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Centro América y CaribeLos aceites lubricantes se componen de muchos elementos diferentes para asegurar su eficacia para la aplicación para la que están diseñados.
La lubricación de precisión es un concepto simple, al menos a primera vista. En pocas palabras, requiere que el lubricante adecuado, ya sea aceite o grasa, se coloque en el lugar correcto, en el momento correcto; que el lubricante y el componente que está lubricando se mantengan limpios, secos y frescos; y que la maquinaria rotativa se mantenga adecuadamente alineada y balanceada.
Si bien estos sólidos principios de ingeniería de lubricación se pueden utilizar para garantizar que la lubricación sea adecuada, el papel del análisis de aceite usado, en gran medida, es garantizar que las propiedades por las que se seleccionó el lubricante aún estén intactas y sean apropiadas para la aplicación indicada.
Muchas de las propiedades importantes de un lubricante dependen del aceite base. Su capacidad para soportar una carga dinámica, para controlar y disipar el calor y para proporcionar fuerza motriz en los sistemas hidráulicos son solo algunas de las propiedades importantes. Sin embargo, en muchos casos, son los aditivos del lubricante los que son tan importantes -en algunos casos, casi más- que el aceite base para proporcionar la funcionalidad lubricante adecuada. A pesar de esto, muchos programas de análisis de aceite se centran simplemente en medir la degradación del aceite base, utilizando pruebas como la viscosidad y el número ácido, y no abordan la condición de los aditivos.
Dispersantes
En la mayoría de las formulaciones de aceite de motor, el aditivo presente en las concentraciones más altas es el dispersante, generalmente presentes en el rango de 3 a 6 por ciento en peso. Los aditivos dispersantes están diseñados para mantener en suspensión el lodo y otros contaminantes, como el hollín, hasta que puedan filtrarse o eliminarse mediante un cambio de aceite. La química de un dispersante consiste en un grupo de cabeza polar con una larga cola de hidrocarburo. Esto actúa como el jabón para lavar la ropa, atrapando la suciedad en lo que comúnmente se llama micela.
La funcionalidad básica del aditivo dispersante es simple. A medida que la suciedad, el hollín o el lodo entran en el aceite, quedan atrapados en el núcleo de la micela del dispersante. Esta acción de atrapamiento evita que los contaminantes se depositen en los componentes internos del motor, como anillos y válvulas, y causen fallas prematuras.
La química más común de un dispersante es un poliisobutileno succinimida. El peso molecular del poliisobutileno es superior a 1,000 y forma la cola del hidrocarburo. La porción de succinimida de la molécula contiene una poliamina y forma la cabeza polar. En el aceite nuevo, este aditivo se puede observar en el espectro de FTIR.
Detergentes
En una formulación de aceite de motor, el siguiente aditivo más común es el detergente. Este aditivo suele estar presente en el aceite entre un 2 y un 3 por ciento. En fluidos de transmisión automática (ATF, por sus siglas en inglés) se utilizan en concentraciones de 0.1-1.0% para la limpieza, la fricción, la inhibición de la corrosión y la reducción del desgaste. Sin embargo, estos valores son un poco más altos en los fluidos de transmisión manual, entre 0.0 y 3.0%. Normalmente no se utilizan en aceites para engranajes automotrices.
Los detergentes se utilizan principalmente para controlar los ácidos formados por la combustión de las impurezas que se encuentran en el combustible. Sin embargo, tienen cierta capacidad para «lavar» las superficies metálicas de los depósitos orgánicos.
Debido a su naturaleza, estos compuestos dispersan las partículas, como las de desgaste abrasivo y las partículas de hollín, en lugar de eliminarlas (en una acción de limpieza).
Hay varios tipos de detergentes que se utilizan en estas formulaciones. Los cuatro tipos principales de detergentes son: fenatos, salicilatos, tiofosfatos y sulfonatos.
Los fenatos de calcio son el tipo más común de fenato. Se forman mediante la síntesis de fenoles alquilados con azufre elemental o cloruro de azufre, seguida de la neutralización con óxidos metálicos o hidróxidos. Estos fenatos de calcio tienen buenas propiedades dispersantes y poseen un mayor potencial de neutralización de ácidos.
Los salicilatos tienen propiedades antioxidantes adicionales y una eficacia comprobada en las formulaciones de aceite para motores diésel. Se preparan mediante la carboxilación de fenoles alquilados con posterior metátesis en sales metálicas divalentes. A continuación, estos productos se sobre basan en un exceso de carbonato metálico para formar detergentes muy básicos.
Los tiofonatos rara vez se usan hoy en día, ya que son un producto con exceso de base.
Los sulfonatos generalmente tienen excelentes propiedades anticorrosivas. Los sulfonatos neutros (o sobre basados) tienen un excelente potencial detergente y neutralizante. Estos sulfonatos neutros generalmente se forman con óxidos o hidróxidos metálicos dispersos coloidalmente.
La química del sulfonato es algo similar a la del dispersante en el sentido de que tiene una cola de hidrocarburo y una cabeza polar. La cola del hidrocarburo es mucho más corta, siendo solo un alquilbenceno C-16 a C-30. La cabeza polar es la sal de un ácido sulfónico, normalmente calcio, magnesio o sodio. Además de esta sal de sulfonato neutro, el detergente suele contener una cantidad elevada de carbonato metálico, que se incorpora en el centro de la micela.
Los sulfonatos de calcio son relativamente baratos y tienen un buen desempeño. Por otro lado, los sulfonatos de magnesio exhiben excelentes propiedades anticorrosivas, pero pueden formar depósitos de cenizas duras después de la degradación térmica, lo que lleva a un efecto de pulido en los motores. Los sulfonatos de bario ya no se utilizan debido a sus propiedades tóxicas.
ZDDP
El dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP, por sus siglas en inglés), es un aditivo antidesgaste y antioxidante que se encuentra en muchos tipos de fluidos hidráulicos y lubricantes. El dialquilditiofosfato de zinc, dependiendo de la formulación, puede estar presente en un fluido hidráulico AW común en concentraciones entre 100 ppm y 500 ppm, medido por las concentraciones de zinc y fósforo elementales.
Someter un aceite que contiene ZDDP a altas temperaturas y altos niveles de humedad probablemente resultará en un agotamiento significativo de los aditivos debido a la hidrólisis, una reacción química entre la molécula de ZDDP y el agua. En tales circunstancias, los subproductos finales de la reacción de hidrólisis probablemente serán sales de zinc y fosfatos, que, aunque ya no son químicamente ZDDP, pueden permanecer en solución en el aceite.
El resultado es que, si se consideran sólo las concentraciones de zinc y fósforo, la diferencia entre el zinc y el fósforo «buenos» en forma de ZDDP y el zinc y el fósforo «malos» de los subproductos de la reacción será casi imposible de determinar.
Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América