Estudian las ventajas de aditivos para lubricantes

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Actualmente, los lubricantes por sí solos no pueden cubrir el amplio rango de prestaciones que requiere el funcionamiento de determinados equipos industriales. Una forma de potenciar sus aplicaciones es mediante el agregado de aditivos. “Los aditivos son sustancias químicas que se añaden a la formulación final del lubricante, aumentando así sus propiedades. Existen diferentes tipos de aditivos y cada uno posee una función específica, como por ejemplo inhibidores de oxidación, corrosión o antiespumantes”, explican investigadores de la Universidad Nacional del Sur (UNS) y el CONICET.

La tribología (el estudio del rozamiento y la fricción) está presente en prácticamente todos los aspectos relacionados con maquinarias, motores y componentes de la industria en general. La aplicación de conocimientos tribológicos permite no sólo una reducción de la fricción y el desgaste sino también otros beneficios, como por ejemplo ahorros de dinero y recursos naturales y energéticos, confiabilidad a largo plazo, aumento de la vida útil de las maquinarias y herramientas, y protección del medio ambiente”, dicen. Se trata de Camila Müller y Andrés Ciolino, del Departamento de Ingeniería Química de la UNS y la Planta Piloto de Ingeniería Química (UNS-CONICET); Mariana Dennehy, del Departamento de Química de la UNS y el Instituto de Química del Sur (UNS-CONICET) y Walter Tuckart, del Departamento de Ingeniería de esa Casa y el Instituto de Física del Sur (UNS-CONICET).

En un artículo publicado en la revista “Haciendo CyT”, del CONICET Bahía Blanca brindan detalles de su trabajo.

Los lubricantes aditivados permiten que la maquinaria específica pueda llevar a cabo tareas complejas. Por ejemplo, los aditivos extrema presión (EP) permiten soportar condiciones de alta carga, alta temperatura y altas velocidades de deslizamiento, debido a que proporcionan una interfaz de baja fricción o antidesgaste para que el contacto entre las piezas metálicas sea más eficiente.

“Sin embargo, y a pesar de las bondades comentadas, los aditivos pueden presentar otros inconvenientes. Por ejemplo, muchos derivan de sales o compuestos de metales pesados como el plomo y esto los transforma en peligrosos para el medio ambiente”, agregan.

Actualmente, existe un significativo interés por reemplazar algunos metales pesados que se emplean en aditivos, como plomo y estaño, porque si bien mejoran el servicio de los lubricantes también poseen elevada toxicidad. En el mismo subgrupo de metales se encuentra el bismuto, que en los últimos años ha concitado especial interés debido a que se lo considera el menos tóxico de todos los metales pesados (de hecho, es empleado en productos cosméticos e incluso en antiácidos). Desde 2013, integrantes del Grupo de Tribología de la UNS conjuntamente con la Planta Piloto de Ingeniería Química y el Instituto de Química del Sur realizaron estudios para obtener formulaciones lubricantes aditivadas con derivados de bismuto, un “hermano gemelo” del plomo, considerando sus prestaciones.

Los investigadores realizan estas pruebas elaborando aditivos de bismuto por nanosíntesis. La nanotecnología puede definirse como el manejo de la materia a escala atómica. Como se sabe, el comportamiento fisicoquímico de la materia a escala atómica difiere sustancialmente del que se observa a escala macroscópica.

“Una vez obtenido el aditivo de bismuto por nanosíntesis, el paso siguiente consistió en comparar las propiedades tribológicas de formulaciones líquidas aditivadas con un aditivo sólido convencional (grafito) y con los derivados de bismuto comercial”. Para ello, se realizaron pruebas estandarizadas de desgaste. La máquina de ensayo consiste en un rodillo rígido que se presiona firmemente (por medio de un sistema de palanca) sobre un anillo o rueda de fricción giratoria. Ambas piezas son de acero inoxidable duro. La rueda se sumerge con su tercio inferior en el lubricante bajo prueba, y su velocidad de rotación es tal que asegura que una cantidad suficiente de lubricante siempre está presente en el punto de contacto entre el rodillo de prueba y la rueda de fricción, que es el punto de mayor presión de contacto del ensayo. El desgaste se evalúa determinando el área desgastada que se observa en forma de cicatriz elíptica en el rodillo, luego de un tiempo determinado de ensayo.

Los derivados de bismuto presentaron menores valores de área desgastada respecto del grafito y, entre ellos, el aditivo obtenido por nanosíntesis es el que proporcionó los mejores resultados. Las estructuras en láminas del grafito y del aditivo de bismuto comercial explican sus propiedades lubricantes, pero la nanoestructura obtenida en el compuesto sintetizado potencia aún más su acción anti-desgaste.

“La forma en la que se ordenan las moléculas a escala nanométrica para establecer enlaces o interacciones consigo mismas o con las vecinas difiere notablemente de lo que alcanzamos a percibir cuando observamos el material con una lupa o con nuestros propios ojos, aún cuando los enlaces que lo mantienen unido sean de la misma naturaleza química. El efecto es evidente en todo el rango de concentraciones estudiado, y las diferencias entre los derivados de bismuto son más notorias cuando las concentraciones son bajas”, concluyen los investigadores.

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