Los usos más antiguos del uso de lubricantes se remontan a mucho tiempo atrás. Por ejemplo, en Oriente Medio han sido halladas ruedas de carruajes que datan del año 4.000 a. C., recurriendo a distintos tipos de lubricantes primitivos. Los egipcios tenían el conocimiento de la fricción y los lubricantes, esto se ve en grabados datados del año 2.400 a. C. A lo largo de la Edad Media se realizaron mayores avances en maquinaria agrícola como la noria o los molinos de viento, mecanismos que necesariamente debían ser lubricados. Durante el Renacimiento destacó la figura de Leonardo Da Vinci, quien fue el primero en introducir el concepto del coeficiente de fricción. Los primeros lubricantes estaban elaborados con materiales que contenían cal mezclada con grasas animales y aceites vegetales. Este tipo de sustancias fueron empleadas hasta el siglo XIX, cuando las primeras grasas a base de aceites minerales fueron desarrolladas.
El principal objetivo de un lubricante es el de minimizar el efecto de la fricción entre los cuerpos en movimiento y partes del motor. Pero no es la única. Esta sustancia puede transferir el calor generado en puntos calientes del motor a zonas de menor temperatura; controlar o minimizar los efectos de la corrosión y transportar las partículas dañinas hacia el filtro, entre otras funciones. De manera paralela al avance en la tecnología, los lubricantes han tenido que sufrir alteraciones tecnológicas para resolver las necesidades extremas que se presentan en los procesos industriales. Con la preocupación por el medio ambiente se han realizado estudios para encontrar formulaciones amigables con la naturaleza.
Nuevas formulaciones de lubricantes
En su inicio y en el ámbito industrial, los primeros lubricantes satisfacían los requerimientos técnicos de los motores “muy someramente”. A medida que los motores se hacían más robustos y eficientes, se esperaba el mismo avance tecnológico en los lubricantes. Sin embargo, la formulación de un lubricante de alto desempeño “no es tarea fácil”. Ya que entra en juego no sólo el aspecto químico, sino el aspecto físico del rendimiento que pueda tener este compuesto entre los cuerpos móviles propios del motor”.
Los lubricantes actuales proceden de formulaciones en las que se ha trabajado tanto en la base como en el paquete de aditivos. Por lo que cada una de estas áreas tiene varios hitos tecnológicos de importancia. Por un lado, el proceso de refinación y, por otro, la creación de aditivos de origen químico. Actualmente, se formulan lubricantes que mantienen estables sus propiedades fisicoquímicas por mucho tiempo. Como resultado se obtiene una extensión de la vida útil tanto del lubricante como del motor.
Nanotecnología
Con la llegada de la nanotecnología, el rendimiento de los lubricantes podría cambiar de nuevo de forma radical. En México y Europa se están liderando proyectos con lubricantes, fluidos de corte y grasas a las que ha añadido partículas de tamaño nanométrico. Las cuales generan lo que hoy conocemos como nanofluidos. Partículas que actúan como nanorrodamientos, llenando los valles en las rugosidades de las piezas y disminuyendo de esta manera el coeficiente de fricción, ahorrar energía, disminuir los costos de mantenimiento, aumentar la vida útil de la maquinaria, y reducir las emisiones y el uso de sustancias contaminantes y difíciles reciclar.
Los lubricantes reducen el rozamiento y la generación de calor, protegen frente al desgaste, eliminan los residuos producidos por éste y, en el caso de los motores, ahorran combustible y reducen las emisiones. Con la llegada de la nanotecnología y la caracterización de nuevos nanomateriales, el rendimiento de los lubricantes podría cambiar de nuevo de forma radical. La tecnología podría suponer una innovación importante en la reducción de la fricción y el desgaste, mejorando de forma importante la vida útil de los componentes y, así, reduciendo los costes globales.
Nace como respuesta a una necesidad de lubricación y temperatura en los helicópteros de las fuerzas militares estadounidenses, necesidad que se da por las condiciones térmicas que excedían los límites operativos del lubricante. Oportunidades resueltas con la creación de los nano materiales que ayudan a los lubricantes a desprenderse del calor, aumentar las capacidades de carga y mejorar la eficiencia operativa en los equipos.
Larga vida a los lubricantes
La industria del automóvil vive en una continua innovación y desarrollo de nuevas tecnologías, lo que supone un reto para el sector de los lubricantes, que debe adaptarse a la evolución de nuestros coches y a las nuevas necesidades. Debido a las características propias del sector de automoción, a largo plazo se espera contar con un lubricante que tenga una vida en servicio similar o muy cercana a la del motor, es decir, el sector espera reducir al mínimo los cambios de lubricante.
Estos avances en el diseño de los motores representan un reto para el lubricante, ya que se incrementa la presión interna, por lo que deben ser más resistentes que nunca. A continuación, se destacan cinco aspectos en que los lubricantes pueden beneficiar a los motores actuales:
- Que estén desarrollados para motores modernos
- Deben superar los estándares de la industria
- Compatibilidad con los sistemas de tratamiento de las emisiones del motor
- Que tengan viscosidad baja para mejorar el ahorro del combustible
- Protegen el fallo del motor causado por el preencendido
Tribología
La tribología juega un papel central en aplicaciones con movimiento relativo de dos superficies en contacto. Algunas industrias imponen mayores exigencias a los sistemas tribológicos debido a los requisitos de funcionamiento continuo o condiciones extremas.
La tribología no es una ciencia aislada, sino una tarea multidisciplinaria donde los avances se hacen mediante esfuerzos colaborativos de investigadores de diversos campos. Como ingeniería mecánica, producción, ciencia e ingeniería de materiales, química e ingeniería química, física, matemáticas, ciencias biomédicas y de ingeniería, informática, y mucho más.
La fricción y el desgaste no son propiedades de los materiales. Son respuestas a un sistema tribológico específico que generalmente incluye una combinación de cojinete, eje y lubricante y como tal están influenciados por una amplia gama de factores. Los lubricantes forman parte de la tribología, pero en algunos casos la lubricación puede ser incorporada en el material de los componentes del sistema tribológico. Por lo tanto, los diseñadores de materiales crean materiales específicos para condiciones de lubricación en seco. Logrando un rendimiento tribológico superior relativo a la fricción y el desgaste con una reducción o eliminación de lubricantes líquidos.
Al garantizar una correcta lubricación disminuye el desgaste excesivo en los elementos al interior de un sistema dinámico, sea que estén sometidos a rotación (como el cigüeñal y los árboles de levas) o deslizamiento (pistones en sus cilindros y las válvulas en sus guías). También debemos recordar que no todo es acero, tenemos metales adicionales como el bronce y aluminio, su proceso de desgaste es distinto al de los demás materiales. Debido a estas condiciones es indispensable hacer un correcto análisis de tribología. Antes de realizar alguna modificación o cambio en el aceite que se usa al interior de una máquina, para que de esta manera se asegure la estabilidad.
