¿Cómo hacen los lubricantes para combatir la fricción y el desgaste?

En publicaciones anteriores hemos hablado de la importancia de los lubricantes industriales para prevenir el desgaste por fricción, pero… ¿cómo es que lo logra? A continuación, resolveremos todas tus dudas al respecto.

Funcionamiento básico de los motores

Básicamente, en los motores de combustión interna se utiliza un líquido inflamable que puede ser diésel o gasolina para convertirlo en calor, y a su vez, este calor genera el movimiento. Vehículos de trabajo, aéreos, navales, maquinaria industrial utilizan motores de combustión con piezas de ingeniería milimétrica que tienen una función igualmente importante. 

Durante el arranque del motor y cuando la maquinaria se encuentra bajo condiciones de alta carga, las superficies metálicas entran en contacto entre sí. Por ejemplo, los engranajes giran y transmiten el movimiento desde el motor, con transformaciones en el eje de giro o velocidad. En este proceso, donde la velocidad puede ser muy alta, la fricción provoca desgaste entre las piezas que rozan.

Para reducir la fricción y el desgaste en condiciones extremas, se usa una película de lubricante con particularidades especiales, siendo la viscosidad, la resistencia al desgaste y la presión las más importantes, y ambas se ven afectadas por condiciones como la temperatura a la que trabaja el motor.

Regímenes de lubricación para combatir la fricción y el desgaste

Lubricación límite

Este concepto se refiere al total contacto entre dos superficies metálicos, sin que haya algún tipo de separación por una película de lubricante. Esta situación ocurre durante el arranque, así como al conducir a baja velocidad, con una carga muy alta y cuando no hay un nivel adecuado de aceite.

Lubricación hidrodinámica

Es un tipo de lubricación en el que una película soporta a un componente: el eje, por lo que evita que entre en contacto con el cojinete. Esto sucede una vez que el eje ha comenzado a girar, y la velocidad y la carga son tan altas que se genera una cuña de aceite entre el eje y el cojinete y los separa entre sí.

Para que la película hidrodinámica sea efectiva, la viscosidad del aceite debe ser suficiente para mantener la condición hidrodinámica requerida bajo las condiciones de operación, como puede ser baja carga y alta velocidad, alta carga y baja velocidad, baja velocidad y baja carga, entre otras.

En la lubricación hidrodinámica se requiere que las propiedades físicas del aceite mantengan todas las condiciones, especialmente su viscosidad, ya que si el aceite pierde su nivel de viscosidad podría presentarse contacto entre metales que provoque fricción o irregularidades de las superficies. Por el contrario, si la viscosidad es muy alta, la resistencia de las moléculas reducirán la eficiencia de la operación y podrían provocar que la temperatura aumente considerablemente.

Lubricación elasto-hidrodinámica

Los equipos que tienen áreas con contactos de muy alta presión, como los rodamientos de bolas y rodillos requieren la lubricación elasto-hidrodinámica, en la que el aceite entra en la zona de contacto entre los elementos móviles.

Cuando el aceite se introduce en las zonas de contacto entre las bolas y las pistas, la presión aumenta de forma súbita, y esta a su vez aumenta la viscosidad del aceite, lo que vuelve a aumentar la presión. Esta subida constante de presión provoca que el aceite se transforme en semisólido, y puede deformar ligeramente las zonas de contacto de los elementos rodantes.

Para este tipo de lubricación se requiere un aceite con un índice de viscosidad adecuado para la aplicación requerida, de modo que el espesor de la película evite que las asperezas o los puntos altos rompan la película de aceite conforme los elementos rotatorios pasan por las zonas de contacto.

Importancia de la viscosidad

La lubricación reduce la fricción entre las partes móviles y la resistencia pasiva de los componentes fijos. En general, la viscosidad es aquella que permite que el aceite sea lo suficientemente fluido para circular por todo el motor y evitar el roce de las partes móviles.

En general, los lubricantes utilizan aditivos mejoradores de viscosidad, que permiten que el lubricante sea lo suficientemente fluido, en especial durante el arranque y ante condiciones extremas de temperatura y presión.

Uno de los tipos de aceite de más alta efectividad para diversas máquinas es el multigrado, que contiene polímeros de cadena larga que se contraen a bajas temperaturas y ofrecen poca resistencia al movimiento de las moléculas de aceite, y a altas temperaturas se oponen a la fluidificación de la mezcla para que conserven sus cualidades.

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