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• Enrique Roel Damián

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Ing. Roel

Contenido

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GENERALIDADES

2

PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES

3

ACEITES AUTOMOTRICES

4

ACEITES INDUSTRIALES

5

ACEITES PARA TRANSFORMADOR

1

GENERALIDADES

 Los aceites minerales son obtenidos de la refinación del crudo  Las materias primas para la fabricación de lubricantes son en su mayor parte, aceites básicos que han sido sometidos a varios procesos de tratamiento (Desparafinado, extracción con solventes, hidrotratamiento, etc.  Los procesos de tratamiento han evolucionado notablemente  Los aceites minerales nacen de dos operaciones básicas de la refinación del petróleo: la destilación atmosférica y la destilación al vacío

Refinación

En las refinerías se efectúan las separaciones en torres de fraccionamiento, sometiéndolo a destilación fraccionada conocida como destilación primaria y al vacío. El fundamento de estas separaciones es la diferencia en el punto de ebullición de los componentes en una mezcla líquida.

Fracciones FRACCIONES

COMPOSICIÓN

PE / ºC

UTILIZACIÓN

Gás natural

1 a 2 carbonos

-162 a -75º C

Combustible

GLP (gas licuado)

3 a 4 carbonos

- 42 a 20º C

Gas de cocina, Combustible

Éter de petróleo

5 a 6 carbonos

20 a 60º C

Solvente orgânico

Benzina

7 a 8 carbonos

60 a 90º C

Solvente Orgânico

Gasolina

6 a 12 carbonos

40 a 200º C

Combustíble

Diesel

15 a 18 carbonos

250 a 300º C

Combustible

Aceite Lubricante

16 a 20 carbonos

300 a 400º C

Lubricante

Sólidos de peso molecular por encima de (C36H74)

470 a 650º C

Velas, alimentos, cosméticos.

Parafina Asfalto

HC parafínicos, aromáticos, heterocíclicos.

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Pavimentación

Refinación

La Química de los Aceites Los aceites minerales se dividen en dos grupos distintivos:

PARAFÍNICOS. Consisten básicamente en cadenas de hidrocarburos (principalmente Carbono-Hidrógeno), con n-parafinas e isoparafinas, se caracterizan por poseer altos contenidos de ceras o parafinas. Algunas de sus propiedades son:  Bajo contenido de aromáticos e insaturados  Contienes especies polares  Pobres propiedades a bajas temperaturas  Oxidación marginal o escasa  Baja volatilidad y poder solvente  Intervalos de cambios prolongado

La Química de los Aceites

NAFTÉNICOS.

Se componen primordialmente de cicloparafinas y aromáticos, se caracterizan por tener muy bajo contenido de ceras o parafinas. Algunas de sus propiedades son:

 Alta volatilidad y poder solvente  Alto contenido de aromáticos e insaturados  Bajo índice de viscosidad  Punto de congelación muy bajo  Alto rango de oxidación  Debe ser cambiado frecuentemente cuando está en operación

La Química de los Aceites

LUBRICACIÓN El objetivo de un lubricante es separar dos superficies con deslizamiento relativo entre sí de tal manera que no se dañen: se intenta con ello que el proceso de deslizamiento sea con el rozamiento más pequeño posible

LUBRICACIÓN

Para conseguir esto, se busca, siempre que sea posible, que haya una película de lubricante de espesor suficiente entre las dos superficies en contacto.

Pero un lubricante, también puede cumplir otras funciones: Reducir el desgaste. Reducir el consumo de energía. Refrigerar los componentes. Transmitir la potencia. Proteger contra la herrumbre y la corrosión que pueden ocasionar el agua y los ácidos residuales Mejorar la estanqueidad (sellar) Transmitir el calor. Aislar. Facilitar el lavado (detergencia) y la dispersancia de las impurezas.

Evolución en la Refinación 50´s 60´s

80´s

90´s

Altos precios, mayores exigencias, biodegradabilidad, etc.

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C O L O R El color de un lubricante varía desde incoloro hasta rojo oscuro y era indicativo del grado de refinación. Atendiendo esto se distinguen los siguientes tipos de aceites: negros (black oils), rojos (red oils), pálidos (pale oils) y blancos (white oils). La determinación del color sigue el procedimiento ASTM D-1500 que consiste en comparar el aceite con vidrios patrón de distintos colores, siguiendo una numeración de 0 al 8, que va del blanco al rojo, pasando por el pálido, limón, naranja y distintos tonos de rojo. Para los productos muy claros, aceites aislantes por ejemplo, la escala ASTM no sirve para matizar diferencias y en su lugar se utiliza el colorímetro Saybolt que abarca una escala desde el -16 que corresponde al blanco amarillento hasta el +30 que corresponde al transparente, no diferenciable con el agua.

ÍNDICE DE REFRACCIÓN y CONTENIDO DEL TIPO DE HIDROCARBURO. El índice de refracción de un medio transparente se define como la relación de velocidad de transmisión de una radiación monocromática dada en el vacío y en el medio considerado. Está comprendido entre 1,47 para los aceites parafínicos hasta 1,55 para los nafténicos. Los aromáticos tienen un índice intermedio. Otras aplicaciones del índice de refracción son la identificación de la pureza del producto ensayado, la determinación del contenido en hidrocarburos parafínicos (CP), nafténicos (CN) y aromáticos (CA).

DENSIDAD Los aceites se comercializan a escala mayorista en peso, siendo la distribución final en volumen, por lo que la densidad desde la óptica comercial es un dato muy importante. La densidad es la relación entre la masa de una determinada cantidad de aceite y el volumen que ocupa esa cantidad. La terminología es muy variada: oDENSIDAD ABSOLUTA oDENSIDAD RELATIVA oGRAVEDAD ESPECÍFICA oGRADOS API

VISCOSIDAD

Es la propiedad física de un fluido que ofrece una resistencia interna a fluir. Para medir la viscosidad se emplean varios instrumentos, llamados viscosímetros: Los mas empleados son los capilares para viscosidad cinemática y los viscosímetros Saybolt Universal. La unidad para la viscosidad cinemática es el centistoke (cs)

Tabla de Viscosidad para Diversas Aplicaciones

LA IMPORTANCIA DE LA VISCOSIDAD CORRECTA La viscosidad es la característica mas importante de la lubricación de cualquier maquina. Si la viscosidad del aceite es muy baja para la aplicación, el desgaste es mayor por falta de colchón hidrodinámica. Si la viscosidad del aceite es muy alta para la aplicación, el consumo de energía es mayor y el desgaste puede ser mayor por falta de circulación. Solamente la viscosidad correcta maximizará la vida útil y la eficiencia del motor, transmisión, sistema hidráulico o lo que sea la aplicación.

DICE DE VISCOSIDAD El índice de viscosidad (IV) es un método comúnmente utilizado para medir el cambio de la viscosidad de un fluido en relación a la temperatura. Mientras mayor es el IV, menor es el cambio relativo en la viscosidad con la temperatura.

Arbitrariamente se tomaron diferentes tipos de aceite y se midió su viscosidad a 40°C y 100°C, al aceite que sufrió menos cambios en la misma se le asignó el valor 100 de índice de viscosidad y al que varió en mayor proporción se le asignó valor 0 (cero) de índice de viscosidad. Luego con el avance en el diseño de los aditivos mejoradores del índice de viscosidad se logró formular lubricantes con índices mayores a 100.

Se especifica en los aceites como medida precautoria contra riesgos de incendio  Depende de los compuestos ligeros del aceite y es muy sensible a los contaminantes inflamables  también es un indicador de las pérdidas por evaporación bajo altas temperaturas de operación  ES LA TEMPERATURA MAS BAJA A LA CUAL LOS VAPORES CALIENTES DE ACEITE SE ENCIENDEN CON UN DESTELLO QUE SE EXTINGUE, CUANDO UNA PEQUEÑA FLAMA PASA PERIÓDICAMENTE SOBRE LA SUPERFICIE CALIENTE  Para la prueba, se utiliza la copa abierta CLEVELAND  La TEMPERATURA DE IGNICIÓN, es la temperatura mas baja a la cual el aceite se prende y continúa quemándose

PROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES

El PUNTO DE CONGELACIÓN ( POUR POINT) de un aceite es la temperatura más baja, a la que el aceite fluye cuando se enfría bajo las condiciones definidas en las normas aplicadas para su determinación. La mayoría de los aceites minerales contienen parafinas disueltas, que se separan al enfriar y producen enturbiamiento, aparecen macrocristales de parafinas que primero enturbian.

EL PUNTO DE NIEBLA O ENTURBIAMIENTO, (CLOUD POINT), es la temperatura a la que el aceite, sometido a un proceso de enfriamiento bajo las condiciones normalizadas del ensayo, adquiere turbidez por la formación de cristales de parafinas u otras sustancias.

Estos ensayos solamente tienen sentido cuando el aceite va a trabajar, o ser manipulado a bajas temperaturas.

La mayor parte de los aceites minerales puros contienen productos orgánicos ácidos que no son corrosivos y contribuyen muy poco a la acidez del aceite. Los Procedimientos de refinación ácido pueden hacer que el aceite, si no esta perfectamente neutralizado sea corrosivo. En los aceites usados la acidez la producen los productos de oxidación internos y la contaminación externa. SE DEFINEN 4 VALORES: 1. SAN, índice de acidez fuerte, que determina solamente el contenido en ácido mineral soluble en agua. 2. TAN, índice de acidez total, que representa el contenido total de ácido, ácido mineral soluble en agua más productos orgánicos que reaccionan con el KOH 3. SBN, índice de basicidad fuerte, que caracteriza el contenido en bases fuertes 4. TBN, índice de basicidad total, que indica el contenido total de productos básicos

El grado de acidez o alcalinidad se expresa por el número de neutralización, que se define como la cantidad de álcali o de ácido, expresada en mg de KOH, que se requieren para neutralizar el contenido, ácido o básico, de un gramo de muestra en las condiciones definidas en la especificación del ensayo.

Cuando se ponen en contacto dos líquidos no miscibles, como aceite y agua, se crea entre ellos una interfase líquido - líquido que separa las dos fases. Dicha interfase posee propiedades análogas a las de la superficie de los líquidos: las moléculas se mantienen unidas entre sí hasta que hay una fuerza que vence la resistencia. El grado de resistencia que ofrecen ambos líquidos a su separación se define como tensión interfacial y se expresa en las mismas unidades que la tensión superficial, en dinas / cm2

La tensión interfacial se utiliza como indicativo de la presencia o ausencia de compuestos polares en muy bajas concentraciones, como es el caso de ciertos contaminantes, aditivos o productos de degradación del propio aceite. En el caso de la lubricación de turbinas de vapor nos da una indicación sobre la emulsibilidad del aceite. Si la tensión interfacial tiene un valor alto, 45 dinas / cm2 por ejemplo, nos indica que la superficie de separación es muy clara y hay poca tendencia a la formación de emulsiones.

La rigidez dieléctrica o tensión de ruptura es la tensión en kV que hace saltar una chispa (ruptura del aceite), entre dos electrodos perfectamente definidos, situados a 2,5 mm. en el seno del aceite, a 20 ºC. Su valor aumenta con la viscosidad del aceite.

Es una propiedad fundamental en aceites de transformadores por ser representativa de sus características aislantes. No es una propiedad intrínseca del aceite, sino empírica y representa una suma de factores accidentales tales como la presencia o ausencia de gases, de agua y de otros materiales disueltos o precipitados en el aceite.

El valor de los resultados depende de la forma de los electrodos, de su posición, del área y separación entre ellos, del tiempo que dura la aplicación de la tensión y de la temperatura a la que se realice el ensayo.

Esta prueba permite obtener información relacionada con la contaminación o deterioro del aceite. El concepto de factor de potencia es el mismo empleado para los circuitos eléctricos en general, es decir es el coseno del ángulo formado entre la potencia aparente expresada en KVA y la potencia real expresada en KW. Esto da la medición de la corriente de fuga a graves del aceite, la cual a su vez se interpreta como una medición de contaminación o deterioro del aceite. Normalmente un aceite nuevo, seco y desgasificado alcanza valores tan bajos como 0.05 referidos a 20’C, ya que si alcanza un valor alto de factor de potencia indica deterioro o contaminación con humedad, carbón materias conductoras, barniz o compuestos asfálticos.

 Volatilidad

 Punto de Anilina  Constante Viscosidad-Gravedad Específica  Estabilidad a la Oxidación  Oxidación  Emulsibilidad  Formación de Espuma  Extrema Presión  Contenido de PCB’s  Contenido de Azufre, ETC.

GRUPO

AZUFRE, % MASA

SATURADOS, % MASA

IV

I

> 0.03

y/o

< 90

≥80 a