aceite de motor
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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
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.
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,
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
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.
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
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.)
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.
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.
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
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
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
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
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
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.
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.
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.
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.
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
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)
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.”
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
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
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.
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
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.