Aditivos aceites automotrices
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Este documento describe los diferentes tipos de aceites y aditivos utilizados en lubricación industrial y automotriz. Explica que existen aceites minerales, semi-sintéticos y sintéticos, siendo estos últimos los que ofrecen mejores prestaciones como mayor resistencia al calor y a la oxidación. También describe los diferentes tipos de aditivos y sus funciones, incluyendo aditivos que mejoran la viscosidad, son anti-desgaste, antioxidantes, detergentes, de basicidad y dispersantes, entre otros. Finalmente, resume las principales propiedades
Aditivos aceites automotrices
- 1. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial Lubricantes Automotrices Aceites Base y Aditivos Los aceites minerales Los aceites minerales se obtienen de la destilación del petróleo bruto a partir de complejos procesos de refinación. Con un precio más elevado, estos aceites dan unas prestaciones "razonables". Los aceites minerales son, los más utilizados, tanto en el sector automovilístico, como industrial. Los aceites semi-sintéticos Los aceites semi-sintéticos se obtienen a partir de una mezcla de aceites minerales y aceites sintéticos (generalmente compuestos entre un 70 y un 80% por aceite mineral y entre el 20 y el 30% por aceite de síntesis). Los aceites sintéticos Las bases de estos productos son obtenidas por medio de reacciones químicas. Dos grandes familias de estos productos son utilizadas en la composición de lubricantes: Los esteres Los hidrocarburos de síntesis, más específicamente los polialfaoléfinos (PAO) Estos aceites se obtienen a partir de procesos químicos complejos, por lo que son más caros pero ofrecen resultados mejores: Índice de viscosidad más elevada Mejor resistencia a alta temperatura Mejor resistencia a la oxidación. Presentan excelentes propiedades físicas y una estabilidad térmica excepcional. Los aditivos Los aditivos están presentes en un promedio del 15% al 25% en el aceite, su función consiste en reforzar o mejorar algunas propiedades del aceite motor. Tenemos los siguientes aditivos: Aditivos que mejoran el índice de viscosidad Función: Permitir al aceite: que se mantenga lo suficientemente fluido en frío (facilitar el arranque bajando el punto de congelacion entre 15 y -45º C (según los aceites) que tenga viscosidad en caliente (evitar el contacto con las piezas en movimiento).
- 2. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial Composición: Polímeros que permite mantener la viscosidad en caliente. Los componentes más utilizados provienen de las siguientes familias químicas: Polimetacrilato (PMA) Copolímeros de hidrocarburos etilénicos (OCP) Copolímeros mixtos PMA- OCB Derivados de isopreno, de isopreno - estireno hidrogenado Derivados de estireno- butadieno hidrogenado. Aditivos anti-desgaste Función: Reforzar la acción anti-desgaste que ejerce un lubricante con relación a los elementos que lubrica. Modo de acción: Estos aditivos actúan formando una capa protectora, actuando directamente o por medio de sus productos de reacción con las superficies metálicas. Composición: La gran familia de los aditivos antidesgaste está formada por los alquilo-ditiofosfatos de zinc y de numerosos derivados fosforados. Aditivos antioxidantes Función: Suprimir o por lo menos disminuir los fenómenos de oxidación del lubricante. Contribuir al espaciamiento del cambio de aceite para un mejor desempeño a altas temperaturas. Composición: Los ditiofosfatos utilizados como substancias anti- desgaste son también excelentes antioxidantes. Otras familias químicas igualmente utilizadas como complemento son: fenoles remplazados por aminas aromáticas. Aditivos detergentes Función: Evitar la formación de depósitos o barnices sobre las partes más calientes del moto, como las gargantas del pistón. Modo de acción: Ejercen la acción de detergente, principalmente en el interior de los motores donde impiden que los residuos carbonosos de la combustión, o componentes oxidados, formen depósitos o capas sobre las superficies metálicas. Composición: Sal "metálicos" de calcio o de magnesio pertenecientes a las siguientes familias principales: Alquilaril - sulfanato, alquilfenato, alquilosalicilato. Aditivos de basicidad Función: Neutralizar los residuos ácidos de la combustión de los carburantes, principalmente en el motor diesel. Modo de acción: El aditivo presente en el lubricante neutraliza los residuos ácidos a medida que estos se van
- 3. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial formando. El poder de estos aditivos generalmente es aportado por aditivos detergentes específicos. Composición: Los fenoles, los sulfanatos y los salicilatos son naturalmente básicos y neutralizantes. Sin embargo es posible reforzar su característica neutralizadora añadiéndoles sales básics (carbonatos o hidróxidos) en el momento de su fabricación. Aditivos dispersantes Función: Mantener en suspensión todas las impurezas sólidas formadas durante el funcionamiento del motor: materiales que no han entrado en combustión, barnices, cenizos, hollín diesel, depósitos limpiados por detergentes. Modo de acción: Compuestos que impide que los residuos sólidos se aglomeren y limitan el riesgo de depósito depósitos en las partes frías del motor (cárter). Composición: Generalmente están formados por compuestos polares de la familia de los alquenilsuccínioamidas, de los ésteres succínicos o de sus derivados, de las bases Mannich. Aditivos anticorrosivos Función: Impedir el ataque a los metales ferrosos, debido a la acción conjugada del agua, del oxigeno del aire y de ciertos óxidos formados durante la combustión. Modo de acción: Formación de una capa protectora o pasivación de la superficie de metal. Composición: Principalmente sulfonatos alcalinos o alcalino-terrosos, neutros o básicos (sales de Na, Mg, Ca), de ácidos o de aminas grasas, de ácidos alquenilsuccínicos y sus derivados Aditivos anticongelantes Función: Permitir al lubricante mantener una buena fluidez a baja temperatura (de - 15ºC a - 45ºC). Modo de acción: Actúan sobre las velocidades y los procesos de cristalización de las parafinas en los aceites minerales. Composición: Productos del tipo metacrilato, de los copolímeros maleatoestireno, de las parafinas naftalenas, de los poliésteres de tipo acetato de vinilo- fumarato Aditivos anti-espuma Causa: La aparición de espuma en el aceite puede deberse a: La presencia de otros aditivos. Los aditivos detergentes actúan en el aceite como el jabón en el agua, limpian el motor pero tienden a formar espuma. Al diseño del circuito de engrasado que provoca turbulencias en el momento de la salida del lubricante, facilitando, de esta manera, la mezcla de aire- aceite y la formación de burbujas.
- 4. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial Función: Estos aditivos tienen por objetivo limitar la dispersión de un gran volumen de aire en el aceite. Composición: Pueden ser aceites de silicona, o acrilatos de alquilo presentes en los aceites en muy baja cantidad. Aditivos de extrema presión Objetivo: Reducir el rozamiento y en consecuencia, economizar energía. Proteger las superficies de las fuertes cargas. Modo de acción: Aportan al lubricante propiedades de deslizamiento específicas, principalmente a los órganos dotados de engranajes o de forros de fricción que trabajan bañados en el aceite (puentes auto-blocantes, cajas de cambios, manuales o automáticas, frenos sumergidos, etc.). Composición: Diversas investigaciones están siendo realizadas en este campo. Las familias más comunes son los derivados organo-metálicos del molibdeno y ciertos componentes derivados de ácidos grasos, moléculas fosfo-azufradas, boratos, etc.) Propiedades de los Lubricantes Refrigeración Limpieza y protección Estanqueidad Reducción del frotamiento Protección del aceite contra la oxidación Papel de los aditivos detergentes dispersantes Los aditivos contra la humedad y la corrosión La disolución. Refrigeración El aceite actúa como refrigerante en el motor, de forma complementaria a otros sistemas de enfriamiento (agua, radiador, bomba de agua y circuito de enfriamiento, sin olvidar el enfriamiento asegurado por el flujo continuado de aire que recorre las paredes del motor y el cárter de aceite). El calor generado en los pistones durante la combustión es transferido a las camisas del cilindro por medio de una capa lubricante que se encuentra en ella. El aceite que está en la zona del pistón es raspado y transmite calor. Por ello, el aceite necesita resistir a temperaturas extremas. Es importante, por lo tanto, que el aceite tenga la viscosidad adecuada.
- 5. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial Limpieza y protección Los desechos de combustión, los eventuales residuos de aceite oxidado o quemado pueden conllevar a la formación de depósitos o capas. El aceite debe limpiar el motor y arrastrar las impurezas al filtro donde estas quedarán paralizadas. En otras palabras, los aditivos anti- herrumbre y anticorrosivos deben proteger las superficies metálicas contra la acción de los ácidos formados en los procesos de combustión. Estanqueidad Es importante, ya que el aceite garantiza esta función. Su misión es cerrar ciertas partes del motor. Es fundamental que el pistón y la camisa del cilindro estén lo más estancas posible. Aunque los segmentos del pistón, en este caso, son los principales agentes de estanquización, estos no serán suficientes si el propio pistón y sus segmentos no son lubrificados convenientemente. Reducción del frotamiento Examinemos las propiedades lubricantes del aceite. Entendemos por lubricación el hecho de que el aceite mantenga, en principio, separadas las piezas móviles, impidiendo que éstas se toquen de forma directa. El contacto entre dos piezas metálicas móviles aumenta el roce, genera calor y conlleva desgaste. La consecuencia final son un agarrotamiento y una completa deterioración del motor. En sus comienzos, el aceite de motor que el automóvil poseía era un aceite mineral puro y sin ningún tipo de aditivos. Los motores han ido cambiando y con ello las exigencias de sus diversas piezas han ido en aumento. Como consecuencia los aceites también han tenido que mostrar un desempeño de extrema calidad. Con el fin de evitar el problema del rozamiento, fueron creados aditivos químicos especiales que mezclados con el aceite, reforzaban la capa lubrificante. Si colocamos una superficie metálica bastante bien pulida bajo un microscopio, nos damos cuenta que en realidad dicha superficie es rugosa y contiene picos y erupciones profundas. Si dos superficies similares se rozan una contra la otra, podemos imaginar los problemas que provienen de una acción de tipo "papel esmerilado".
- 6. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial El dibujo ilustra el lubricante ideal: Un aceite que permanece entre las superficies manteniendo alejadas las asperezas de las piezas en movimiento. Cuando las cosas funcionan como supuestamente deben funcionar y cuando los esfuerzos son moderados, los aditivos no sufren de manera tan intensa la influencia de las acciones que en ellos se proyectan. Protección del aceite contra la oxidación Un buen aceite debe en principio proteger todas las piezas del motor. Su función es evitar que este sufra corrosiones y que sea invadido por las impurezas, etc. Uno de los factores potenciales de trastornos del motor son las altas temperaturas que en él se producen. Cuando la temperatura sube, las moléculas de aceite se mezclan con el aire y se oxidan como todas las demás materias. Cuanto más alta es la temperatura más rápido se produce la oxidación. Se puede comparar la oxidación del aceite a la del hierro. Con el calor, este último se oxida, se forma la herrumbre y el hierro se deteriora y desaparece. Lo mismo ocurre con el aceite. Su viscosidad aumenta y se forman depósitos y ácidos. Una molécula de aceite oxidado se va combinar con otras moléculas Provocando una reacción en cadena como muestra la figura. Para prevenir el comienzo de la oxidación empleamos los aditivos antioxidantes. Tienen la propiedad de combinarse con las moléculas oxidadas e impidiendo el contacto con las moléculas de aceite que no han sido afectadas, así lo muestra la figura abajo en la derecha. Cuando un motor gira, hay numerosas combustiones pequeñas, independientes unas de otras.
- 7. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial Para que un vehículo realice una distancia de 1.500 kilómetros, su motor realizará en media 10 millones de combustiones. Cada una de ellas genera gases y residuos como el hollín. Con el polvo y la suciedad de la carretera, estas partículas ensuciarán el aceite. Papel de los aditivos detergentes dispersantes Un motor que gira también genera depósitos y residuos que formarán capas sobre los pistones y otras piezas que se encuentran en movimiento. El aceite debe actuar para que las partes vitales del motor se mantengan exentos de tales capas y depósitos. Hay otros aditivos que realizan esta tarea. El aceite no solamente debe mantener limpio el interior del motor sino que también debe encargarse de que los elementos contaminantes sean inofensivos para él, impidiendo así, la aglomeración de partículas. Las propiedades dispersantes del aceite, sumadas a los dispersantes que le son añadidos son capaces de distribuir los elementos contaminantes en el aceite impidiendo, de esta forma, que estas partículas se agrupen. Siendo dispersadas en el aceite de forma que son inofensivas. Los aditivos contra la humedad y la corrosión Cuando un litro de gasolina es sometido a combustión en un motor, químicamente se forma un litro de agua en forma de gas o de vapor. Si el motor no está lo suficientemente caliente, como por ejemplo en invierno en un corto trayecto, el vapor puede condensarse y transformarse en agua dentro del motor. Durante el invierno vemos con frecuencia el derrame de agua de los tubos de escape. Parte de esta agua puede entrar en el cárter y mezclarse con el aceite. Lo mismo sucede con la humedad que entra, junto con el aire necesario para la combustión, en el motor. Cuando un litro de gasolina es sometido a combustión, 10.000 litro de aire pasan por el motor. Por ello el aceite necesita aditivos que transformen el agua en un elemento inofensivo para el motor.
- 8. Soluciones Productivas en Lubricación Industrial Durante la combustión se forman productos ácidos que habitualmente son evacuados con el gas de escape. Es un problema muy típico de los motores diesel pues este combustible contiene hasta el 0,05% de azufre. Dado que estos gases ácidos pueden infiltrarse en el cárter, el agua y el gas forman ácidos puros que provocarán una gran corrosión del motor. Es importante que el aceite del motor contenga los aditivos adecuados, ofreciendo una reserva de alcalinidad para que todos los ácidos que se formen en el motor puedan ser neutralizados. La disolución Otro de los problemas que puede ocurrir es que en condiciones de bajas temperaturas, con trayectos cortos, se condense una pequeña parte del combustible. Este se ve forzado a bajar al cárter pudiendo causar daños al motor. La gasolina, que es un solvente, alterará el aceite al diluirlo. Hemos examinado los problemas que nuestro aceite debe combatir y de qué manera las condiciones de funcionamiento influyen en su calidad. Las condiciones de funcionamiento son las que condicionarán los intervalos de los cambios de aceite. Fuente: Toda la información ha sido extraída y recopilada de www.elf-lubricantes.com, empresa del Grupo de fabricación de lubricantes Elf-Total-Gulf.