Formulación de Lubricantes: Aditivos

El aceite base requiere ser mejorada con aditivos, estos son productos químicos que potencian, añaden o protegen propiedades concretas del lubricante. Su contenido puede suponer entre el 5 % y el 20 % de un aceite lubricante.

Sin embargo, los aditivos también pueden provocar efectos perjudiciales, principalmente si su contenido es demasiado elevado, si hay reacciones entre ellos o si hay reacciones con superficies metálicas, juntas o recubrimientos. Por lo que su formulación debe realizarse de forma cuidadosa.

Estos aditivos se pueden clasificar en grupos, una propuesta de clasificación es la siguiente:

1. Aditivos Mejoradores de Rendimiento. Su misión principal es mejorar las propiedades de la base, permitiendo al lubricante trabajar en condiciones más extremas. Los principales son:

a. Mejoradores del índice de viscosidad, a base de polímeros de cadena larga y alto peso molecular, como polimetacrilatos (PMAs), poli-etilen propilenos (OCPs), poli-estirenos-co-butadienos hidrogenados (HSDs), poli-isopropenos hidrogenados (SIPs), poli-estirenos-co-maleico-anhidrido esterificados (SPE) o combinación de los anteriores; que provocan una mayor viscosidad relativa a altas temperaturas que a bajas, con lo que reducen la variación de la viscosidad con la temperatura.

b. Depresores del punto de congelación, formulados con polímeros alquilaromáticos y polimetacrilatos, que ralentizan la formación de ceras que reducen la fluidez a bajas temperaturas, reduciendo el punto de fluidez entre 11º y 17º C.

c. Protectores de juntas, recubren y protegen los elastómeros aumentando la estanqueidad del sistema al provocar que esas se hinchen ligeramente, un exceso de aditivación puede ser perjudicial ya que las debilita y agrieta.

d. Mejoradores de adherencia, se utilizan para mejorar la adherencia del lubricante y ayudan a prevenir o controlar salpicaduras, goteos y fugas del lubricante. Están compuestos por largas cadenas de polímeros, similares a los utilizados como mejorador del índice de viscosidad.

e. Emulsificadores y demulsificadores, según se necesiten, ayudan a emulsionar el agua para evitar separación de fases o separan el agua al disminuir la tensión superficial. Los agentes emulsificadores suelen estar formulados con jabones metálicos, aceites de origen vegetal o animal y compuestos que modifican la polaridad.

2. Aditivos de Protección del Lubricante. Su misión principal es proteger la base, aumentando su vida útil.

  a. Antioxidantes,  la oxidación se produce en presencia de oxígeno y altas temperaturas, y da como resultado el aumento de la viscosidad del aceite y la presencia de ácidos orgánicos, lo que provoca la formación de lacas y barnices en las superficies metálicas a más altas temperaturas. 

Para retrasar la oxidación se utilizan aditivos a base de Ditiofosfato de Zinc (ZDTPs), compuestos fenólicos, alquilatos de difenilaminas, compuestos orgánicos de molibdeno y ditiocarbamatos, incluso tienen capacidad antioxidante los compuestos de azufre y nitrógeno que se pueden encontrar en el aceite base; que reaccionan con los radicales libres y los peróxidos para hacerlos inertes, de esta forma alargan la vida útil del aceite al reducir el envejecimiento.

  b. Desactivadores metálicos, forman una película inerte sobre las superficies metálicas previniendo la oxidación catalítica producida por el contacto del aceite con el metal a altas temperaturas, especialmente hierro y cobre. Se formulan a base de ácidos salicílicos, fosfóricos, acéticos, cítricos, glucónicos y lecitinas.

  c. Antiespumantes, la resistencia a la espuma dependen del tipo de base del lubricante y de su viscosidad, se utilizan aditivos a base de polímeros de sílice de cadena larga y polímeros orgánicos que anulan la formación de burbujas de aire dentro del lubricante evitando la formación de espuma.

  d. Dispersantes, su misión principal es mantener el lubricante limpio de depósitos y se utilizan en combinación con los aditivos Detergentes. Los aditivos dispersantes operan a bajas temperaturas recubriendo las partículas y evitando su crecimiento; de esta manera mantienen limpio el equipo. Están diseñados para mantener las partículas de suciedad, formadas por carbonillas y metales de desgaste, separadas lo que reduce los efectos negativos que pueden causar estos contaminantes en la viscosidad, desgaste y obturación de filtros.

Existen dos tipos, los denominados dispersantes suaves formulados a base de polímeros de éster de metacrilato de bajo peso molecular, alcoholes de cadena larga y compuestos de vinilos polares; y los denominados dispersantes sobre dimensionados (over-based) formulados con alquilos, en exceso, combinados con calcio, bario, sales de cinc, fenoles o ácidos salicílicos.

3. Aditivos de Protección de Superficies. Su misión es proteger de forma activa las superficies de los equipos, aumentando la vida útil de los componentes.

a. Antidesgaste (AW), su función principal es reducir la fricción y el desgaste en condiciones de lubricación límite, formulados a base de compuestos orgánico oxigenados, compuestos sulfurados y sulfuro-nitrogenados, ésteres organico-fosfatados, compuestos azufre-molibdeno, tricresilfosfatos (TCP) y ditiofosfatos de zinc (ZDDP); forman una película protectora en las piezas móviles que reduce la fricción, la temperatura y el contacto metal-metal a bajas velocidades y cargas elevadas.

b. Extrema presión (EP), su función es también reducir la fricción y el desgaste en condiciones de lubricación límite, principalmente bajo cargas y temperaturas elevadas, están formulados a base de dibencildisulfuros, triclorocetanos y parafinas cloradas, ceras y aceites minerales parafínicos clorados y bisulfuros de molibdeno.

c. Inhibidores de la herrumbre y de la corrosión, la corrosión puede estar provocada por ácidos orgánicos producidos por la degradación del lubricante o por contaminantes externos, se utilizan aditivos muy alcalinos que reaccionan y neutralizan los ácidos. Están formulados con fosfitos orgánicos, olefinas sulfuradas, benzotriazolos, dietilditiocarbamatos y ditiofosfatos de zinc (ZDDP). 

Los aditivos anti-herrumbre tienen una fuerte atracción polar con las superficies metálicas, que forma una película protectora que repele la humedad. Están formulados a base de sulfonatos metálicos, succinatos y otros ácidos orgánicos polares.

d. Detergentes, su misión principal es mantener el lubricante limpio de depósitos, en combinación con los aditivos Dispersantes. Están formados por una porción soluble, denominada substrato, y una porción que reacciona con la superficie metálica. El substrato está formulada a base de ácidos sulfonicos, alquilfenoles sulfitos-formaldeidos y ácidos carboxílicos y salicílicos. La porción que reacciona con las superficies metálicas está formulada, principalmente, a base de calcio, magnesio y sodio, otras formulaciones incluyen bario, litio, potasio, aluminio, zinc, plomo y estroncio. Forman una película no adhesiva sobre las superficies metálicas a alta temperatura que mantienen las partículas en suspensión.

4. Otros Aditivos. Se pueden incluir otros aditivos con funciones accesorias, como pueden ser los Colorantes que se utilizan en muy pequeñas cantidades para corregir o modificar totalmente el color del lubricante, bien por motivos de identificación del producto, imagen de marca o por requerimientos de normativa. No tienen ninguna influencia en el rendimiento.