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Aceite de motor

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Aceite de motor

  1. 1. ACEITE DE MOTOR Se llama aceite de motor, por extensión, a todo aceite que se utiliza para lubricar los motores de combustión interna. Su propósito principal es lubricar las partes móviles reduciendo la fricción. Además de lubricar el aceite también limpia, inhibe la corrosión y reduce la temperatura del motor transmitiendo el calor lejos de las partes móviles para disiparlo. Los primeros aceites utilizados fueron los extraídos de grasas animales y vegetales. A medida que avanzó la técnica, y las exigencias de los motores, se empezaron a usar los compuestos químicos derivados del petróleo de mayor calidad y acorde con las necesidades industriales en ese momento. Estos aceites, que consisten principalmente en hidrocarburos y compuestos orgánicos de carbono e hidrógeno, son aditivados con diferentes compuestos químicos para mejorar su cualidades. La tecnología actual, no obstante, los está dejando obsoletos y están siendo desplazados progresivamente por los aceites sintéticos formulados enteramente en laboratorio y con prestaciones muy superiores a los derivados del petróleo. DEFINICIÓN DE ACEITE LUBRICANTE. FUNCIONES ACEITE LUBRICANTE Es un líquido viscoso, producto del petróleo o de la refinación primaria de éste, que tiene como función fundamental la separación de 2 superficies sólidas en contacto al lograr interponerse entre éstas formando una película, reduciendo la fricción, desgaste y consumo de energía. Las funciones auxiliares son: disipación de temperatura (Caines and Haycock, 1996), arrastre de contaminantes, protección de la superficie contra oxidación (Caines and Haycock, 1996), herrumbre y corrosión (Centeno, 1999), eliminación del ruido y transmisión de potencia. Se debe destacar que para estas funciones el lubricante se refuerza con aditivos específicos, los
  2. 2. que se mencionarán posteriormente. CLASIFICACIÓN DE LOS LUBRICANTES CLASIFICACIÓN EN FUNCIÓN DE SU ESTADO FÍSICO a) Lubricantes Líquidos: Se denominan aceites (Mundi, 1972), son todos lo que permanecen durante su trabajo en estado líquido. Son muy utilizados por la facilidad con que se manejan y aplican, por el extenso campo de cualidades apropiadas con las cuales pueden producirse según sea el requerimiento, por su capacidad de eliminar el calor desarrollado por el rozamiento y por su bajo costo de producción en comparación con otros lubricantes. Los lubricantes líquidos se subdividen en: - lubricantes minerales o petrolíferos - lubricantes sintéticos b) Lubricantes minerales o petrolíferos: Se obtienen por medio de técnicas modernas de refinación relativamente simples; de una gran variedad de crudos que dan como resultado una división de acuerdo a su base química (parafínicos, nafténicos y mixtos). Las propiedades físicas como viscosidad y su comportamiento dependen grandemente de la distribución relativa de los componentes parafínicos, aromáticos y alicíclicos (generalmente nafténicos). Algunos de los hidrocarburos que están presentes en los aceites lubricantes son: n- parafinas, isoparafinas, cicloparafinas, aromáticos, mezcla de anillos aromáticos y alifáticos. c) Lubricantes sintéticos: Son aquellos que prácticamente se pueden obtener a partir del carbono por medio del gas de síntesis, es decir, usando hidrocarburos obtenidos a partir del proceso Fisher –Tropsch.
  3. 3. En general, además de su capacidad para lubricar superficies en contacto, un buen lubricante sintético deberá incorporar algunos de los siguientes atributos (Tolfa, 1990; Klaus et al., 1991; Davis, 1986): ♦ ser químicamente inerte ♦ poseer buena estabilidad química ♦ resistencia a la oxidación ♦ resistencia a la degradación ocasionada por los esfuerzos mecánicos cortantes ♦ tener un índice de viscosidad tal que no varíe significativamente con los cambios de temperatura a las que trabaja ♦ poseer baja temperatura de escurrimiento ♦ estabilidad y no volatilidad en aplicaciones a temperaturas elevadas ♦ ser compatible y a la vez afectar mínimamente a los materiales de construcción, incluyendo metales y materiales no metálicos, tales como, elastómeros utilizados en los sellos y en las mangueras flexibles ♦ no ser corrosivo, ni tóxico ♦ no inflamable Los hidrocarburos más utilizados como lubricantes sintéticos son los polímeros de: etileno, propileno, butileno, y a veces miembros más altos de la serie (de masa molecular comprendida entre 250 y 50,000 g/mol). En la literatura internacional aparecen reportados como lubricantes sintéticos los siguientes: polialfaolefina (Klaus et al., 1992; Tolfa, 1991; Davis, 1986; Beimesch, 1986), polialquilen glicol (Tolfa, 1991), silicón (Tolfa, 1991), poliol éster (Klaus et al., 1992; Gunsel et al., 1987). d) Lubricantes semisólidos: Se denominan grasas, son aceites con agentes espesantes que le dan consistencia. e) Lubricantes sólidos: Se denominan secos, pueden estar formados por polvos, pueden verse en forma de recubrimiento en forma de barníz,
  4. 4. pintura, etc. Son grasas o aceites espesados con un agente solidificante, por ejemplo: jabón. Ellos disminuyen los requerimientos de sellado, ya que al ser sólidos permanecen en el lugar de aplicación por largos períodos; se necesitan en menor cantidad para el mantenimiento del equipo, ya que sólo se aplican en la superficie en contacto y no fluyen a través de líneas para poder lubricar. Las grasas se utilizan universalmente para la lubricación en aplicaciones con desplazamiento lento: boleras, cojinetes de rodillos en motores eléctricos, cojinetes de las llantas de los automóviles, herramientas de maquinaria, accesorios de aviones y máquinas ferroviarias. Ejemplos: disulfuro de molibdeno, grafito, bismuto metálico y trióxido de amonio. f) Lubricantes gaseosos: El más usado es el aire, se aplica en equipos que operen a altas velocidades y bajas cargas o a bajas velocidades y altas cargas. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU BASE Están constituidos por cientos de hidrocarburos diferentes, cada uno de ellos con propiedades individuales en cuanto a su formación y estructuración. Solamente ciertos hidrocarburos son aceptables como lubricantes después de un refinamiento adecuado y son clasificados como: a) Aceites lubricantes de base parafínica Son aquellos elaborados a base de crudos parafínicos, constituidos en su mayoría por hidrocarburos de cadena abierta y saturada, poseen índices de viscosidad altos (Suárez, 1984), tienen temperaturas de ignición y de inflamación altas (ver Apéndice A, Tablas A.2 y A.4). Estos lubricantes son los apropiados para trabajar en motores de combustión interna; además no se espesan tanto como los nafténicos a bajas temperaturas (Pérez, 1982), siendo aceptables para motores que tienen que efectuar arranques en frío. Los hidrocarburos parafínicos con cuatro o menos átomos de carbono
  5. 5. son gaseosos a temperatura ambiente. Los hidrocarburos que tienen entre cinco y quince átomos de carbono son líquidos; y encima de dieciséis átomos de carbono son sólidos con la apariencia de un sólido de aspecto céreo, y constituyen el componente principal de las llamadas parafinas sólidas de petróleo. Los hidrocarburos parafínicos lineales poseen excelentes propiedades de combustión y elevado índice de cetano, por lo que se les prefiere en la elaboración de gasóleo, keroseno y combustóleo. Las isoparafinas presentan altos índices de octano y son preferidas en las gasolinas particularmente las de aviación. Los hidrocarburos parafínicos presentes en los aceites lubricantes, se encuentran principalmente formando parte de moléculas complejas que incluyen otras estructuras (aditivos). La presencia de cadenas largas laterales de estas estructuras complejas dan lugar a lubricantes estables a la oxidación (Benlloch, 1986) (ver Apéndice A, Tabla A.3). b) Aceites lubricantes de base nafténica Su origen es a base de crudos nafténicos, poseen alto porcentaje de moléculas de hidrocarburos de cadena cerrada, tienen índices de viscosidad bajos (Suárez, 1984) (ver Apéndice A, Tablas A.2 y A.3), sus temperaturas de inflamación y de ignición son bajas. Estos lubricantes de base nafténica se evaporan de una manera muy limpia de las superficies y después de la lubricación dejan solamente una pequeña cantidad de carbón evitando de esta forma el atascamiento de los anillos en el caso de los motores de combustión interna. Los naftenos son compuestos cíclicos o en anillos, son saturados, por lo que sólo pueden reaccionar por reemplazo del hidrógeno con otro elemento. Los naftenos se denominan: ciclobutano, ciclopentano y ciclohexano. En las fracciones pesadas para componentes lubricantes son preferidos para ciertas aplicaciones concretas, debido a sus bajos puntos de congelación.
  6. 6. c) Aceites lubricantes de base aromática Procede de crudos asfálticos y tienen muy bajo índice de viscosidad (ver Apéndice A, Tabla A.2); normalmente no se emplean en aceites para motores, sino para transmisión, caja de velocidad, etc. Los hidrocarburos aromáticos son muy susceptibles a la oxidación con formación de ácidos orgánicos. Esta serie aromática es químicamente activa y suele denominarse como la "serie del benceno". Los compuestos de bajo punto de ebullición como el benceno y el tolueno se encuentran en pequeñas cantidades en la mayor parte de los crudos, aunque existen ciertos crudos en California, Sumatra y Borneo ricos en productos aromáticos (Benlloch, 1986), teniendo gran valor como materia prima en la elaboración de gasolinas, los que se obtienen durante el proceso y tratamiento de cracking y reforming, siendo sumamente valorados por sus cualidades antidetonantes. CLASIFICACIÓN SEGÚN SU VISCOSIDAD (CLASIFICACIÓN DE LA SOCIEDAD DE INGENIEROS AUTOMOTRICES) Aceites de invierno: Son empleados a condiciones de baja temperatura ambiental de trabajo. Su denominación es con el sufijo “W”. Aceites de verano: Son utilizados en climas cálidos. Aceites multigrados: Para condiciones de trabajo de los aceites de invierno y de verano. Tienen la particularidad de garantizar una viscosidad baja durante el funcionamiento del motor en invierno (Pérez, 1982) y una viscosidad adecuada para operar cuando el motor se haya calentado. Especificaciones de viscosidad
  7. 7. Desde el año 1911, la Sociedad de Ingenieros Automotrices de los Estados Unidos de Norte América (SAE) (Caines and Haycock, 1996; Benlloch, 1986; Bidga, 1980) ha establecido distintas clasificaciones de viscosidad de los aceites para motor, destinadas a ser utilizadas por los fabricantes de vehículos en el momento de determinar los grados de viscosidad a ser recomendados en sus motores y por los fabricantes de lubricantes en la formulación e identificación de sus productos. El sistema API como se le reconoce, divide los aceites en dos grandes grupos: aceites para motores a gasolina y aceites para motores diesel (SAE J183, 1996).El desarrollo de ambos grupos puede verse en las tablas 1.2 y 1.3. Tabla 1Especificaciones de calidad de los aceites para motores de gasolina SA Aceites minerales puros sin ningún tipo de aditivo. Recomendados para motores desgastados que queman gran cantidad de aceite. SB Aceites con mínimo control al desgaste para vehículos fabricados antes de 1963. SC Aceites que controlan depósitos, desgaste, corrosión y herrumbre, para vehículos fabricados antes de 1967. SD Aceites con características SC mejoradas, para vehículos fabricados antes de 1971. SE Aceites con características SD mejoradas y particular control de oxidación y depósitos, con capacidad de drenado prolongado. Indicado para vehículos fabricados antes de 1979.SF Aceites con características SE mejoradas y particular control de oxidación, desgaste y depósitos, con capacidad de drenado prolongado. Recomendados para vehículos fabricados antes de 1989. SG Aceites con características SF mejoradas y particular control de lodos, depósitos y economía de combustible. Recomendado para vehículos fabricados antes de 1994. SH Aceites con características SG mejoradas gracias a criterios más estrictos de clasificación. Recomendables para vehículos fabricados a partir de 1994, pudiendo sustituir los niveles precedentes (SG, SF, etc.)
  8. 8. Tabla 2. Especificaciones de calidad de los aceites para motores diesel CA Aceites para tipo de servicio liviano con combustible de alta calidad. Fueron ampliamente recomendados en las décadas de los 40 y 50. CB Aceites para tipo de servicio liviano/moderado y uso de combustible de baja calidad. Fueron introducidos en el mercado en 1949. CC Aceites para tipo de servicio moderado a severo. Introducidos en 1961. CD Aceites indicados para controlar desgaste y depósitos, y cuando se use combustible con alto contenido de azufre. Introducidos en 1965. CD II Servicio típico para motores diesel de dos tiempos cuando se requiere controlar desgaste y depósitos. También cumplen los requerimientos de un API CD. CE Aceites para servicios de baja velocidad-alta carga y alta velocidad-alta carga. Recomendados para ciertos motores diesel turbocargados o sobre alimentados fabricados desde 1983. CF-4 Servicio típico para motores de cuatro tiempos de alta velocidad. Excede los requerimientos del API CE, particularmente en lo referente a consumo de aceite y formación de depósitos en el pistón. Se recomienda para ciertos motores diesel fabricados a partir de 1990. CF-2 (Categoría propuesta ). Servicio típico para motores de dos tiempos que requieren un efectivo control del desgaste y depósitos. CG-4 Vigente desde 1995, tuvo su origen en las regulaciones impuestas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA en inglés) de los Estados Unidos de Norte América. Su fin es relacionar la calidad del lubricante/combustible con el nivel de emisiones a la atmósfera.
  9. 9. PROPIEDADES DE LOS ACEITES COLOR Y FLUORESCENCIA Actualmente estas características carecen de valor como criterio de evaluación de los aceites elaborados, ya que pueden ser modificados o enmascarados por los aditivos. Sin embargo, hace unos años los usuarios daban una gran importancia al color de los aceites, como indicativo de un mejor o peor grado de refinación, y por otro lado la fluorescencia se tomaba como indicativa del origen del crudo (Benlloch, 1986). La fluorescencia azulada caracterizaba a los aceites nafténicos y la fluorescencia verde a los parafínicos. El análisis de color en aceites ha sido determinado por diferentes especialistas en lubricación (Abou el Naga et al., 1985; Al-Khowaiter et al., 1992; Singh et al., 1992; Landis et al., 1991) para realizar una valoración cualitativa de los aceites estudiados. Al-Khowaiter y colaboradores (1992) realizan la comparación del color de dos aceites de turbinas para diferentes horas de trabajos, el color se incrementó de 4.5 (aceite nuevo) hasta 7 (36,948 horas). El procedimiento más usual para determinar el color es el ASTM D1500-98 con el que se comparan vidrios patrón de distintos colores con el aceite a medir y se establece una numeración del 0 al 8 en sentido creciente. Pero en los productos muy claros tales como los aceites aislantes, aceites blancos técnicos, etc; la escala ASTM es incapaz de matizar diferencias por lo que se emplea el colorímetro Saybolt, con una escala que comprende desde –16 o blanco amarillento hasta + 30 o blanco no diferenciable del agua.
  10. 10. En aceites usados el cambio de color es indicativo de degradación o contaminación del lubricante. En aceites nuevos, el color extremadamente oscuro o turbio indican una defectuosa o deficitaria purificación (Pérez, 1982). DENSIDAD La densidad de los aceites lubricantes está relacionada con la naturaleza del crudo y el punto de destilación de la fracción, para fracciones equivalentes los aceites parafínicos son de menor densidad y los aromáticos los de mayor densidad, correspondiendo a los tipos nafténicos las densidades intermedias (ver Apéndice A, Tabla A.1). En los aceites, la densidad es inferior a la unidad (0.855 a 0.934), lo cual indica que son menos densos que el agua ( Pérez, 1982). La determinación de la densidad es de gran utilidad, ya que todos los productos líquidos del petróleo son manejados y vendidos en base volumétrica, por galón, barril, carro tanque, etc., permitiendo conocer la masa del producto o muestra (Centeno, 1999). La terminología que se emplea al referirse a esta propiedad puede conducir a ciertas confusiones, por lo que se definen los términos que aparecen con más frecuencia. La densidad es la razón entre la masa de un volumen dado del aceite y la masa de un volumen igual de agua (Benlloch, 1986). En cambio según la bibliografía inglesa la define como la masa en el vacío de una unidad de volumen de una sustancia dada. La gravedad específica se define como la relación entre la masa de un cierto volumen del producto y la masa del mismo volumen de agua a 288 K (15 °C). Las temperaturas estándar, según los países, tanto para el aceite como para
  11. 11. el agua son 288 K, 15 °C y 20 °C. Esta propiedad tiene cierta importancia en el campo comercial, ya que permite convertir el volumen en masa y es indicativa del tipo de crudo del que procede el aceite. Se determina por el procedimiento de la norma ASTM D 4052-96. VISCOSIDAD La propiedad física más importante de un aceite es su viscosidad (Benlloch, 1986). En términos sencillos, la viscosidad de un líquido puede definirse como su resistencia a fluir y como una medida del rozamiento entre sus moléculas. Lo anterior depende de las fuerzas intermoleculares que se desarrollan en el interior del líquido, las cuales determinan finalmente la resistencia mecánica presente observada en el deslizamiento de una capa de líquido sobre otra capa adyacente de ese mismo. Por ello se comprende fácilmente que la viscosidad de un fluido tan complejo como un aceite mineral, puede verse modificada considerablemente, de una parte, por las variaciones internas de su composición y estructura, determinadas por el origen del petróleo crudo y su proceso de refinación, y por otra por las condiciones externas tales como la temperatura y presión, que pueden influir sobre las fuerzas moleculares. La temperatura y presión influyen de tal modo en la viscosidad de un aceite lubricante que puede afirmarse que la totalidad de ellos fluyen ante un efecto térmico y se espesan o solidifican ante un aumento de presión o un descenso de temperatura. Temperatura de inflamación La temperatura de inflamación de un aceite determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en la presencia de una llama o chispa que va saltando de un modo casi continuo (Pérez, 1982). Se
  12. 12. puede operar en vaso abierto para el caso de puntos de inflamación elevados (Open Cup o Cleveland) de acuerdo al procedimiento de la norma ASTM D 93-01, o en vaso cerrado para aceites más ligeros o de más baja inflamabilidad (Closed Cup o Pensky Martens) de acuerdo al procedimiento de la norma ASTM D 92-01. Para un mismo producto, la inflamabilidad en el primer procedimiento da un valor más alto que en el segundo (Benlloch, 1986). La inflamabilidad de un aceite da una orientación sobre la volatilidad del mismo, posibles contaminaciones o diluciones, riesgos de incendios y procedimientos no ortodoxos en la elaboración de los aceites. Para un producto del petróleo o material combustible, el punto de inflamación es importante como una indicación entre los límites de peligrosidad y explosividad relacionados con su utilización (Centeno, 1999). La determinación de la temperatura de inflamación de un aceite sirve para su identificación y clasificación (Suárez, 1984) este punto es indicativo de si el aceite es una mezcla de aceite ligero y pesado, un destilado simple o un residuo. La disminución de la temperatura de inflamación de un aceite usado con relación a uno nuevo indica la presencia de la contaminación con combustible (diesel o gasolina). Cuando en un aceite usado existe dilución con combustible la disminución del punto de inflamación viene acompañada de la disminución de su viscosidad. USO El aceite de motor es un lubricante que se usa en motores de combustión interna. Entre ellos se incluyen automóviles, motocicletas, autobuses, vehículos comerciales, karts, botes, cortacéspedes, tractores, trenes, aviones, diversos equipamientos para la construcción y la agricultura y motores estáticos como generadores eléctricos. En los
  13. 13. motores hay componentes que se mueven a distancias muy reducidas causando fricción, provocando así la pérdida de energía motriz en calor disipado. El contacto entre superficies en movimiento también desgasta los componentes, desembocando en una reducción de la eficiencia y en una degradación del motor. Esto, a su vez, supone un aumento del consumo de combustible y reduce la potencia del motor y puede, en casos extremos, causar una avería irreversible del motor (ej. gripaje). El aceite lubricante crea una película separadora entre las superficies móviles adyacentes para minimizar el contacto directo, el desgaste y la producción de calor, protegiendo así al motor. Gracias a la buena conductividad de calor del aceite, al ponerse en contacto con una superficie caliente, absorbiendo parte del calor para transmitirlo a otro sitio, normalmente al aire o a un disipador de algún tipo. En los motores de gasolina el anillo de compresión superior puede llegar a exponer el aceite de motor a temperaturas de hasta 160 °C. En los motores diésel el anillo superior puede exponer el aceite a temperaturas superiores a los 315 °C. Los aceites de motor con índices de viscosidad superiores se debilitan menos a altas temperaturas. Recubriendo componentes metálicos con aceite evita su exposición al oxígeno, evitando así su oxidación a altas temperaturas, salvaguardando al motor de la corrosión. También pueden añadirse al aceite inhibidores de corrosión. Muchos aceites de motor también tienen aditivos detergentes y dispersadores para mantener el motor limpio y minimizar la formación de compuesto sólido grasiento. El roce de componentes metálicos produce, inevitablemente, partículas metálicas microscópicas. Estas partículas podrían desplazarse en el aceite causando una mayor erosión y desgaste de las piezas móviles. Precisamente para filtrar esas partículas existen los filtros de aceite. Una bomba de aceite, una salida o un bomba de dientes alimentado por el motor del vehículo se
  14. 14. encargan de bombear el aceite a través del filtro. Existen dos tipos de filtros, de flujo completo, o de bifurcación. En el caso de la carcasa del cigüeñal del motor de un vehículo, el aceite del motor lubrica las superficies móviles o rotatorias entre los rodamientos del cigüeñal y las bielas que unen los pistones al cigüeñal. El aceite se recolecta en el fondo del carcasa. En algunos motores de reducido tamaño, como por ejemplo el de un cortacésped, piezas del fondo de las bielas se sumergen en el aceite salpicando la carcasa para lubricar los componentes internos. En los motores de los vehículos modernos, la bomba de aceite toma el aceite del depósito de aceite y lo envía a través del filtro de aceite a galerías, desde las cuales el aceite lubrica los rodamientos principales ayudando a los diferentes rodamientos que operan las válvulas. En los vehículos convencionales de la actualidad, aceite a presión, proveniente de las galerías de aceite en dirección a los rodamientes principales, se introduce en los orificios de los rodamientos principales del cigüeñal. Desde estos orificios hacia los rodamientos principales, el aceite se mueve a través de los pasajes dentro del cigüeñal hacia orificios de salida en la barra con los rodamientos, con el fin de lubricar los rodamientos de la barra y las bielas. Algunos diseños sencillos se basan en estas piezas que se mueven a alta velocidad para salpicar y lubricar las superficies en contacto entre los anillos de los pistones y la superficie interior de los cilindros. Sin embargo, los diseños modernos cuentan con canales a través de las barras que transportan el aceite desde las bielas hasta la conexión entre el rod y el pistón, lubricando las superficies de contacto entre los anillos del pistón y las superficies interiores de los cilindros. La película de aceite también sirve como sello entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro para separar la cámara de combustión en la cabeza del cilindro de la carcasa. GRADOS La Society of Automotive Engineers, SAE, al español, «Sociedad de Ingenieros del Automóvil», ha establecido un sistema de códigos
  15. 15. numéricos para categorizar los aceites de motor según su viscosidad cinemática. Los grados de viscosidad del SAE son lo siguientes: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 y 60. A algunos de los grados se les puede añadir el sufijo W de "winter" (palabra en inglés para «invierno») o viscosidad para arranque en frío a bajas temperaturas. La viscosidad se mide según el tiempo que tarda una cantidad determinada de aceite en fluir a través de un orificio a una temperatura estándar. Cuando más tarda, mayor es la viscosidad, y por consiguiente mayor es el código SAE. Nótese que el SAE opera un sistema de categorización diferente para aceites de la transmisión que no debe confundirse con la viscosidad del aceite de motor. Números elevados del aceite de la transmisión (ej. 75W-140) no significan necesariamente que la viscosidad sea mayor que la de un aceite de motor. ADITIVOS EN LOS ACEITES LUBRICANTES CONCEPTO DE ADITIVOS Se entienden aquellos compuestos químicos destinados a mejorar las propiedades naturales de un lubricante, confiriéndole otras que no posee y que son necesarias para cumplir sus funciones. Los aditivos se incorporan a los aceites en muy diversas proporciones, desde partes por millón, hasta el 20 % en masa de algunos aceites de motor. Cada aditivo tiene una o varias funciones que cumplir, clasificándose al respecto, como uni o multifuncionales (Benlloch, 1986). FUNCIONES DE LOS ADITIVOS Las funciones fundamentales de los aditivos son las siguientes: 1- Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenos químicos ocasionados por razón de su entorno o actividad.
  16. 16. 2- Proteger la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes. 3- Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante (viscosidad) o proporcionarle otras nuevas. CLASIFICACIÓN DE LOS ADITIVOS La clasificación de los aditivos se realiza considerando las propiedades sobre las que actúa, esto es, si actúa sobre el mejoramiento de las propiedades físicas, químicas o físico-químicas. ADITIVOS QUE ACTÚAN SOBRE PROPIEDADES FÍSICAS a) Mejoradores del índice de viscosidad Estos aditivos no modifican las propiedades intrínsecas del aceite, tales como la estabilidad térmica y química, siendo además compatibles con otros tipos aditivos. La acción de estos sobre el aceite se traduce en: un espesamiento general del aceite más pronunciado a temperaturas elevadas que se corresponde con un aumento del índice de viscosidad. Existen varias teorías sobre la forma en que se mejora el índice de viscosidad, sin embargo, lo más aceptado es que estos polímeros, a bajas temperaturas se comportan como una suspensión coloidal, siendo muy pequeña y es muy baja su solubilidad en el aceite. Se considera que estas moléculas de gran tamaño se enroscan y con ello permiten muy poco aumento en la solubilidad, y cuando se desenroscan, aumentan la viscosidad del aceite. El valor del índice de viscosidad con que se formula un lubricante, depende del uso del mismo. Los aceites para motor y los fluidos para transmisiones automáticas normalmente tienen un índice de viscosidad entre 85 y 150 (Benlloch, 1986), mientras que algunos aceites hidráulicos y aceites especiales requieren valores de índice de viscosidad de 200 o más.
  17. 17. Los mejoradores del índice de viscosidad son productos químicos que se agregan a los aceites con la finalidad de obtener un producto lo más cercano posible al aceite ideal, por ejemplo, uno cuya viscosidad permanezca inalterable durante los cambios de temperatura. Todos los mejoradores del índice de viscosidad conocidos son polímeros de los siguientes tipos: ♦ Poliisobutenos ♦ Copolímeros de alquil metacrilato ♦ Copolímeros de alquil acrilato ♦ Copolímeros de vinil acetato-alquil fumaratos ♦ Poliestireno alquilatado Los polímeros más utilizados son: los poliisobutenos y los copolímeros de alquil metacrilato. Los poliisobutenos se obtienen mediante la polimerización del isobuteno a bajas temperaturas en presencia del catalizador de Friedel-Crafts. LOS ACEITES USADOS Los aceites que se desechan son aquellos aceites de origen mineral que durante su uso perdieron sus propiedades características, y son inapropiados para su utilización con el mismo propósito, ejemplo: • Aceites lubricantes de motores (vehículos y máquinas industriales) • Fluidos hidráulicos y de transmisión • Aceites de corte • Aceites de transferencia de calor • Aceites dieléctricos de transformadores y condensadores Los aceites lubricantes para motores constituyen la principal fuente de generación de este desecho y están compuestos por base lubricante (mineral, sintética o vegetal) y otros aditivos.
  18. 18. Contaminantes presentes en los aceites usados: • Concentraciones elevadas de metales pesados: ( Pb, Cr, Cd, As, Zn). • Desgaste del motor o maquinaria. • Contacto con combustibles (ej.: plomo de las naftas). • Con frecuencia se encuentran solventes clorados provenientes del mismo proceso de refinación del petróleo. • Generados por reacción del aceite con compuestos halogenados de los aditivos. • Otros contaminantes: azufre y hollín (generados en la combustión). Composición en aceite lubricante usado: Fuentes de generación en nuestra empresa: Talleres de Mantenimiento Integrales (Maquinado, Mtto Industrial, Taller de carros, AX-1, Comunicaciones, Transporte Automotor y en las UBPC) Vida útil: para el lubricante de vehículos se estima en 5000 Km . El parque automotriz genera alrededor del 65% del total de aceite usado, el 35% es de origen industrial.
  19. 19. Pérdidas durante su uso: el 50% del aceite se pierde por combustión, evaporación, residuos en tanques de depósito, derrames y pérdidas en maquinaria industrial. IMPACTOS EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE DE LOS ACEITES USADOS Peligros para el ambiente: • Son persistentes • Se esparcen en grandes áreas de suelo y del agua (forma un film que no permite el ingreso de oxígeno) • Liberación de contaminante tóxicos. Aspectos asociados a las prácticas inadecuadas que se realizan en las diferentes áreas que se generan en la Empresa: • Desconocimiento de los impactos que generan y de los procedimientos técnicos para su regeneración. • Ausencia de normativas para su reutilización industrial en calderas, hornos y secadores. • Mercado informal. Sistema integral de gestión de Aceites usados establecido por el CITMA
  20. 20. Alternativas de Gestión Según principios ambientales: • Reutilización en otros usos como aceite. • Regeneración • Valorización energética: en hornos de cemento y calderas industriales de alta potencia (con control de especificaciones)
  21. 21. • Destrucción en incineradores de residuos peligrosos La valorización energética puede pasar a ser la alternativa más conveniente, ya que pudiéramos darle tratamiento a los residuos mediante la incineración en calderas industriales, ya que sería el que más está en nuestras manos, sustituyendo parcialmente al combustible de las calderas; solamente tendríamos que acumular en recipientes estos aceites usados y encargarnos de almacenarlos hasta tener cantidades relevantes. Investigamos que existen restricciones para este uso: • Generalmente debe utilizarse para residuos líquidos. • Debe analizarse el contenido de cloro y sulfuro, para minimizar efectos corrosivos en la caldera y emisiones de contaminantes. • Las calderas no cuentan generalmente con sistemas de tratamiento y control de emisiones de gases adaptados a esta operación, lo que limita el tipo y cantidad de residuo. Si en toda la provincia o el país se recogieran todos los aceites usados que se generan, y se analizaran el contenido de cloro y sulfuro de los mismos, minimizando el índice de los mismos, pudiéramos tener una alternativa energética para calderas industriales y nos ahorraríamos combustible que en estos momentos se ha encarecido grandemente, pero además estaríamos contribuyendo a eliminar un desecho peligroso para nuestro medio ambiente. LOS ACEITES USADOS SON CANSERIGUENOS Según la legislación europea Aceites Usados son “Todos los aceites industriales con base mineral o sintética, lubricantes que se hayan vuelto inadecuados para el uso que se les hubiere asignado inicialmente y, en particular, los aceites usados de los motores de combustión y de los sistemas de transmisión, así como los aceites minerales lubricantes, aceites para turbinas y sistemas hidráulicos.”
  22. 22. Las fuentes más grandes de generación de aceite usado son: los vehículos motorizados (aceites de lubricación) , los motores de combustión y cajas de velocidades, los sistemas hidráulicos, transformadores y otras aplicaciones industriales. Además de ser utilizados como lubricantes, los aceites minerales obtenidos a partir del petróleo crudo, suelen también ser usado como refrigerante, aislante, dispersante, etc., siendo el de mayor consumo el aceite automotriz. Los aceites usados son considerados residuos peligrosos y, ambientalmente, los de motor tienen un potencial de alta peligrosidad. Una pequeña cantidad de aceite puro puede contaminar grandes cantidades de agua, y aquellos usados en motores además contienen aditivos, impurezas y residuos generados en la combustión. Los aceites usados contienen elementos venenosos y cancerígenos como el plomo o hidrocarburos poli-aromáticos. Muchas veces los aceites de transformadores contienen PCBs (bifenilos policlorados) que también son altamente cancerígenos. Investigadores de la Universidad del País Vasco han detectado en el aceite recalentado determinados aldehídos, unos compuesto tóxicos sospechosos de estar detrás de enfermedades neurodegenerativas y algunos tipos de cáncer. Además, han observado que la temperatura de fritura del aceite de girasol genera más compuestos nocivos que el de oliva. La invetigación, publicada en la revista «Food Chemistry», ha consistido en calentar a 190 ºC en una freidora industrial tres tipos de aceite: de oliva, de girasol y de lino. Hasta este momento estas sustancias tóxicas sólo se habían citado en estudios biomédicos, donde se relaciona su existencia en el organismo con diversos tipos de cáncer y enfermedades neurodegenerativas, como alzhéimer y párkinson. Uno de los principales problemas es que los aldehídos tóxicos, que se generan en consecuencia de la degradación de los ácidos grasos del aceite, se pueden incorporar a los alimentos cocinados. Como son compuestos muy reactivos pueden reaccionar con proteínas, hormonas y enzimas del organismo e impedir su buen funcionamiento. «No se trata de alarmar a la población, pero los datos
  23. 23. son los que son y hay que tenerlos en cuenta», advierte María Dolores Guillén, coautora del trabajo. Además apunta, «la necesidad de seguir investigando para establecer unos límites claros sobre la peligrosidad de estos compuestos, ya que en algunas ocasiones la dosis es el veneno». Además, sus autoras presentan un modelo que permite predecir cómo evolucionará en las mismas condiciones cualquier aceite hipotético del que se conozca su composición inicial de ácidos grasos. CONOCIENDO MÁS SOBRE ACEITES Los temas que se abordan en este artículo tratan asuntos relacionados a las diferentes clasificaciones de los aceites. Hoy en día existe un grupo complejo de rangos, clasificaciones, grados, etc. alrededor de los aceites. Los aceites para motores se han ido sofisticando más y más con la medida del tiempo. Todos nosotros sabemos que los aceites básicamente reducen la fricción y el desgaste entre las partes en movimiento. El aceite refinado era adecuado cuando el medio de transporte era a través de una carreta tirada por un caballo, en la actualidad los equipos y las máquinas requieren lubricantes más sofisticados. El desarrollo de nuevos motores esta cambiando constantemente, lo cual hace que los lubricantes deban de ser formulados para funcionar bajo nuevas condiciones de trabajo. El aceite principalmente debe de cumplir con las siguientes demandas: • Reducir la fricción y el desgaste • Enfriar las partes en movimiento • Ayudar en el sellado de los cilindros • Mantener las partes limpias Distintas organizaciones cooperan para proveer estándares y sistemas de clasificación para que el funcionamiento del aceite de los motores pueda ser probado y clasificado: • SAE (Society of Automotive Engineers) - Sociedad de Ingenieros Automotrices
  24. 24. • API (American Petroleum Institute) – Instituto Americano del Petróleo • ASTM (American Society for Testing Materials) - Sociedad Americana de Prueba de Materiales • Varios fabricantes de motores y la milicia también proveen sus propias especificaciones SAE Grados de Viscosidad Indica como es el flujo de los aceites a determinadas temperaturas. Esto no tiene que ver con la calidad del aceite, contenido de aditivos, funcionamiento o aplicación para condiciones de servicio especializado. Algunos lubricantes pueden cumplir con más de un rango de servicio y son identificados como “Para servicio CH-4/SJ”, etc. Cuando se indica un rango dual como el que acabamos de ver, el primer rango es el rango primario para el cual fue diseñado y a su vez cumple con los requerimientos del segundo rango. API Categoría de Servicios Los rangos de servicio API definen la calidad mínima que debe de tener el aceite. Los rangos que comienzan con la letra C (Compression (compresión)– por su sigla en ingles) son para motores que trabajan con diesel mientras que los rangos que comienzan con la letra S (Spark (chispa) - por su sigla en ingles) son para motores que trabajan con gasolina. La segunda letra indica la actualización de los rangos, el rango “CH” es más actualizado que el “CG”, el rango “SJ” es más actualizado que el “SH”, etc. Tipos de Aceites El Aceite Multigrado (por ejemplo, SAE 15W-40) provee buena capacidad de flujo durante temperatura fría, pero retiene espesor en el aceite para lubricación a alta temperatura.
  25. 25. El Aceite Monogrado se recomienda cuando se va a operar el Motor en donde el rango de variación de la condición de la temperatura es muy cerrada con respecto al uso que se le da al multigrado. Selección de Aceites Usted podrá seleccionar el aceite de su preferencia utilizando los siguientes criterios: 1.Determine la viscosidad del aceite recomendada basándose en la temperatura ambiente esperada durante el período de cambios de aceite. 2.Interprete la nomenclatura de API, y seleccione el aceite adecuado. Todos los aceites certificados por la API deberán de traer este símbolo de registro. Símbolo de Servicio de API • La parte superior describe el nivel de desempeño del aceite • La parte central describe la viscosidad del aceite • La parte inferior nos dice si el aceite ha demostrado tener propiedades de conservación de energía
  26. 26. Interpretación del Símbolo API: Parte Superior: CG-4 C = Para Motores Diesel G = Letra de orden alfabético según el desarrollo 4 = Motor de cuatro tiempos Parte Superior: CF-4 C = Para Motores Diesel F = Letra de orden alfabético según el desarrollo 4 = Motor de cuatro tiempos Parte Superior: SH S = Para Motores de Gasolina H = Letra de orden alfabético según el desarrollo Parte Central: 15W-40 Grado SAE de Viscosidad ¿Que es la Viscosidad? R= La viscosidad es una medida de la resistencia a fluir del flujo del aceite, debida al espesor del aceite a ciertas temperaturas. 15 = Entre más bajo sea este número indica que el Motor arrancará más rápido en invierno y que el aceite fluirá en forma satisfactoria a las partes críticas del Motor a bajas temperaturas. 40 = La temperatura alta de viscosidad (segundo número) provee espesor y cuerpo en el aceite para tener una buena lubricación en la temperatura de operación.

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