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Centro América y Caribe¿Cómo cambiar la viscosidad de un aceite básico para manufacturar lubricantes deseados?
Para responder mejor esta pregunta, aclaremos primero algunos términos y echemos un vistazo a los procesos de refinación.
De acuerdo con la Guía Estándar para la Clasificación de Aceites Básicos Minerales ASTM D6074-08, un aceite básico es un aceite base (base stock) o la mezcla de dos o más aceites base que, al añadirle aditivos, forman un lubricante.
Un aceite básico es un lubricante mineral elaborado siempre con las mismas características por un fabricante único (independiente de la materia prima o de la ubicación del fabricante), el cual es identificado mediante un número de formula única, un número de identificación o ambos. Por este motivo es que técnicamente, no se puede cambiar la viscosidad de un aceite básico para crear un lubricante terminado.
La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir. Describe la fricción interna de un fluido en movimiento. Un fluido con alta viscosidad se resiste al movimiento debido a que su estructura molecular genera mucha fricción interna. Por el contrario, un fluido con baja viscosidad, fluye fácilmente debido a que su estructura molecular genera muy poca fricción cuando está en movimiento.
En los procesos de destilación, el petróleo es calentado hasta su evaporación. Existe una diferencia de temperatura en la columna de fraccionamiento. En el fondo (cerca de la fuente de calor), la temperatura es mayor, mientras que al irse acercando a la parte superior, esta va disminuyendo progresivamente. Cuando los vapores comienzan a elevarse por la columna de fraccionamiento, su temperatura disminuye, de manera que los vapores se condensan y se recolectan en diferentes platos a distintas alturas de la columna. Las fracciones más pesadas se condensan en las secciones inferiores, mientras que las moléculas más ligeras, como el gas natural, naftas o gasolina, llegarán hasta las secciones más altas.
En el libro Lubrication Fundamentals, D.M. Pirro and A.A. Wessol describen los puntos de ebullición a presión atmosférica de la siguiente manera:
- Por debajo de -18°C para gas natural, de uno a tres átomos de carbón.
- Aproximadamente de 27°C a 204°C para compuestos de gasolina
- De 204°C a 343°C para diésel y combustible de calefacción
- Por arriba de 343°C para aceites lubricantes y combustibles pesados.
Los elementos restantes de la columna de fraccionamiento son llamados residuos. Debido a que los residuos tienden a descomponerse aproximadamente a 370°C, estos son enviados a una torre de destilación al vacío para separarlos. El vacío permite que los residuos se evaporen a menor temperatura; fuera de eso, el proceso es el mismo. De la torre de destilación al vacío, los gases fraccionados se envían a una “torre de lavado”, donde se utiliza vapor de agua para lavar los productos con puntos de ebullición más bajos que hayan quedado, ajustando la viscosidad de los distintos cortes y su punto de inflamación.
Las moléculas de aceite se agrupan por tipo y tamaño, comúnmente entre cinco y siete fracciones. Las bases lubricantes se encuentran en el rango entre 26 a 40 átomos de carbón. El peso molecular de cada fracción corresponde a su viscosidad. Una vez que han extraído las fracciones con distintas viscosidades, se procesan nuevamente para remover las impurezas y refinar el aceite.
Al terminar su proceso de refinación, se tendrán aceites básicos con diferentes viscosidades. Dependiendo del proceso de refinación utilizado, las bases lubricantes tendrán diferentes características de desempeño. Es importante mencionar que, hasta este punto, las bases lubricantes no necesariamente cumplirán con las especificaciones de los grados de viscosidad ISO.
Para obtener aceites básicos con viscosidades ISO específicas, se deben mezclar diferentes bases lubricantes en proporciones distintas. La adición de varios aditivos afectará la viscosidad final del lubricante terminado. Algunos aditivos, como los depresores del punto de fluidez y los mejoradores del índice de viscosidad, se añaden específicamente con el propósito de ajustar la viscosidad del lubricante a temperaturas específicas.