…para compresores de tornillo rotativo

El lubricante es un componente crítico en los compresores de tornillo rotativo. Comprender las características de los tipos de lubricante ayuda a garantizar su aplicación adecuada y aumenta la satisfacción del cliente al extender la vida útil de los compresores. A continuación, analizamos los tipos de lubricantes y los factores que reducen la eficacia de los lubricantes y provocan un desgaste o daño prematuro en los compresores de tornillo rotativo.

Tipos de bases en lubricantes

1. Aceites minerales
Los aceites minerales (aceites de petróleo) se han utilizado durante mucho tiempo en varios tipos de compresores. Su uso en compresores de tornillo rotativo fue común hasta la década de 1980, algunos fabricantes usaron aceites para motores y otros utilizaron aceites de transmisión de base mineral. Los aceites comenzaron a perder su utilización cuando las compañías recicladoras de hidrocarburos comenzaron a cobrar por la eliminación del aceite. Con intervalos de cambio de aceite tan bajos como cada 1.000 horas, muchos usuarios tuvieron que cambiar ocho veces al año el aceite de sus compresores de aire comprimido. Una ventaja de los frecuentes cambios de aceite es que los contaminantes en el compresor se eliminan con el aceite usado. En entornos altamente contaminados, el aceite mineral todavía se utiliza por esta razón.

Los aceites minerales tienen la desventaja de una mezcla compleja de moléculas naturales de hidrocarburos. Hay ceras que se solidifican a bajas temperaturas, componentes volátiles que se vaporizan y los aceites minerales naturales tienden a oxidarse rápidamente, formando barniz y lodo, cuando se exponen a altas temperaturas y presiones elevadas.

2. Hidrocarburos sintéticos
Los lubricantes de hidrocarburos sintéticos están diseñados para aplicaciones particulares. Para aplicaciones de compresores, el material base de polialfaolefina (PAO) se usa más comúnmente. Las bases PAO proporcionan muchas de las mejores características lubricantes de un aceite mineral sin los inconvenientes.
Aunque los componentes de base PAO se derivan de la reserva de base de petróleo, se rediseñan químicamente para tener una estructura molecular consistente y controlada de hidrógeno y carbono totalmente saturados.

Debido a que su estructura molecular es homogénea, sus propiedades y características son predecibles. Las bases PAO se separan del agua extremadamente bien, son químicamente estables y tienen baja toxicidad. Sin embargo, las bases PAO no son buenos disolventes. La química aditiva debe ajustarse para ese hecho. Los paquetes de aditivos en lubricantes PAO generalmente se mezclan más allá de su punto de saturación a temperaturas frías. En las condiciones normales de funcionamiento de compresores de aire comprimido, esto no es un problema. La temperatura elevada y el movimiento constante mantienen los aditivos disueltos. Cuando los lubricantes de base PAO se almacenan durante períodos prolongados de tiempo, es posible que algunos de los aditivos se condensen y hagan que el lubricante tenga bolsas de turbidez en el contenedor de almacenamiento. Estos aditivos volverán a la solución con un poco de agitación. En un documento presentado en una reunión de ingeniería en Suecia hace varios años, un importante fabricante de rodamientos compartió los resultados de sus pruebas de lubricantes para su uso en compresores de tornillo rotativo.

Su conclusión fue que los lubricantes base PAO eran los mejores lubricantes para rodamientos utilizados en compresores de tornillo.

Los aceites de base PAO puros tienden a hacer que ciertos elastómeros bajos en nitrilo y algunos otros materiales sintéticos se vuelvan quebradizos y se agrietan.
Para aplicaciones de compresores de aire comprimido, generalmente se mezcla una pequeña cantidad de líquido éster en la mezcla para contrarrestar esta tendencia. El éster también ayuda a mantener los aditivos en solución.

3. Ésteres orgánicos
La siguiente clase de sintéticos son los ésteres orgánicos. Los dos tipos principales utilizados en los compresores son ácido dibásico y poliol.

•Los lubricantes de ácido dibásico son más conocidos como diésteres. Los diésteres fueron los lubricantes sintéticos más populares cuando los lubricantes sintéticos se hicieron comunes por primera vez en aplicaciones de compresores en las décadas de 1970 y 1980. Tienen una serie de cualidades deseables para aplicaciones de compresores. Tienen una viscosidad estable en un amplio rango de temperatura, alta resistencia a la película, buenas características de humectación de metales y una baja presión de vapor a altas temperaturas. Los diésteres son disolventes fuertes. Como tal, aceptan fácilmente aditivos, haciéndolos personalizables para aplicaciones particulares. Sin embargo, ser un solvente fuerte también es uno de sus principales inconvenientes.
Los diésteres disolverán la pintura y el barniz, harán que ciertos elastómeros comunes se hinchen y se deterioren y pueden dañar algunos componentes comunes aguas abajo de sistemas de la red de distribución de aire comprimido. Los ésteres pueden reaccionar con el agua para formar ácidos corrosivos y alcoholes volátiles. Los diésteres no se usan comúnmente en compresores de tornillo rotativo hoy en día, pero todavía gozan de una gran popularidad entre los grandes usuarios de compresores alternativos donde la solvencia y resistencia de los diésteres a la formación de carbono es una ventaja para una vida útil prolongada de la válvula.

• Los ésteres de poliol tienen características similares a las de los diésteres, pero tienen la ventaja adicional de ser estables a temperaturas y concentraciones de oxígeno más altas. Aunque el mercado principal de ésteres de poliol ha sido para su uso en turbinas, estos fluidos se están utilizando en algunas aplicaciones de tornillo rotativo de alta presión.

4. Ésteres de fosfato
Los ésteres de fosfato tienen una aplicación muy limitada. Los ésteres de fosfato tienen un índice de viscosidad deficiente, mala tolerancia al calor y la humedad, y se vuelven corrosivos a medida que se degradan. Por esa razón, la vida útil es muy limitada y a menudo se requieren cambios de aceite. Sin embargo, pueden ser resistentes al fuego, y una vez encendidos, solo continuarán ardiendo si la fuente de encendido permanece presente. Las plantas petroquímicas, refinerías y otras instalaciones de alto riesgo forman el mercado principal de este tipo de lubricante.

5. Poliglicoles
Los fluidos de poliglicol, a veces llamados líquidos PAG (polialquilenglicol), se desarrollaron por primera vez para la los compresores de gas. Se pueden fabricar a partir de cualquiera de dos existencias químicas primarias o una mezcla de estas existencias.
• El óxido de propileno tiene la característica de ser soluble en hidrocarburos e insoluble en agua.
• El óxido de etileno tiene características opuestas, siendo soluble en agua e insoluble en hidrocarburos.

Con un análisis de gases, las mezclas pueden ser ajustadas en la cantidad de cada tipo para producir un producto final con las características correctas requeridas para cada aplicación individual.

Las diferencias de solubilidad en los dos fluidos básicos hacen que la química del paquete aditivo sea muy importante. Para aplicaciones de gas natural, los fluidos se mezclan para que no se diluyan con el gas de hidrocarburos en particular que se está por comprimir.

Los fluidos de poliglicol para su uso en compresores de aire son fluidos de compromiso. Fueron desarrollados para reducir las quejas sobre la mala vida útil de los lubricantes y los depósitos de barnices. La formación de barniz es una indicación de un lubricante de petróleo o hidrocarburos sintéticos que ha fallado. Dado que los poliglicoles no forman barniz, no hay indicios visuales de que el lubricante haya fallado. Los poliglicoles atraen agua y se mezclan fácilmente. Esta característica dificulta la separación del condensado y reduce su capacidad para proteger los rodamientos. El punto de saturación de estos lubricantes es mucho mayor que para los fluidos de hidrocarburos minerales o sintéticos, pero el agua arrastrada en el aceite más allá de este punto se separará en agua.

6. Silicona
Los líquidos de silicona han estado disponibles durante muchos años. Tienen una excelente resistencia al calor, la oxidación y la vaporización. Siendo químicamente inertes, se puede utilizar en aplicaciones donde es posible la exposición a agentes oxidantes. El alto costo, las fugas y las malas propiedades lubricantes limitan su propio uso en aplicaciones que requieren sus características químicas únicas. Además, hay muchas aplicaciones que requieren un sistema libre de silicona (silicon free), pintar es un ejemplo y se deben evitar los lubricantes de silicona.

7. Mezclas (semi sintéticos)
Prácticamente todos los aceites sintéticos, excepto las siliconas, son en realidad mezclas de existencias base y aditivos diseñados para proporcionar las características deseadas.
Cuando un líquido se conoce como semi sintético, suele ser una mezcla de una cepa sintética, generalmente una de base PAO, y muy probablemente un aceite mineral del Grupo I o del Grupo II. El objetivo de la mayoría de las mezclas es proporcionar muchos de los beneficios de un sintético puro a un costo menor.
Una buena aplicación para un fluido mezclado es aquella en la que la contaminación en el aire ambiente requiere cambios de lubricante más frecuentes.

IMPORTANTE: Los lubricantes de calidad alimentaria tipo Food Grade (FG) suelen estar a base de PAO o a base de aceite mineral blanco tecnológico con un paquete aditivo muy limitado.

Este paquete aditivo limitado resulta en una vida útil significativamente reducida en comparación con las versiones no alimentarias del mismo lubricante.

La próxima semana veremos cuáles son las principales causas de los daños en los rodamientos en los compresores de tornillo rotativo.

Sobre el autor
Wayne Perry ex Director Técnico Senior de Kaeser Compressors, EE.UU.
Especialista de la industria con más de 30 años de experiencia en todos los aspectos del negocio del aire comprimido, calificado de AIRMaster+ para los EE. UU. , Departamento de Energía y ex instructor para Compressed Air Challenge.
Ha proporcionado una amplia experiencia técnica en el desarrollo de normas internacionales para las evaluaciones del sistema de aire comprimido y también ha trabajado como experto en aire comprimido para la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial.
Forma parte de varios comités técnicos y de estándares del Instituto de Aire y Gas Comprimido (CAGI).
Fotografías e ilustraciones: Gentileza de KAESER Compressors EE.UU