clase 8 entendiendo la importancia de los aditivos y...

CLASE 8

Entendiendo la

Importancia de

los Aditivos y

como

Monitorearlos

DIPLOMADO: ANÁLISIS DE LUBRICANTE NIVEL I. PILARES DEL PROGRAMA

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CLASE 8 – ENTENDIENDO LA IMPORTANCIA DE LOS

ADITIVOS Y CÓMO MONITOREARLOS

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1.- El participante describirá la importancia de los aditivos en el desempeño

del lubricante.

2.- El participante justificará el uso del análisis de lubricante para el

monitoreo de la presencia y desempeño de los aditivos en el lubricante en

uso.

3.- El participante usará los principios de la conservación de la materia para

distinguir la conversión de las sustancias de los aditivos en datos que

ayudan a identificar cambios en el desempeño de los lubricantes o mezclas

indeseables.

TEMA 1 – Funciones de los aditivos

Desarrollo

Los aditivos son compuestos químicos que pueden ir disueltos o

suspendidos en la base lubricante para complementar sus propiedades

y le otorgan al lubricante su funcionalidad completa de acuerdo a su

aplicación. La cantidad de aditivos en un lubricante varía de acuerdo a

su aplicación y el tipo de básico utilizado y puede ser entre 0.2 y el 30%.

En algunos lubricantes el costo del aditivo puede ser el mayor elemento

de su precio. Algunos aditivos imparten propiedades nuevas al básico,

mientras que otros le mejoran o eliminan propiedades. Los lubricantes

fueron introducidos a los lubricantes en los años 1920 y desde entonces

su uso y desempeño se ha desarrollado de manera muy importante.

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El crítico rol de los aditivos en la lubricación

Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.

Publicado en la revista MachineryLubrication (6/2012)

Los profesionales de la lubricación frecuentemente están familiarizados con

la viscosidad del aceite básico de sus lubricantes. Después de todo, esa es

la propiedad más importante de un lubricante. Se establecen las líneas de

base y se monitorea la salud del lubricante basándose sólo en la viscosidad.

Sin embargo, en el lubricante hay algo más, aparte de la viscosidad. Es muy

importante entender el rol de los aditivos y sus funciones dentro del

lubricante.

Los aditivos son compuestos orgánicos e inorgánicos, disueltos o

suspendidos como sólidos en el lubricante. Típicamente fluctúan entre 0.1%

a 30% del volumen total de lubricante, dependiendo de la aplicación que se

le dará en la máquina.

Los aditivos tienen tres roles fundamentales:

Mejorar propiedades existentes en el aceite básico con el uso de

antioxidantes, inhibidores de corrosión, antiespumantes y

demulsificantes.

Suprimir propiedades indeseables del aceite básico con los

depresores de punto de fluidez y los mejoradores del índice de

viscosidad (MIV).

Impartir nuevas propiedades al aceite básico con los aditivos

extrema presión (EP), detergentes, deactivadores de metal y

agentes de adhesividad.

Aditivos polares

La polaridad de los aditivos se define como la atracción direccional natural

de las moléculas de los aditivos hacia otros materiales polares en contacto

con el aceite. En términos simples, es algo que el agua disuelve o que se

disuelve en agua. Una esponja, una superficie metálica, la tierra, agua y

pulpa de madera, son todas sustancias polares. Entre algunas cosas que no

son polares están las ceras, repelentes de agua y la espalda de los patos.



264

Es importante tomar en cuenta que los aditivos también se sacrifican. Una

vez que se han ido, no hay retorno. Piense en el ambiente en el que usted

trabaja, los productos que fabrica y los tipos de contaminantes que lo rodean

diariamente. Si usted permite que a su sistema ingresen contaminantes que

atraen a sus aditivos, como la tierra, silicio, y agua, los aditivos se pegarán

a ellos y se asentarán en el fondo o serán arrastrados hacia un filtro que los

removerá y los agotará.

Mecanismos polares

Hay algunos mecanismos polares, como el de envolver partículas, el de

emulsionar el agua o el de recubrir las superficies metálicas, los cuales

merecen ser discutidos.

Envolver partículas significa que los aditivos se pegarán a la superficie y la

envolverán. Esos aditivos son los deactivadores de metal y los

detergentes/dispersantes. Estos últimos se emplean para dispersar las

partículas de hollín a fin de evitar que se aglomeren, se asienten y se

depositen en las superficies, especialmente en temperaturas bajas y

moderadas. Generalmente verá estos aditivos en los aceite para motores de

combustión interna. Le ofrecen una buena razón para reparar y eliminar

cualquier problema relacionado con el motor tan pronto como se detecte por

medio del conjunto apropiado de ensayos de análisis de aceite.

Demasiado bueno

Cuando utiliza aditivos, más no significa que sea mejor. Cuando se añaden más aditivos

al aceite, en ocasiones no se gana ningún beneficio, y a veces el desempeño en realidad

se deteriora. En otros casos, el desempeño del aditivo no mejora, pero sí la duración del

servicio. Además, al incrementar el porcentaje de un cierto aditivo podría mejorar una

propiedad del aceite, a la vez que se degrada otra. Cuando se desbalancea la

concentración de aditivos, se afecta la calidad integral del aceite. Algunos aditivos

compiten con otros por el mismo espacio en la superficie metálica. Si se agrega una

elevada concentración de agentes antidesgaste, el inhibidor de corrosión podría ser

menos efectivo. El resultado puede ser un aumento en problemas relacionados con

corrosión.



265

La formación de emulsiones con agua ocurre cuando la cabeza polar del

aditivo se adhiere a las gotas microscópicas de humedad. Esos tipos de

aditivos son los agentes emulsificantes. Tome esto en cuenta la siguiente vez

que observe agua en un tanque. Si bien es importante remover el agua,

determine por dónde ingresó al sistema y repárelo aplicando el enfoque de

mantenimiento de análisis de causa raíz de falla. También tenga en mente

que el paquete de aditivos se ha afectado. En términos de lubricación, esto

se conoce como agotamiento de aditivos. Un reporte apropiado de análisis

de aceite puede determinar la salud de los aditivos remanentes en el

lubricante.

El mecanismo de recubrimiento de las superficies se presenta cuando los

aditivos se anclan a las superficies metálicas, que es la forma en que se

supone deben trabajar. Se adhieren al interior del alojamiento de los

engranajes, a los dientes de los engranes, rodamientos, ejes, etc. Los aditivos

que efectúan esta función son los inhibidores de herrumbre, antidesgaste

(AW), extrema presión (EP), agentes de aceitosidad e inhibidores de

corrosión.

Los aditivos antidesgaste trabajan específicamente para proteger las

superficies durante condiciones de película límite. Conforman una película

dúctil, tipo ceniza, a temperaturas entre moderadas y altas (de 65°C a

110°C). Bajo estas condiciones límite, la película AW es quien sufre el daño,

en lugar de la superficie metálica.



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Un aditivo antidesgaste común es el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP).

Reduce el riesgo de contacto metal-metal, lo que podría conducir a un

aumento de temperatura, provocar oxidación y afectar negativamente la

resistencia de la película.

Ya sea que mejoren, supriman o impartan nuevas propiedades al aceite

base, los aditivos juegan un rol importante en la lubricación de maquinaria.

Recuerde, cuando los aditivos se acaban, no vuelven, así que no olvide

revisar su paquete de aditivos.

63%

de los profesionales de la lubricación monitorean la

salud de los aditivos como parte de su programa de análisis de aceite, según una reciente encuesta efectuada en machinerylubrication.com

Ejemplo

Las propiedades del básico lubricante no siempre son suficientes para

cumplir con los requerimientos de la máquina y es por ello que deben ser

complementadas con los aditivos. Por ejemplo; en el lubricante de motores

de combustión interna se requiere que los productos de la combustión sean

mantenidos en suspensión. Si no se hace, se aglomeran y forman

compuestos abrasivos que incrementan la viscosidad del lubricante y

provocan desgaste. Para ello se adiciona un aditivo "dispersante" que por

sus propiedades de polaridad se pega a las partículas de hollín y las

mantiene separadas (dispersas). Esta propiedad no la tienen los básicos.

“En general, los lubricantes con básicos de baja

calidad necesitan mejores aditivos, y

posiblemente en cantidades más grandes, que los

lubricantes hechos con básicos de buena calidad.

Del mismo modo, las aplicaciones que exigen

más al lubricante (aceites de motor y aceites

para engranajes) requieren aditivos superiores

que en aplicaciones menos exigentes, tales como

lubricantes industriales y fluidos

metalmecánicos”.

Syed Q.A. Rizvi

Frase

Célebre



267

Resumen

Los lubricantes dependen de los aditivos para mejorar las propiedades

del básico y complementar los requerimientos de la maquinaria.

Existen aditivos que ayudan a mejorar las propiedades del básico y

algunos que funcionan directamente en las superficies de la máquina.

Conocer las funciones del aditivo permite comprender la manera en

que se desempeña en el lubricante. La primera categoría del análisis

de lubricante se enfoca en el monitoreo de los aditivos para determinar

la salud del lubricante.

Muchos de los aditivos trabajan bajo el

principio de polaridad. Esto significa que

las moléculas del aditivo serán atraídas por

elementos polares (superficies, agua,

partículas y rebabas). Mientras más

contaminado esté el lubricante y mientras

más partículas polares se encuentren en él,

más rápido se agotarán los aditivos. Por

ello un aceite "Limpio, Seco y Fresco"

también ayuda a que el lubricante pueda

trabajar más tiempo en la máquina.

Reflexiona



268

Ejercicio

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PUEDAS REALIZAR LA ACTIVIDAD DE LA CLASE



269



270



271

TEMA 2 – Tipos de aditivos

Desarrollo

Los aditivos se clasifican en dos grupos principales: Los que trabajan

para mejorar las propiedades del lubricante y los que trabajan

activamente en la superficie de la máquina. Entre los aditivos que

mejoran al lubricante podemos mencionar a los antioxidantes,

depresores del punto de fluidez, mejoradores del índice de viscosidad,

antiespumantes, demulsificantes, detergentes y dispersantes. Los

aditivos anti desgaste, presión extrema, inhibidores de herrumbre y

corrosión y modificadores de fricción se encuentran en el lubricante

pero interactúan directamente con las superficies de trabajo.

¿Sabías que los aditivos son compuestos

orgánicos e inorgánicos, disueltos o

suspendidos, que se agregan a los básicos

para mejorar sus propiedades de

desempeño?

¿Sabías qué?



272

Formato

Descarga tu formato, Tabla informativa que muestra los Aditivos, sus compuestos comunes y la forma en que trabajan.

Resumen

Los aditivos activos en el lubricante tienen la función de ayudarle a

mantener sus propiedades y aumentar su vida útil, protegerlo de

algunos contaminantes como el agua y el aire; mientras que los

aditivos activos en la superficie de la máquina tienen la función de

protección al componente del desgaste y protegerlo de algunos

contaminantes como el agua y los ácidos.



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TEMA 3 – Principio de polaridad

Desarrollo

Los aditivos que son activos en las superficies trabajan bajo el

principio de polaridad para fijarse a la superficie de la máquina o a

los contaminantes. La polaridad es la característica de una molécula

donde las cargas negativas y positivas están concentradas unas en

oposición a las otras, en las dos extremidades de la molécula. La

polaridad (o no polaridad) de una molécula influye sobre sus

características, por ejemplo, los aditivos polares son fácilmente

atraídos por otros compuestos polares como las superficies metálicas

y el agua y no por compuestos apolares.



274

Resumen

Muchos de los aditivos trabajan bajo el principio de polaridad para

fijarse en las superficies de la máquina o para aislar contaminantes.

Los aditivos anti desgaste, extrema presión, detergentes,

dispersantes, inhibidores de corrosión y herrumbre, emulsificantes y

modificadores de fricción trabajan bajo el principio de polaridad.

TEMA 4 – La importancia del monitoreo de los aditivos

Desarrollo

Si conocemos la naturaleza química del aditivo y la función que

desempeña en el lubricante, podremos monitorearlo. Desde la

perspectiva de la salud del lubricante, la conservación de los aditivos

determina su posibilidad de mantenerse en operación y además

permite detectar cambios en la formulación, mezcla de lubricantes de

otros tipos o marcas y el uso de un lubricante incorrecto en la

máquina.

Los aditivos mejoran algunas propiedades

del básico, suprimen propiedades

indeseables y añaden propiedades que los

básicos no tienen.

Reflexiona



275

Ejemplo

La manera en que trabajan los aditivos es "sacrificial", lo que significa que

cuando el aditivo trabaja, por lo general se degrada y se pierde. Los aditivos

anti-desgaste se fijan por polaridad a la superficie de la máquina y cuando

son requeridos, reaccionan formando un compuesto químico con la

superficie metálica. El lubricante entonces aporta nuevamente aditivos anti-

desgaste que se fijarán a la superficie de la máquina para protegerla en caso

de ser requerido. La cantidad de aditivos en el lubricante es limitada y es

por ello que deben ser renovados al perderse los aditivos y sus funciones.

Resumen

Una de las tareas básicas del monitoreo del lubricante, es identificar

su estado y capacidad para seguir operando en la máquina. Con el

monitoreo de la presencia y condición de los aditivos es posible

conocer el estado del lubricante, su tendencia de degradación y

estimar el momento óptimo para programar su reemplazo.



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TEMA 5 – La ley de conservación de la materia aplicada al

análisis de lubricante

Desarrollo

Los compuestos químicos de los aditivos reaccionan con las

superficies, los contaminantes y con el lubricante mismo para formar

otros compuestos. Es decir, los elementos atómicos que conforman

los aditivos se mantienen, pero su composición cambia formando

otras moléculas como resultado de la reacción química. En términos

prácticos, los aditivos dejan de funcionar, pero los elementos atómicos

que los componen permanecen en el lubricante y cuando se aplica la

espectroscopía de emisión atómica, pareciera que los aditivos aún

están presentes en ppm.

“En una reacción química ordinaria la masa

permanece constante, es decir, la masa

consumida de los reactivos es igual a la

masa obtenida de los productos”.

Antoine-Laurent de Lavoisier

Frase

Célebre



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Este artículo trata de los muchos y extraños efectos que tiene la temperatura sobre el estado de los lubricantes, su condición y desempeño. La idea es resultado de la ingeniosa analogía con un huevo que escuché en una

conferencia de la ASTM hace algunos años atrás. Es más o menos así:

Ponga un huevo en el refrigerador y se mantendrá sin cambios. Póngalo en agua muy caliente y tendrá un huevo duro cocido. Déjelo en un cuarto a temperatura ambiente y tendrá un huevo podrido. Colóquelo debajo de una gallina y obtendrá un pollito.

Como muchas cosas en la vida, tratándose de la temperatura del lubricante, se necesita control y moderación. En otras palabras, puede esperar que se

presenten algunos problemas si es muy baja o muy alta. Encuentre la temperatura óptima y el desempeño y la vida en servicio de su lubricante puede multiplicarse. Por supuesto, todo esto es muy fácil de decir, pero en

la práctica puede ser muy difícil hacerlo.

¿En Dónde Está mi Abrigo?

En esas frías mañanas, me gusta ponerme mi abrigo, que siempre

guardo en una gaveta cercana a mi escritorio. Es todo lo que necesito para escapar del ambiente polar que

parece atravesar las paredes de mi oficina.

Las bajas temperaturas pueden afectar a nuestros lubricantes. A diferencia de la comida, o nuestro

huevo, que parecen beneficiarse de las bajas temperaturas, los lubricantes pueden degradarse

químicamente, separarse en fases y mostrar alteraciones físicas.

Los Efectos de la Temperatura en los Lubricantes ¿Por qué el aceite es como un huevo?

Traducción por Roberto Trujillo, Noria Latin America. Jim Fitch, Noria Corporation.



278

Déjeme darle unos cuantos ejemplos de las consecuencias de los lubricantes fríos:

Los lubricantes mezclados pueden comenzar a separarse en fases.

Los básicos parafínicos pueden liberar ceras y formar geles.

Ciertos aditivos pueden volverse insoluble, resultando en

asentamiento, floculación y formación de depósitos (como aros alrededor de los tanques).

El agua disuelta puede pasar a agua emulsificada (más peligrosa) y

puede impedir que el agua libre se asiente.

Muchos aditivos que dependen de reacciones químicas termo-

inducidas no reaccionan (muchos aditivos EP y AW, por ejemplo).

El aceite puede volverse demasiado viscoso para circular y la grasa demasiado dura para bombearla.

Los contaminantes pueden evadir los filtros ya que el aceite frío tan grueso abre las válvulas de alivio.

Los motores de combustión interna no arrancarán y las partes móviles

de otras máquinas con frecuencia dejarán de trabajar.

Ni al Aceite ni al Vino les Agrada que el Mercurio Suba

El aceite caliente tiene la mayor presión, hasta en esta publicación. Después

de todo, el aceite no es como algunos vinos finos, que se vuelen mejores con el tiempo. De hecho, hasta el excelente Boudreaux sufrirá si se expone a temperaturas muy altas. Por ejemplo, la mayoría de los vinos envejecerán

casi dos veces más rápido a 25°C que a 13°C, lo cual, por supuesto, es por lo que los conocedores y coleccionistas prefieren la temperatura de las

bodegas para almacenar sus productos líquidos.

En 1903, Svante Arrhenius ganó un Premio Nobel cuando descubrió la relación que existe entre la temperatura y la mayoría de las tasas de reacción química. Con frecuencia llamada la Regla de la Tasa de Arrhenius, trata del

hecho de que los lubricantes, una vez que han excedido su temperatura base de activación, se degradarán (oxidarán) dos veces más rápido por cada 10°C (18°F) de incremento en su temperatura. De hecho, hay varios

problemas asociados con el exceso de calor.



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Comencemos con otra lista de las consecuencias de la elevada temperatura:

Descomposición del aceite base y aditivos (Arrhenius).

Algunos aditivos volatilizarán y escaparán hacia la atmósfera. Los mejoradores de IV se romperán con mayor rapidez. Los contaminantes microbiales prefieren las temperaturas cálidas

(pero no hirvientes). El calor rompe la película de aceite, causando condiciones

aceleradas de pulido y abrasion.

El aceite caliente acorta la vida de los filtros y sellos y acelera la corrosión.

Tanto el aceite como la grasa caliente son más propensos a fugar. La grasa se separa más rápidamente (el aceite del espesante) a

elevadas temperaturas.

La elevada temperatura de las superficies puede formar resinas y gomas carbonosas.

Tomándole la Temperatura a su Aceite

La tabla siguiente ilustra el uso de las cartas térmicas de lubricación. Estas pueden designarse fácilmente con software disponible en la mayoría de las computadoras actuales. Pueden imprimirse y laminarse para colocarla en

aquellas máquinas que están expuestas a cambios dinámicos de temperatura.

Por supuesto, la temperatura juega un rol vital en el monitoreo de condición

de las máquinas, razón por la que en la mayoría de las cajas de herramientas de mantenimiento predictivo (PdM) encontramos pistolas de medición de temperatura. De la misma manera en que los humanos necesitamos

tomarnos la temperatura para saber si tenemos fiebre, la mayoría de los problemas con lubricación, fricción y desgaste tendrán un perfil o firma de

temperatura. Así que, en ese sentido, es bueno un cambio en la temperatura.

Cuando se analiza conjuntamente, el tema integral de temperatura definitivamente no es una trivialidad… así que mantengamos a la mano

nuestros termómetros.

Desarrolle Cartas Térmicas de Lubricación (CTL) para las máquinas críticas.



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Desarrolle cartas térmicas de lubricación (CTL) para equipo crítico. Defina puntos de temperatura A hasta F para ubicaciones específicas

de la máquina a monitorear (por ejemplo, la línea de abasto line). El rango de temperatura normal (Zona 3) está delimitado por los

puntos C y D. Los valores de temperatura por debajo de C son controlados por un calentador y alarmas. Las temperaturas arriba de D son controladas por enfriadores y alarmas.

La operación sostenida en las Zonas 2 y/o 4 reducen la vida en servicio de la máquina y/o del lubricante. Por ejemplo, operar en la

Zona 2 puede retardar el flujo del lubricante a los rodamientos, incrementar el consumo de energía e incrementar la tendencia a la formación de espuma. La operación en la Zona 4 puede acelerar la

oxidación del aceite, reducir la resistencia de la película e incrementar el desgaste asociado con las partículas.

La operación en las Zonas 1 y 5 comprometen la confiabilidad de la

máquina. Los puntos de temperatura A y F son extremos de muerte súbita. La Zona 1 es una condición típica de falta de lubricación

mientras que la Zona 5 está asociada con riesgo de incendio, degradación del aceite por falla térmica oxidativa, agotamiento de aditivos, volatilización y condiciones elevadas de fricción/desgaste.

El uso de lubricantes con alto IV ayuda a disminuir los puntos de temperatura A hasta C. El uso de lubricantes sintéticos con

formulación Premium y alto IV ayuda a ampliar los puntos de temperatura D hasta F.



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Resumen

Entender las reacciones químicas y la transformación de los aditivos,

nos permite establecer un mejor diagnóstico y pronóstico al

monitorear la salud del lubricante. El análisis de lubricante debe estar

diseñado para identificar al aditivo en forma molecular o mediante el

cumplimiento de su función.

En una reacción química ordinaria la masa

permanece constante, es decir, la masa

consumida de los reactivos es igual a la

masa obtenida de los productos.

Reflexiona

¿Sabías que cuando estableció la "Ley de

conservación de la materia", Lavoisier

trabajaba en un ensayo sobre la mejora del

alumbrado público de París?

¿Sabías qué?



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Palabras Clave

Polaridad: Característica de una molécula donde las cargas negativas y positivas están

concentradas unas en oposición a las otras, en las dos extremidades de la molécula. Las moléculas polares son atraídas por moléculas polares.

Aditivo: Un compuesto químico que puede estar disuelto o suspendido en el

lubricante y que se utiliza para mejorar las propiedades del básico, controlar propiedades del básico no deseables o impartirle al lubricante propiedades que el básico no tiene.

Ley de la Conservación de la Materia: En una reacción química ordinaria la masa permanece constante, es decir,

la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos.

LINGOTE DE ORO

1. Los aditivos complementan las propiedades de los básicos lubricantes, proporcionan funciones adicionales y

trabajan para controlar propiedades indeseables.

2. Identificar el mecanismo de funcionamiento de los aditivos, los

elementos químicos que lo componen y la manera en que éstos reaccionan o se

pierden, permite al especialista monitorear su salud y el desempeño del

lubricante para determinar el momento correcto de reemplazarlo o identificar

efectos por la contaminación.


clase 8 entendiendo la importancia de los aditivos y...

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