¿Cómo y por qué envejecen los lubricantes?

La estabilidad oxidativa como factor clave en la estabilidad

La oxidación de un lubricante es un proceso químico que provoca cambios irreversibles en su estructura, resultando en la pérdida de propiedades fisicoquímicas clave. Las consecuencias de la oxidación incluyen un aumento de la viscosidad debido a la polimerización de las moléculas oxidadas, la formación de ácidos orgánicos, barnices y depósitos, así como el agotamiento de la mayoría de los aditivos que mejoran el rendimiento, lo que requiere un reemplazo más frecuente del lubricante. Su forma degradada causa un desgaste prematuro de los componentes mecánicos . La degradación del aceite comienza con la descomposición de los antioxidantes que contiene. Solo después de que estos se hayan agotado por completo, tiene lugar el proceso de envejecimiento rápido de la base del aceite. Cabe destacar que ciertas bases sintéticas presentan naturalmente una mayor estabilidad oxidativa que los aceites minerales. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que factores como la humedad, la alta temperatura, la presencia de partículas metálicas (catalizadores), la radiación UV y la exposición constante al oxígeno aceleran significativamente estos fenómenos adversos. Lea: en qué se diferencian los aceites minerales de los aceites sintéticos .

Oxidación de lubricantes

La oxidación destructiva en aceites y grasas se desarrolla en un ciclo de iniciación, propagación, ramificación y terminación. El ciclo comienza en la fase de iniciación , cuando una molécula pierde uno o más electrones y forma radicales libres reactivos y peróxidos. Esto se debe a la influencia de energía externa, y los factores iniciadores suelen ser la alta temperatura, la radiación UV o el esfuerzo cortante mecánico . Durante la propagación, estos radicales reaccionan con el oxígeno y se multiplican, provocando cambios químicos adicionales en la grasa. A medida que se produce la ramificación , aumenta el número de especies reactivas, acelerando el espesamiento y la formación de depósitos hasta que el lubricante ya no puede proteger los componentes. En este punto, se produce un rápido proceso de envejecimiento. Hasta que el ciclo finaliza , la oxidación continúa hasta que el aceite o la grasa se vuelven prácticamente inservibles.

¿Cómo se puede prevenir el envejecimiento de la grasa?

El proceso de oxidación puede controlarse interviniendo en sus etapas químicas clave. La protección eficaz se basa principalmente en limitar la iniciación (aislamiento del oxígeno y las altas temperaturas) e interrumpir la propagación (bloqueo de la reacción en cadena).

Los inhibidores de la oxidación (antioxidantes) son una herramienta clave para combatir el envejecimiento de los aceites . Se trata de aditivos que aumentan la resistencia del aceite base a la oxidación, prolongando así la vida útil del lubricante.

Su acción implica:

• Convertir los radicales libres agresivos en formas estables, deteniendo así la reacción en cadena de oxidación.
• Protección del lubricante: los antioxidantes reaccionan mucho más rápidamente con el oxígeno que el aceite base, preservando así sus propiedades.
• Al interactuar con otros componentes, en las formulaciones de lubricantes, los inhibidores de oxidación actúan conjuntamente con otros aditivos (por ejemplo, AW o EP).

¿Qué tipos de antioxidantes existen?

Para garantizar una protección integral del lubricante contra el envejecimiento, se utiliza la acción sinérgica de dos tipos de inhibidores de la oxidación: antioxidantes primarios y secundarios.

• Antioxidantes primarios

Los antioxidantes primarios —a menudo aminas aromáticas o fenoles— actúan como captadores de radicales libres. Capturan los radicales libres durante la fase de propagación y los neutralizan. Donan un átomo de hidrógeno al radical, convirtiéndolo en una molécula estable. De este modo, ralentizan el proceso de degradación y ayudan a limitar la reacción en cadena que conduce a la formación de depósitos y barnices.

• Antioxidantes secundarios

Los antioxidantes secundarios (por ejemplo, fosfitos o compuestos de azufre) desempeñan un papel de apoyo y son cruciales para la estabilidad a largo plazo de la formulación. Reaccionan con los peróxidos inestables, que se forman como subproductos de la acción de los antioxidantes primarios. Interrumpen el ciclo de oxidación y previenen el proceso de ramificación, lo que los hace esenciales para la estabilidad a largo plazo de la formulación.

Es importante destacar que, en sistemas sinérgicos avanzados, los antioxidantes secundarios pueden "renovar" las moléculas de antioxidantes primarios, restaurando su capacidad para eliminar radicales. Normalmente, en las formulaciones de lubricantes, trabajan juntos durante todo el ciclo de oxidación. Juntos, aumentan la resistencia del aceite base a la oxidación, lo que permite que los lubricantes funcionen a temperaturas más altas y durante períodos más prolongados de lo que sería posible sin ellos.

Para apoyar la estabilidad de los lubricantes, el Grupo PCC ofrece la serie Rostabil , por ejemplo, Rostabil TDP . Los compuestos orgánicos de fósforo desempeñan un papel clave en estos productos. Los productos de esta serie son una buena solución no solo para lubricantes industriales , sino también para plásticos y recubrimientos, donde la estabilidad térmica es un parámetro crítico.

Prueba de la resistencia a la oxidación de los lubricantes

La prueba de resistencia a la oxidación es una parte importante de la evaluación de la durabilidad de los lubricantes. Uno de los métodos analíticos más reconocidos en este campo es la prueba TOST ( Turbine Oil Stability Test ), realizada de acuerdo con la norma ASTM D943.

Una muestra de aceite se somete a una aceleración extrema de los procesos de envejecimiento mediante la exposición a oxígeno puro, alta temperatura y la presencia de catalizadores metálicos. Durante la prueba, se mide la tasa de aumento del índice de acidez. Este aumento indica la degradación química progresiva de los componentes del aceite y la formación de productos de descomposición ácidos resultantes de la oxidación.

Este método nos permite determinar cuánto tiempo conservará un lubricante determinado sus propiedades protectoras.