Lubricante

El aceite base es el componente principal de todos los lubricantes líquidos. Existen dos tipos principales de aceites base: el aceite mineral y los aceites sintéticos.

Se utiliza una gran cantidad de aditivos para conferir características de rendimiento a los lubricantes. Los lubricantes automotrices modernos contienen hasta diez aditivos, que comprenden hasta el 20% del lubricante; las principales familias de aditivos son: ^{[ 4 ]}

• Los depresores del punto de fluidez son compuestos que impiden la cristalización de las ceras. Los alquilbencenos de cadena larga se adhieren a los pequeños cristalitos de cera, evitando el crecimiento de los cristales.
• Los agentes antiespumantes suelen ser compuestos de silicona que aumentan la tensión superficial para evitar la formación de espuma.
• Los mejoradores del índice de viscosidad (VII) son compuestos que permiten que los lubricantes mantengan su viscosidad a temperaturas más altas. Los VII típicos son los poliacrilatos y el butadieno .
• Los antioxidantes reducen la velocidad de degradación oxidativa de las moléculas de hidrocarburos en el lubricante. A bajas temperaturas, se utilizan inhibidores de radicales libres como los fenoles impedidos, por ejemplo, el butilhidroxitolueno . A temperaturas superiores a  90  °C, donde los metales catalizan el proceso de oxidación, los ditiofosfatos resultan más útiles. En este último caso, los aditivos se denominan desactivadores de metales .
• Los detergentes garantizan la limpieza de los componentes del motor al evitar la formación de depósitos en las superficies de contacto a altas temperaturas.
• Los inhibidores de corrosión (o inhibidores de óxido) suelen ser materiales alcalinos, como las sales de alquilsulfonato, que absorben los ácidos que corroerían las piezas metálicas.
• Los aditivos antidesgaste forman «tribopelículas» protectoras en las piezas metálicas, reduciendo el desgaste . Se clasifican en dos tipos según la fuerza con la que se adhieren a la superficie. Algunos ejemplos comunes son los ésteres de fosfato y los ditiofosfatos de zinc . ^{[ 9 ]}
• Los aditivos de extrema presión (antidesgaste) forman películas protectoras sobre las piezas metálicas deslizantes. Estos agentes suelen ser compuestos de azufre, como los ditiofosfatos.
• Los modificadores de fricción reducen la fricción y el desgaste, particularmente en el régimen de lubricación límite donde las superficies entran en contacto directo. ^{[ 10 ]}

Los recubrimientos antiadherentes están diseñados para reducir la adherencia de un material. Las industrias del caucho, las mangueras y los cables son las que más consumen productos antiadherentes, pero prácticamente todas las industrias utilizan algún tipo de agente antiadherente. Los agentes antiadherentes se diferencian de los lubricantes en que están diseñados para reducir las propiedades adhesivas inherentes de un compuesto, mientras que los lubricantes están diseñados para reducir la fricción entre dos superficies.

Los lubricantes se utilizan habitualmente para separar las piezas móviles de un sistema. Esta separación reduce la fricción, el desgaste y la fatiga superficial, además de disminuir la generación de calor, el ruido de funcionamiento y las vibraciones. Los lubricantes logran esto de diversas maneras. La más común consiste en formar una barrera física, es decir, una fina capa de lubricante separa las piezas móviles. Esto es similar al aquaplaning, la pérdida de fricción que se observa cuando un neumático se separa de la superficie de la carretera al moverse a través de agua estancada. Esto se denomina lubricación hidrodinámica. En casos de altas presiones o temperaturas superficiales, la película de fluido es mucho más delgada y parte de las fuerzas se transmiten entre las superficies a través del lubricante.

Por lo general, la fricción entre el lubricante y la superficie es mucho menor que la fricción entre superficies en un sistema sin lubricación. Por lo tanto, el uso de un lubricante reduce la fricción general del sistema. La reducción de la fricción tiene la ventaja de disminuir la generación de calor y la formación de partículas de desgaste, además de mejorar la eficiencia. Los lubricantes pueden contener aditivos polares , conocidos como modificadores de fricción, que se unen químicamente a las superficies metálicas para reducir la fricción superficial incluso cuando no hay suficiente lubricante a granel para la lubricación hidrodinámica, por ejemplo, protegiendo el tren de válvulas de un motor de automóvil durante el arranque. El propio aceite base también puede ser polar y, por lo tanto, capaz de unirse a las superficies metálicas, como ocurre con los aceites de polioléster .

Tanto los lubricantes gaseosos como los líquidos pueden transferir calor. Sin embargo, los lubricantes líquidos son mucho más efectivos debido a su alta capacidad calorífica específica . Normalmente, el lubricante líquido circula constantemente hacia y desde una parte más fría del sistema, aunque también se pueden usar lubricantes para calentar y enfriar cuando se requiere una temperatura regulada. Este flujo circulante también determina la cantidad de calor que se disipa en una unidad de tiempo determinada. Los sistemas de alto flujo pueden disipar mucho calor y tienen el beneficio adicional de reducir el estrés térmico en el lubricante. Por lo tanto, se pueden usar lubricantes líquidos de menor costo. El principal inconveniente es que los altos flujos generalmente requieren cárteres y unidades de refrigeración más grandes. Un inconveniente secundario es que un sistema de alto flujo que depende del caudal para proteger el lubricante del estrés térmico es susceptible a fallas catastróficas durante paradas repentinas del sistema. Un ejemplo típico es un turbocompresor refrigerado por aceite de un automóvil . Los turbocompresores se calientan al rojo vivo durante el funcionamiento y el aceite que los refrigera solo sobrevive si su tiempo de residencia en el sistema es muy corto (es decir, alto caudal). Si el sistema se apaga repentinamente (al detenerse en un área de servicio después de un viaje a alta velocidad y apagar el motor), el aceite del turbocompresor se oxida inmediatamente y obstruye los conductos con depósitos. Con el tiempo, estos depósitos pueden bloquear completamente los conductos, reduciendo la refrigeración y provocando una falla total del turbocompresor, generalmente con cojinetes agarrotados . Los lubricantes no fluidos, como las grasas y las pastas, no son eficaces para la transferencia de calor, aunque contribuyen a reducir la generación de calor.

Los sistemas de circulación de lubricante tienen la ventaja de transportar los residuos generados internamente y los contaminantes externos que ingresan al sistema a un filtro donde se eliminan. Los lubricantes para máquinas que generan residuos o contaminantes con regularidad, como los motores de automóviles, suelen contener aditivos detergentes y dispersantes para facilitar el transporte de los residuos y contaminantes al filtro y su eliminación. Con el tiempo, el filtro se obstruye y requiere limpieza o reemplazo; de ahí la recomendación de cambiar el filtro de aceite del automóvil al mismo tiempo que el aceite. En sistemas cerrados, como las cajas de cambios, el filtro puede complementarse con un imán para atraer las partículas de hierro que se generan.

Es evidente que en un sistema circulatorio, el aceite solo estará tan limpio como lo permita el filtro; por lo tanto, es lamentable que no existan estándares industriales que permitan a los consumidores evaluar fácilmente la capacidad de filtrado de los distintos filtros de automóviles. Los filtros de automóviles de mala calidad reducen significativamente la vida útil del motor y, además, disminuyen la eficiencia del sistema.

Los lubricantes conocidos como fluidos hidráulicos se utilizan como fluido de trabajo en la transmisión de potencia hidrostática. Los fluidos hidráulicos constituyen una gran parte de todos los lubricantes producidos en el mundo. El convertidor de par de la transmisión automática es otra aplicación importante de la transmisión de potencia con lubricantes.

Los lubricantes previenen el desgaste al reducir la fricción entre dos piezas. Además, pueden contener aditivos antidesgaste o de extrema presión para mejorar su eficacia contra el desgaste y la fatiga.

Muchos lubricantes están formulados con aditivos que forman enlaces químicos con las superficies o que impiden el paso de la humedad, para prevenir la corrosión y el óxido. Esto reduce la corrosión entre dos superficies metálicas y evita el contacto entre ellas, previniendo así la corrosión por inmersión.

Los lubricantes ocupan el espacio entre las piezas móviles gracias a la fuerza capilar, sellándolo. Este efecto puede utilizarse para sellar pistones y ejes.

• API 1509, Sistema de certificación y licenciamiento de aceites para motores, 15.ª edición, 2002. Apéndice E, Directrices API sobre la intercambiabilidad de aceites base para aceites de motor de turismos y diésel (revisadas).
• Boughton y Horvath, 2003, Evaluación ambiental de los métodos de gestión de aceites usados, Environmental Science and Technology, V38
• IA Inman. Formación de una capa de óxido compactada en condiciones de retención limitada de residuos en la interfaz de desgaste durante el desgaste por deslizamiento a alta temperatura de superaleaciones , Tesis doctoral (2003), Universidad de Northumbria ISBN 1-58112-321-3
• Recomendaciones de aceite de Mercedes-Benz, extraídas de manuales de fábrica e investigación personal.
• Medición de la alcalinidad de reserva y evaluación de la dependencia del desgaste
• Prueba de calidad del aceite usado, lista de posibles mediciones
• Leslie R. Rudnick (2003). Aditivos para lubricantes: Química y aplicaciones . CRC Press. ISBN 978-0-8247-4740-4.