Análisis sobre los diferentes tipos de lubricantes existentes para compresores, tanto en refrigeración como aire acondicionado.
por Ing. Ernesto Sanguinetti*
1.-Tipos de lubricantes: En términos generales se pueden clasificar en: sólidos, semisólidos, líquidos y gaseosos.
A.-Sólidos: Talco: Tiene una densidad entre 2,7 y 2,8 gr/cm3. Su color puede variar desde el verde manzana, el gris o el blanco hasta el plateado. Brilla con un lustre entre perlado y graso.
Grafito: Es negro y opaco, tiene un lustre metálico y una densidad de entre 2,09 y 2,2 gr/cm3. Al ser muy blando (dureza entre 1 y 2) mancha cualquier elemento que toque y tiene tacto graso o escurridizo. Es el único material no metálico que conduce bien la electricidad; sin embargo, a diferencia de los otros conductores eléctricos, transmite mal el calor.
B.-Semisólidos: Grasas: Son dispersiones de aceite en jabón. Se emplean para lubricar zonas imposibles de engrasar con aceite, bien por falta de condiciones para su retención o bien porque la atmósfera de polvo y suciedad en que se encuentra la maquina aconseja la utilización de un lubricante pastoso. Una de las características más importantes de las grasas es el punto de goteo, es decir, la temperatura mínima a la cual la grasa contenida en un recipiente especial empieza a gotear por un orificio situado en la parte inferior. Es muy importante, ya que permite conocer la temperatura máxima de empleo. Según el jabón que las forma, las grasas pueden ser cálcicas, sódicas, al aluminio, al litio, al bario.
Algunas características y aplicaciones son las siguientes:
Grasas cálcicas: Tienen un aspecto mantecoso, son insolubles en agua, resisten 80 °C y son muy económicas. Se emplean para lubricar rodamientos situados en los chasis de los automóviles y rodamientos de máquinas que trabajen a poca velocidad y a menos de 75 °C.
Grasas sódicas: Tienen un aspecto fibroso, emulsionan en agua, resisten 120 °C y son poco fusibles. Se emplean para rodamientos en que no haya peligro de contacto con el agua.
Grasas al aluminio: Son de aspectos fibrosos y transparentes, insolubles en el agua, muy adhesivos y muy estables. Resisten hasta 100 °C. Se emplean en juntas de cardan, cadenas, engranajes y cables, engranajes y cadenas; y en sistemas de engrase centralizado.
Grasas al litio: Son fibrosas, resisten bastante bien el agua y pueden utilizarse desde —20°C hasta 120°C. Se emplean para aplicaciones generales (rodamientos, pivotes en automóviles), conteniendo, si es necesario, bisulfuro de molibdeno.
Grasas al bario: Son fibrosas y más resistentes al agua que las de litio, y su máxima temperatura de empleo es de 180°C. Son para usos generales.
C.-Líquidos: Llamados en general aceites lubricantes, se dividen en cuatro subgrupos.
Aceites minerales: Obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo. En base al crudo del cual se obtienen, pueden ser: de base parafínica, de base nafténica (los más usados) y de base aromática.
Aceites de origen vegetal y animal: Son denominados también aceites grasos y entre ellos se encuentran: aceite de lino, de algodón, de colza, de oliva, de tocino o de cerdo, de buey, glicerina.
Aceites compuestos: Formados por mezclas de los dos primeros, con la adición de ciertas sustancias para mejorar sus propiedades.
Aceites sintéticos: Aquellos que han sido obtenidos exclusivamente por síntesis en laboratorio en lugar de utilizar productos extraídos del petróleo u otras sustancias naturales. La síntesis de «éster» en laboratorio permite elegir de antemano las características que se desean obtener en el lubricante. Por ejemplo, de olefinas, mediante polimerización, pueden obtenerse polímeros fluidos bajos, denominados aceites hidrocarbúricos sintéticos; de ácidos grasos y alcoholes, por esterificación, se obtienen los esteres de síntesis; de óxido de etileno o propileno, por polimerización, se obtienen los poliglicoles. Sus componentes no se ven alterados con el tiempo, manteniendo su calidad.
Existen varios tipos de aceites sintéticos: alquilbenceno, polioléster, polialfaolefínico y polialquilenglicol. Los de mayor uso son el polialquilenglicol (principalmente en refrigeración/aire acondicionado automotriz) y el polioléster.
D.-Gaseosos: Gases a presión que se introducen entre las caras de los cuerpos en movimiento. Cuando se inyectan a presión se utilizan para lubricar elementos que requieren de movimientos muy precisos como por ejemplo soportes que permiten la rotación de los grandes telescopios.
2.-Inicios de la lubricación : la grasa natural se empezó a utilizar como lubricante desde hace milenios y los usos más antiguos se remontan a unos 4.000 años antes de nuestra era.
En esas épocas lejanas, por ejemplo, los egipcios usaban la grasa para resolver los problemas de fricción en sus carruajes y en sus maquinarias de construcción utilizadas, entre otras cosas, para edificar las famosas pirámides.
Aquellos primeros lubricantes fueron grasas de animales, pero luego se elaboraron lubricantes que contenían cal mezclada con grasas animales y en otras con aceites vegetales. Este tipo de lubricación se utilizó hasta el siglo XVIII, donde aparecen las primeras grasas hechas en base de aceites minerales, desarrolladas y utilizadas como eficaces lubricantes en las vagonetas de las minas y en las máquinas industriales que en aquel entonces funcionaban con bastante lentitud.
Esas grasas fueron usadas hasta inicios del siglo XX. En la actualidad aún continúan siendo empleadas para varias aplicaciones en algunas partes del mundo; pero durante todo el siglo XX y con el desarrollo de los motores de vapor, de los vehículos motorizados, de las máquinas industriales y agrícolas, de las máquinas frigoríficas, hubo una mayor necesidad de grasas y una creciente necesidad de aceites.
Así surgen los aceites producidos a base de jabones metálicos de sodio, de aluminio y de bario, entre otros elementos. Había una gama muy variada de grasas y aceites ya que cada producto era creado en función de un uso específico: para ejes y pistones, piñones, mandos de dirección, ruedas de carros, vagones y vagonetas, transmisiones, embragues, etc.
Lubricantes modernos
Hacia 1950 se introdujo una grasa denominada “multiuso”, hecha a base de litio. La aparición de este producto trajo cierto escepticismo entre los usuarios pero algunos años más tarde se transformó en el lubricante más utilizado para los vehículos a motor y las máquinas industriales.
Todavía hoy la grasa de litio es empleada en el mundo industrial. Los lubricantes que actualmente se usan son en su gran mayoría de origen mineral y se extraen del petróleo crudo. Como se mencionó, antes de conocerse el petróleo se aprovechaban los aceites de origen animal (ballena, cerdo, vacuno, ovino, etc.) y de origen vegetal (oliva, girasol, ricino, etc.).
La capacidad de lubricación de los aceites animales y vegetales es mayor que la de los aceites minerales, pero tienen el grave inconveniente de su poca estabilidad, se oxidan y se descomponen con facilidad produciendo sustancias ácidas que atacan a las superficies metálicas.
Por lo dicho, en la lubricación actual se emplean, de preferencia, los aceites minerales. En el proceso de refinación del petróleo crudo se obtienen a diferentes temperaturas los siguientes compuestos: gasolina, diésel, querosene, residuos, aceites, etc. Finalmente, se agregan diversos compuestos químicos, de acuerdo con las características y el uso que se desea dar al lubricante.
La lubricación es básica y necesaria para la operación de casi todas las maquinarias que se emplean en el mundo. Sin lubricación, las máquinas no funcionarían, o si lo hacen sería por poco tiempo antes de dañarse.
La industria de lubricantes constantemente mejora y cambia sus productos a medida que los requerimientos de las maquinarias modernas evolucionan y nuevos procesos químicos y de destilación son descubiertos. Tener el conocimiento básico de la tecnología de la lubricación ayuda a elegir los mejores lubricantes para cada necesidad.
La biotecnología es el futuro
Los lubricantes sintéticos y biosintéticos son relativamente nuevos en la industria y sus altos costos de producción impiden hasta el momento que sean de uso mayoritario. Un material sintetizado es aquel compuesto que se produce por combinación química o por construcción de moléculas complejas derivadas de moléculas menos complejas. Por definición, un lubricante sintético convencional es un lubricante diseñado y elaborado en un laboratorio para servir mejor a los propósitos que antes solo se podían atender con productos extraídos directamente del petróleo.
Un lubricante biosintético proviene de una base biodegradable y renovable. Son más eficientes porque los aceites minerales, son una mezcla compleja de hidrocarburos producidos naturalmente (petróleo crudo) y los aceites biosintéticos son productos elaborados de bases biodegradables y en su mayoría con la misma molécula en configuración y tamaño.
Adicionalmente, los aceites biosintéticos tienen un alto índice de viscosidad natural que los hace muy estables ante los cambios en la temperatura, mejorando su habilidad para desempeñarse en un amplio rango de temperaturas lo que se traduce en que el lubricante se “adelgace” menos con las altas temperaturas, esto es no disminuya mucho su viscosidad, (por ejemplo con el motor caliente de un vehículo o en la descarga de un compresor) y que se “engruese” menos en las bajas temperaturas, esto es que no aumente mucho su viscosidad, (con el motor frío de un vehículo o en el evaporador de una máquina frigorífica).
3.-Lubricación en compresores de refrigeración y aire acondicionado: lo primero que debemos tener presente es que los fabricantes de compresores que se emplean en éstas aplicaciones siempre especifican el tipo de aceite que usa cada modelo producido; por lo tanto debemos ceñirnos a cumplir con ellas.
Uno de los errores más comunes ocurre cuando se realiza el servicio y no se utiliza el aceite apropiado para reponer o agregar aceite al compresor, porque se puede provocar un daño al sistema debido a la no compatibilidad con el refrigerante y componentes del sistema. Además, en compresores herméticos y semiherméticos, el aceite se encuentra en íntimo contacto con los devanados del motor eléctrico, por lo tanto, debe tener buena compatibilidad y propiedades térmicas estables.
Los aceites lubricantes permanecen en el cárter del compresor, sin embargo inevitablemente una pequeña cantidad circulará hacia el resto del circuito frigorífico. El aceite lubricante debe ser capaz de resistir tanto una alta temperatura en la descarga del compresor como una baja temperatura en la válvula de expansión y en el evaporador. Debe ser lo suficientemente soluble con el refrigerante como para poder retornar al compresor, de manera que con el tiempo, este no se quede sin su carga de aceite lubricante, lo cual podría generar una falla mecánica.
Clases de aceites para compresores
Existen cinco clases o categorías de aceites lubricantes:
* Aceite Mineral (MO)
* Aceite Alquilbenceno (AB)
* Aceite Polioléster (POE)
* Aceite Polialfaolefínico (PAO)
* Aceite Polialquilenglicol (PAG)
Los refrigerantes CFC empleaban aceites minerales y alquilbencénicos para la lubricación de los compresores. Los refrigerantes HCFC también los emplean y de ese grupo hasta ahora todavía se usa el refrigerante R-22. Esto ha cambiado en la actualidad, con la introducción de los nuevos refrigerantes sustitutos, los cuales no son miscibles con los aceites tradicionales del tipo mineral, y se necesita usar aceite del tipo sintético para lograr la miscibilidad adecuada y el retorno de aceite.
Una característica importante de los aceites lubricantes sintéticos, tales como POE y PAG, es que son mucho más higroscópicos que los aceites minerales. Los aceites POE se saturan con aproximadamente 1000 ppm (partes por millón) de la humedad atmosférica, comparado con los 100 ppm de los aceites minerales. Los aceites lubricantes PAG son más higroscópicos que los aceites lubricantes POE.
La siguiente tabla hay que tomarla solo como guía para mostrar la compatibilidad entre los aceites y los refrigerantes, porque es el fabricante del compresor quien recomienda que aceite utilizar:
Tabla 1.
Nota: La segunda parte de este artículo la encontrará en la edición 1 de 2020.
* Ing. Ernesto Sanguinetti, Gerente de la División de Ingeniería de Cold Import - Perú.
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