Cómo se realiza el test de Punto de Goteo en lubricantes

Casi el 50% de las fallas de los componentes mecánicos se deben al desgaste y al bajo rendimiento por fricción de los lubricantes aplicados o simplemente el componente mecánico que llega al final de su vida útil. Por lo tanto, el desempeño constante e incesante de la lubricación es necesario para una reducción de las fallas de estos componentes mecánicos. 

Los componentes mecánicos incluyen tuercas, pernos, cojinetes y correas, componentes que se utilizan ampliamente en motores de combustión (ICE). El principal agente lubricante utilizado en los ICE es grasa, un semisólido, que en este caso incluye tanto aceite de motor y grasa de litio. Estas grasas se combinan con aditivos y espesantes para mejorar las propiedades de lubricación y mejorar otras propiedades deseables. Las grasas a base de litio se utilizan para lubricar rodamientos de bolas y sistemas de rodamientos, mientras que los aceites de motor (aceites de motor con aditivos) se utilizan para lubricar el cigüeñal, árbol de levas y balancines de un ICE. 

En estos sistemas de combustión interna, los componentes y las superficies están constantemente moviéndose y deslizándose en contacto unos con otros. El área de superficie donde estos componentes o superficies interactúan es llamada superficie de contacto y se observa en múltiples áreas del motor, específicamente el cárter, pistón, camisas y los cojinetes principales y de biela. Una falla en el cigüeñal principal o rodamiento puede conducir a la falla del motor. La lubricación eficiente es por lo tanto integral a la eficacia y la longevidad del motor. Los lubricantes aplicados deben poder funcionar de manera óptima en condiciones extremas, ya que un refrigerante ICE opera a temperaturas de aproximadamente 90°C  a 104°C. Estas altas temperaturas de operación requieren lubricación aplicable y grasas con un alto punto de goteo.

El punto de goteo es un indicador de la resistencia al calor de la grasa y se puede definir como la temperatura más baja en la que la grasa cambia de semisólida a líquida. Cuando se alcanza este punto de goteo, la eficiencia de la grasa disminuye enormemente a medida que la grasa semisólida pierde su estructura y la viscosidad deseada. Algunas grasas pueden recuperar su consistencia original cuando se enfría, pero no todas las grasas comparten esta propiedad. Por lo tanto, la consistencia deseada y la inherente a las propiedades tribológicas de la grasa original se pierden y la grasa alterada puede que ya no sea suficiente para mantener una película de lubricación adecuada. 

En resumen, superando el punto de goteo, se genera una drástica depreciación en la calidad de la lubricación y el lubricante se vuelve esencialmente inútil. Este recién formado producto tiene una viscosidad más baja, lo que hace que la grasa tenga una disminución de la adherencia a los componentes del sistema lubricante. La grasa es deseable para la lubricación debido a su alta viscosidad, que disminuye efectivamente la fricción y genera calor en el contacto con la superficie. La viscosidad es la de un líquido (o en este caso, un semisólido) con resistencia a un cambio de forma o movimiento. El decreciente deslizamiento o movimiento disminuye proporcionalmente la fuerza de fricción. Por lo tanto, la grasa semisólida reduce la fuerza de fricción más eficientemente que la grasa de menor viscosidad, que resulta superando su punto de goteo. Esta disminución de la viscosidad se debe a un aumento en el movimiento de las capas de aceite adyacentes causado por una falta de estructura, que se pierde por encima de una gota de grasa.

Estos comportamientos tribológicos reducidos conducen a una reducción de la capacidad lubricante y mayor desgaste en las superficies de contacto; es decir, la deformación y remoción de material causada rodando o deslizándose, un proceso que implica las interacciones entre superficies y la remoción y deformación de material por rodadura o deslizamiento. Este desgaste provoca una disminución en la longevidad de las superficies de contacto. El punto de goteo es fundamental tanto para el rendimiento de la grasa como para la longevidad de las superficies a las que se aplica.

El método de prueba utilizado para la determinación del punto de goteo está estandarizado por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) y dado por la designación D2265. Este método produce resultados útiles para identificar la grasa en cuanto a un tipo y para establecer y mantener puntos de referencia de control de calidad.

En esta prueba, una muestra de grasa se calienta y se observa hasta que una gota de material cae del vaso al fondo del tubo de ensayo. Los equipos para esta prueba cumplen con las especificaciones y características de las normas ASTM D2265 y D4950 con una capacidad de prueba de seis muestras. Cuenta además con un microprocesador programable para temperatura de alta precisión y control, alcanzando temperaturas de hasta 400°C.

Utilizando la ventana de visualización provista en el instrumento, el momento en que el material cae en el fondo del tubo de ensayo, se puede ver claramente y la lectura en el termómetro de muestra y se puede registrar al grado más cercano. Esta lectura de temperatura se designa como el punto de goteo experimental. Simultáneamente, la temperatura que se muestra en la pantalla de visualización de temperatura del instrumento se registra al grado más cercano y un tercio de la diferencia en las dos lecturas de temperatura se suma al valor observado y tomado como punto de goteo.