lubricantes es un negocio complicado porque involucra varias sustancias químicas diferentes. A menudo, un aditivo puede interactuar negativamente con otro aditivo ya que ambos compiten por el

La tecnología de aditivos lubricantes es un negocio complicado porque involucra varias sustancias químicas diferentes. A menudo, un aditivo puede interactuar negativamente con otro aditivo ya que ambos compiten por la misma área en las superficies del sustrato. Este tipo de interacción puede conducir a la anulación de las propiedades deseadas de los aditivos.

Por el contrario, el uso de diferentes químicas de aditivos puede, en ocasiones, tener un efecto sinérgico positivo en el rendimiento. Por lo tanto, comprender las complejas químicas y las interacciones de varios aditivos lubricantes es fundamental para formular adecuadamente una grasa de alto rendimiento que se ajuste a los requisitos de una aplicación.

Algunos de los aditivos más importantes utilizados en las grasas de formulación se enumeran en la Tabla 1.

Tabla 1. ¿Qué hay en tu grasa? Esta tabla muestra las características de algunos aditivos de grasa comunes. Fuente: Nye Lubricants Inc.

Muchos lubricantes sintéticos, especialmente los aceites lubricantes a base de hidrocarburos, son susceptibles a la degradación del oxígeno. Este proceso de oxidación, que se inicia con la formación de radicales libres reactivos y peróxidos, es la principal causa del espesamiento del aceite y la formación de lodos y barnices en muchas aplicaciones.

La oxidación destructiva del petróleo puede describirse como un proceso cíclico que involucra inicio, propagación, ramificación y terminación (Figura 4). A menos que se rompa o termine el ciclo, la oxidación continuará ocurriendo hasta que el aceite o la grasa ya no sean utilizables.

4. Romper el ciclo. Los antioxidantes primarios (AO) reaccionan con los radicales muy reactivos, retardando la degradación al romper las cadenas de radicales que se autopropagan. Los AO secundarios reaccionan con los peróxidos reactivos que están presentes para romper el ciclo de oxidación. Cortesía: Nye Lubricants Inc.

Los antioxidantes son aditivos diseñados para prolongar la vida útil de un lubricante aumentando la resistencia a la oxidación del aceite base. Los antioxidantes permiten que los lubricantes funcionen a temperaturas más altas de las que serían posibles sin ellos.

Hay dos tipos de antioxidantes: primarios y secundarios. Los antioxidantes primarios suelen estar compuestos por aminas aromáticas y fenólicos impedidos. Los antioxidantes secundarios suelen estar compuestos de fosfitos y ciertos compuestos que contienen azufre, como tioéteres y tioésteres. Cada tipo de antioxidante realiza una función diferente para inhibir la oxidación.

El proceso de oxidación comienza con la fase de iniciación, cuando se forman radicales libres. Los antioxidantes primarios son "eliminadores de radicales" que reaccionan rápidamente con los radicales libres durante la fase de propagación, ralentizando el proceso de degradación formando nuevos radicales que son más estables.

Los antioxidantes secundarios reaccionan con los peróxidos, que a menudo están presentes cuando el aceite lubricante reacciona con el oxígeno. Estos antioxidantes son responsables de romper el ciclo y prevenir la ramificación y una mayor propagación. Muy a menudo, los formuladores de grasas utilizan una combinación de antioxidantes primarios y secundarios para maximizar la protección del aceite contra la degradación oxidativa.

Un experto del Instituto Tecnológico de Massachusetts afirma que la elevada fricción y el desgaste provocan un desperdicio de recursos de más del 6% del producto nacional bruto. Por lo tanto, tomar medidas para minimizar los efectos de la fricción y el desgaste puede ahorrar mucho dinero.

Existen varios tipos diferentes de mecanismos de desgaste mecánico que pueden ocurrir en un sistema de lubricación, incluido el desgaste adhesivo, el desgaste abrasivo, las picaduras y el desconchado. Los aditivos preventivos del desgaste son un componente necesario en los lubricantes destinados a aplicaciones propensas a sufrir dichos daños.

Los aditivos preventivos del desgaste se dividen en dos categorías: agentes de extrema presión y agentes antidesgaste. Tanto los aditivos de extrema presión como los antidesgaste funcionan depositando una barrera protectora mediante una reacción en la superficie del metal.

Los aditivos antidesgaste se utilizan generalmente en condiciones suaves de cargas bajas y altas velocidades para reducir la tasa de desgaste continuo y moderado. El aditivo ayuda a cubrir la superficie de aplicación para proteger el metal del desgaste con el tiempo. Ejemplos comunes de aditivos antidesgaste son los fosfatos de triarilo y el dialquilditiofosfato de zinc.

Los aditivos de presión extrema generalmente se usan bajo cargas más pesadas, a altas temperaturas y bajas velocidades para evitar fallas catastróficas o agarrotamiento de la aplicación. Ejemplos comunes de aditivos de presión extrema son disulfuro de molibdeno, grafito, olefinas sulfuradas y complejos de dialquilditiocarbamato.

La corrosión se define como la alteración destructiva del metal por una reacción química o electroquímica entre el metal y su entorno, lo que resulta en cambios y debilitamiento de las propiedades del metal. La corrosión es un proceso, no una propiedad. Todos los metales, excepto los metales nobles, son inestables en condiciones atmosféricas, lo que les permite convertirse en su forma oxidada. Hay dos tipos principales de corrosión: corrosión electroquímica y corrosión química.

La corrosión electroquímica implica la reacción de un metal ferroso (a base de hierro) o sus aleaciones en un proceso de dos pasos en presencia de un electrolito, normalmente agua o humedad. El resultado de esta reacción se conoce comúnmente como óxido.

Se pueden incluir inhibidores de oxidación en una formulación para retardar la corrosión de las aleaciones de hierro. Los inhibidores de óxido funcionan adsorbiéndose físicamente sobre la superficie del metal, bloqueando así la superficie del metal de los efectos del agua, los ácidos y el aire.

La corrosión química implica el ataque de especies químicas agresivas como ácidos, bases y azufre. Esto suele ser el resultado de la oxidación de hidrocarburos y aditivos que contienen azufre, o subproductos de aditivos, sobre una superficie metálica o una capa de óxido metálico, lo que da como resultado la formación de compuestos metálicos iónicos o metálicos oxidados. A diferencia de la corrosión electroquímica, la corrosión química no requiere un electrolito, como el agua, y puede ocurrir tanto en ambientes orgánicos como acuosos.

Agregar inhibidores de corrosión a un lubricante ayudará a retardar el proceso de deterioro en metales no nobles. Los inhibidores forman una película inactiva sobre la superficie del metal al formar complejos con iones metálicos en la superficie. Algunos aditivos contra la corrosión actúan neutralizando los ácidos corrosivos formados a partir del aceite y los subproductos de la degradación de los aditivos.

Existen varios métodos de prueba que se utilizan para medir la eficacia de los paquetes de aditivos. Para determinar la resistencia a la oxidación, lo más común es utilizar un calorímetro de barrido diferencial de presión. La prueba mide la capacidad de un aceite o grasa para resistir la oxidación en un ambiente muy exigente, rico en oxígeno y a alta presión, a temperaturas elevadas. Cuanto más tarde en producirse una reacción exotérmica, mejor será la estabilidad oxidativa.

Una técnica común para medir la fricción y el desgaste es la prueba de desgaste de cuatro bolas. En esta prueba, se hace girar una bola de acero contra tres bolas estacionarias lubricadas (Figura 5). Los resultados se presentan como cicatrices de desgaste en las bolas estacionarias, que se miden y promedian, junto con el coeficiente de fricción.

5. Prueba de desgaste de cuatro bolas. Los lubricantes se prueban colocando una carga de 40 kilogramos (kg) en la bola superior y girándola a 1200 revoluciones por minuto (rpms) contra tres bolas estacionarias lubricadas durante 60 minutos a 75 °C. Luego se miden las cicatrices de desgaste. Cortesía: Nye Lubricants Inc.

Otra forma de medir la fricción y el desgaste es utilizar un instrumento schwingung (oscilante), reibung (fricción) y verschleiž (desgaste). El método mide las interacciones físicas entre un lubricante y dos o más superficies sólidas en movimiento oscilatorio lineal o rotacional.

La capacidad de una grasa para prevenir la corrosión se prueba más comúnmente mediante la prueba de corrosión del cobre. En esta prueba, se sumerge una tira de cobre en grasa y se coloca en un horno durante 24 horas. Luego, la tira se compara visualmente con un estándar de corrosión y se le asigna una clasificación (Figura 6). Existen varios otros métodos para medir la corrosión, incluida la prueba de pulverización de niebla, el procedimiento de evaluación de la velocidad de corrosión, la prueba de corrosión de rodamientos y la prueba EMCOR.

6. Prueba de corrosión del cobre. Esta prueba de corrosión requiere sumergir una tira de cobre en grasa y colocarla en un horno durante 24 horas a 100 ° C o 150 ° C. Luego, la tira se compara con un estándar, como el que se muestra aquí, y se califica. Cortesía: Nye Lubricants Inc.

Los laboratorios de investigación, desarrollo y aplicaciones de Nye Lubricants tienen la capacidad de realizar todas estas pruebas. Los ingenieros de Nye pueden trabajar con los clientes para adaptar los métodos de prueba para simular mejor las aplicaciones deseadas. Esto garantiza que el lubricante elegido proporcione la protección necesaria. ■

—Anthony Grossi, PhD, director de tecnología de Nye Lubricants Inc.

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