INTRODUCCIÓN

Los aditivos Extrema Presión (EP) se utilizan en la lubricación de mecanismos que trabajan bajo condiciones de lubricación EHL y pueden ser por reacción química ó por untuosidad, la utilización de uno u otro tipo depende de las condiciones de carga y de temperatura que se presenten en el mecanismo lubricado. Por lo regular los usuarios en la industria no tienen lo suficientemente claro cuando se debe utilizar un aditivo EP por reacción química ó de untuosidad dando lugar en muchos casos a problemas de desgaste adhesivo en los mecanismos lubricados.

Los aditivos EP por reacción química se absorben sobre las rugosidades de las superficies metálicas formando una película sólida que impide el contacto metal-metal reduciendo al máximo el desgaste adhesivo; se utilizan cuando la temperatura en las superficies metálicas de máxima fricción (punto donde se deforman elásticamente las rugosidades de las dos superficies metálicas por efecto de la carga en el momento de interactuar) es superior a los 120°C; en mecanismos que se encuentren operando se toma como temperatura para su utilización la del carter ó depósito donde se encuentra alojado el aceite y debe ser mayor de 50°C. Debido a su polaridad u oleaginosidad, las moléculas del aditivo de EP por reacción química se orientan a sí mismas con la cabeza polar adherida a la superficie metálica conformando lo que se conoce como película límite; un gran número de moléculas se compactan entre sí, fortaleciendo la película límite mediante fuerzas cohesivas laterales lo cual permite que la película sólida que se forma tenga la habilidad de resistir la penetración de las asperezas, evitando así el contacto metal-metal y proporcionando una baja fuerza de corte que da lugar a un bajo consumo de energía. La película protectora que se forma es efectiva mientras se conserve sólida. Los efectos de polaridad ó de oleaginosidad se atribuyen solamente a la primera capa molecular en contacto con el metal; las capas exteriores no se sostienen firmemente y son expulsadas con el aumento de carga.

Los aditivos EP por reacción química se clasifican en las siguientes tres generaciones dependiendo del tipo de sustancia química utilizada en su formulación.

Estos aditivos se empezaron a utilizar a partir del desarrollo de la teoría EHL en la década de los años 50´s; su desempeño es bueno pero tienen un coeficiente de fricción combinado (fricción sólida y fluida) alto (ver tabla No1) y dan lugar a un área real de soporte de carga equivalente al 25% del área aparente del mecanismo lubricado. Se denomina área aparente la que se puede medir en el mecanismo y área real la que soporta realmente la carga y es la sumatoria de las áreas microscópicas de los picos más sobresalientes de las rugosidades de las dos superficies que interactúan entre sí.

Las sustancias más utilizadas como aditivos EP de primera generación son los esteres clorados (Cl), la manteca de cerdo sulfurada (S) y el tricresilfosfato (P). Estos aditivos reaccionan químicamente con las rugosidades de las superficies metálicas cuando la temperatura, al presentarse el contacto metal-metal (en el momento que la película del aditivo EP se desgasta aparece el metal) supera los 120°C, por debajo de este valor su velocidad de reacción es muy baja ó no reaccionan, propiciando el desgaste adhesivo del mecanismo lubricado. Como en la práctica es difícil de cuantificar de manera precisa la temperatura en el punto de contacto de las rugosidades de las dos superficies metálicas, se toma como referencia para utilizar este tipo de aditivos, una temperatura de 50°C en adelante en la superficie del carter en el cual se encuentra alojado el aceite que lubrica el mecanismo.
Se consideran también como aditivos EP de primera generación los ácidos grasos (hasta hace algunos años provenientes de la manteca de cerdo) pero se utilizan cuando la temperatura en las rugosidades, en el momento del contacto metal-metal es menor ó

igual a los 120°C; por encima de este valor se desprenden propiciando el desgaste adhesivo del mecanismo lubricado. Al igual que en el caso de la utilización de los aditivos EP por reacción química, se toma como referencia para emplear este tipo de aditivos la del carter, la cual debe ser menor ó igual a los 50°C para que se deban utilizar. Los aceites que contienen este tipo de aditivos se denominan Compuestos ó "Compound" y son una mezcla de un 95-97% de aceite mineral ó sintético y un 3-5% de ácidos grasos.

Cuando la temperatura en el punto de interacción de las rugosidades de las dos superficies que trabajan bajo condiciones de lubricación EHL es fluctuante y puede variar entre menos y más 120°C se deben utilizar lubricantes que tengan aditivos a base de ácidos grasos y de tipo químico. Al igual que en los casos anteriores se toma como referencia la temperatura del carter y se compara con respecto a 50°C.

Estos aditivos fueron desarrollados a finales de la década de los años 60´s y se denominan de película sólida; los más importantes son el bisulfuro de molibdeno, el grafito, el tungsteno, el teflón y el boro. El más utilizado en la actualidad es el bisulfuro de molibdeno el cual fue desarrollado por los Alemanes en la Segunda Guerra Mundial. Este aditivo se caracteriza porque además de recubrir totalmente el perfil de las rugosidades de las dos superficies metálicas, rellena parte de los valles de las mismas dando lugar a un área real de trabajo igual al 40% del área aparente del mecanismo lubricado, disminuyendo de esta manera la presión unitaria que actúa sobre el mecanismo y por lo tanto el consumo de energía y el desgaste adhesivo del mecanismo lubricado. El coeficiente de fricción combinado de estos lubricantes es menor que el de los lubricantes de primera generación. Ver tabla No1.

Este aditivo fue formulado por las fuerzas militares de los Estados Unidos en la década de los años 70´s durante el período de la Guerra fría entre este país y la Unión Soviética. Su desarrollo fue concebido bajo la filosofía de una estrategia militar desde el punto de vista de reducir la fricción EHL en equipos bélicos como en los tanques de guerra, en los cuales en la mayoría de sus mecanismos prevalecen condiciones de lubricación EHL; al controlar la fricción, el consumo de combustible es menor, el desgaste de los mecanismos disminuye aumentando la disponibilidad del equipo y en caso tal de que por ejemplo, un proyectil perfore el carter del motor y el aceite se salga en su totalidad, el motor pueda seguir funcionando durante unas cuantas horas más sin que sus partes se agarroten.

Estos aditivos son del tipo órgano metálico, los cuales reaccionan con las rugosidades de las superficies metálicas recubriéndolas y cuando dichas rugosidades se deforman elásticamente por la acción de la carga, liberan átomos metálicos que eutécticamente bajan el punto de fusión de las crestas más sobresalientes de las rugosidades haciendo que se deformen plásticamente y llenen los valles adyacentes de las irregularidades. El área real de soporte de carga después de cierto tiempo de trabajo del aditivo llega a ser hasta un 75% del área aparente del mecanismo lubricado. Estos aditivos presentan los coeficientes de fricción combinados más bajos dentro del grupo de los lubricantes EP. Ver tabla No1.

Las ventajas más importantes de los aditivos EP de tercera generación son el menor consumo de energía por fricción EHL, menor fatiga de las rugosidades de los mecanismos lubricados al aumentar el área real de soporte de carga, corrección de la forma de las rugosidades de las superficies de angulosa a redondeada, detención de fallas como pitting incipiente ó descostrado en dientes de engranajes y aún en rodamientos, disminución de la temperatura de operación, del nivel de ruido del mecanismo lubricado y de las vibraciones.

Como ya se mencionó anteriormente los aditivos EP por untuosidad pertenecen al grupo de los de primera generación y se utilizan cuando la temperatura en la superficie del carter donde se encuentra alojado el mecanismo lubricado es menor ó igual a los 50°C. Estos aditivos son compuestos de origen animal y vegetal, son solubles con el aceite y presentan una fuerte polaridad, permitiendo que sus moléculas queden adheridas como los pelos de una alfombra a las superficies metálicas mediante fuerzas de tipo electrostático e incluso químicas, que impiden que dichas superficies metálicas, a pesar de estar juntas lleguen a tocarse. Estos aditivos no tienen ninguna importancia bajo condiciones de lubricación fluida y las características de untuosidad de un aceite EP son independientes de su viscosidad.

"De vez en cuando se registran explosiones en los compresores y botellas de aire comprimido y en consecuencia, muchos usuarios exigen que se les suministre un aceite de elevado punto de inflamación con la creencia de que así reducen el peligro de explosiones. Esto obedece a una interpretación errónea de ya que de hecho no existe ninguna relación directa entre la temperatura de inflamación y la de combustión. Es precisamente la temperatura de combustión laque representa el factor determinante en todas las explosiones de los compresores, claro está, con la excepción de las provocadas al acercar una llama a la mezcla de aire y de aceite. La mayor parte de los técnicos son de la opinión de que el98% de los incendios y explosiones que se registran en los compresores se deben a una válvula defectuosa.

El operador de un compresor de pistones de cuatro etapas que descargaba 7,1 m3/min de aire a una presión de 140 kg/cm2 decidió limpiar esta máquina vertiendo keroseno lentamente en el orificio de entrada del aire con el compresor en marcha. El cilindro de la cuarta etapa y el inter.-enfriador de la tercera-cuarta etapa hicieron explosión al cabo de dos minutos matando al operador e hiriendo un supervisor de proceso. Parece ser que en este caso el keroseno se acumuló en el inter-enfriador que correspondía al paso más bajo del paso del aire a través del compresor y, a continuación, pasó a la cuarta etapa donde la temperatura reinante final de la compresión fue suficiente para detonarlo. Hay que señalar que las temperaturas del inter-enfriador y de la camisa eran bastante altas debido a la formación de costras en las conducciones de agua."

Tomado del libro PRACTICA DE LA LUBRICACIÓN INDUSTRIAL , Por Paul D. Hobson