Reología de las grasas lubricantes

Revista Lubes em Foco edición 98

Haga clic en la revista y lee, descarga o comparte los artículos:

por: Leticia Lazaro

La reología estudia propiedades como la viscosidad, la plasticidad, la elasticidad y el flujo de la materia. Para que se produzca el flujo, es necesaria una fuerza en la dirección del flujo. Esta fuerza, dividida por el área sobre la que se aplica, se denomina esfuerzo cortante.
En la Figura 1, el esfuerzo cortante se define como la fuerza F dividida por el área. En el caso de los líquidos, estos no oponen resistencia a la aplicación de esta fuerza y ​​se deforman rápidamente, fluyendo. Este flujo está relacionado con la viscosidad del fluido, que es su resistencia interna al flujo. Cuanto mayor sea la viscosidad, mayor será el esfuerzo cortante necesario para que se produzca el flujo. En los fluidos newtonianos, como los aceites lubricantes en general, este esfuerzo es proporcional a la deformación (velocidad de corte).
Además de los fluidos newtonianos, existen otras clasificaciones reológicas (Figura 2), como:

• Fluidos plásticos de Bingham: requieren un esfuerzo cortante inicial para comenzar a fluir. Cuando alcanzan este nivel de tensión, se comportan como un fluido newtoniano (ejemplo: cosméticos en gel).
• Fluido pseudoplástico: a medida que aumenta la tensión de cizallamiento, la viscosidad disminuye y el fluido fluye con mayor facilidad (ejemplo: kétchup).
• Fluido dilatante: a medida que aumenta la tensión de cizallamiento, la viscosidad aumenta y el fluido tiene mayor dificultad para fluir (ejemplo: almidón de maíz con agua).

Los aceites lubricantes presentan un comportamiento newtoniano a las temperaturas de aplicación habituales. Sin embargo, a bajas temperaturas o con el uso de mejoradores del índice de viscosidad (aditivos a base de polímeros), es necesario utilizar otros métodos para evaluar el flujo de estos aceites, ya que dejan de comportarse como fluidos newtonianos.
La viscosidad Brookfield (ASTM D2983 o ABNT NBR 14541) y el sistema de arranque en frío (CCS – ASTM D 5293 o ABNT NBR 14173) son pruebas adoptadas para predecir mejor el rendimiento de estos aceites en motores de combustión a bajas temperaturas. Estas dos propiedades se miden en reómetros y bajo condiciones en las que el aceite no se comporta como un fluido newtoniano. Por esta razón, estas viscosidades se denominan viscosidad aparente, ya que varían con las condiciones de la prueba, especialmente con el esfuerzo cortante. Es importante recordar que los fluidos newtonianos presentan una viscosidad constante ante variaciones en el esfuerzo cortante.

Las grasas no son fluidos newtonianos

Las grasas son una mezcla de aceites lubricantes con espesantes y no se comportan como fluidos newtonianos bajo ninguna circunstancia. Se comportan como un fluido pseudoplástico que requiere una tensión de corte mínima para fluir. Esto significa que si la tensión es menor que la tensión mínima requerida para el flujo, la grasa se comporta como un sólido y no fluye. Cuando la tensión supera esta tensión mínima, la grasa fluye, y a medida que aumenta la tensión, fluye con mayor facilidad (la viscosidad o resistencia al flujo disminuye).
El estudio de este comportamiento mediante reología proporciona más información sobre cómo funciona la grasa, por ejemplo, en un rodamiento, que la penetración de trabajo, una prueba más común para caracterizar la consistencia de las grasas.
Otra propiedad que se puede evaluar mediante reología es la capacidad de la grasa para recomponer su estructura original cuando cesa la tensión que la hace fluir, por ejemplo, cuando el rodamiento deja de girar. Esta capacidad de recuperación es fundamental para que la grasa lubrique adecuadamente el equipo.
La penetración de trabajo excesivo ayuda a identificar la resistencia de la estructura de la grasa al trabajo. Permite diferenciar, de forma más cualitativa, la resistencia de los productos al trabajo. La reología puede determinar las condiciones límite bajo las cuales una grasa recupera o no su estructura inicial.

La reología de las grasas como herramienta

La creciente importancia de este tema se evidencia en la existencia de normas que describen la metodología para medir estas propiedades, estandarizándolas así. La ISO (Organización Internacional de Normalización) publicó dos normas relacionadas con la reología de las grasas lubricantes en 2025. Una de ellas establece una correlación entre las propiedades reológicas y la consistencia de una grasa.
La reología de las grasas es una herramienta que aún se está adoptando cada vez más en el ámbito de la investigación, pero resulta muy prometedora para su futura adopción como límite de especificación, por ejemplo.
En futuros artículos, este tema se explorará con mayor profundidad, definiendo las propiedades reológicas más importantes, cómo se miden, los tipos de reómetros utilizados, etc.
Siga las próximas ediciones de la revista Lubes em Foco para comprender mejor la reología de las grasas. ¡Hasta entonces!