Bases lubricantes

Por Marcelo E. Martins
Ingeniero de Lubricación Senior
marcelo.e.martins@exxonmobil.com
0800-8888088
Consejo de la semana
Bases lubricantes, cómo afectan el desempeño
de los lubricantes industriales
Las bases lubricantes constituyen una porción
El API (Instituto Americano del Petróleo significativa de los lubricantes terminados,
siglas en inglés) definió cinco categorías de
yendo desde el 70% de un lubricante automobases lubricantes para tratar de separarlas en
triz terminado de última generación hasta el
convencionales, no convencionales, sintéticas
99% en algunos aceites industriales (en Ary otras clasificaciones.
gentina, los aceites comúnmente denominaDe estas cinco clasificaciones, los grupos I, II
dos "Normal" son 100% base lubr icante).
y III son aceites minerales, mientras que los
Las bases lubricantes contribuyen con cara cgrupos IV y V son sintéticos. El grupo IV se
terísticas significativas de desempeño a los
reserva para las Polialfaolefinas (PAO) y el
lubricantes terminados, tales como estabilidad
grupo V para el resto de los sintéticos.
térmica, viscosidad, volatilidad, la habilidad
Si comparamos las diferentes propiedades
para disolver aditivos y contaminantes, proque las bases lubricantes brindan a los lubripiedades a baja
Clasificación API de bases lubricantes
temperatura,
Especificaciones
físicas
Proceso de fabricación
demulsibilidad,
Grupo
IV
Azufre % Saturados %
resistencia
a
la
peso
peso
formación
de
I
80-120
>0.03
<90
Convencional (refinación
espuma
y
estacon solventes)
bilidad
a
la
II
80-120
<0.03
>90
Requiere
oxidación. Esta lista
Hidrocraqueado/
indica la importancia
desparafinado
III
>120
<0.03
>90
de la selección y el
Requiere
Hidrocraqueado/
procesamiento
de
desparafinado severo
las bases lubricantes
IV
>140
0.00
>90
Síntesis química - PAO
para o
l grar un de sV
Todos los otros
empeño balanceado
sintéticos
- ésteres,
en los lubricantes
poliglicoles, ésteres
terminados.
fosfatados, etc ....
Existen
dos
procesos básicos de refinación para obtener
cantes terminados podremos apreciar que,
bases lubricantes: separación y conversión. A
salvo por la solvencia de aditivos, la mayoría
veces las bases logradas por estos métodos
de las mismas mejora a medida que nos mose denominan convencionales y no convenvemos desde un grupo I a un grupo IV (ver
cionales. La tecnología de refinación convenfigura en página siguiente). Si comparamos
cional involucra la separación de componensólo a las bases minerales (grupos I a III) vetes seleccionados del crudo por destilación,
remos que la principal desventaja que posee
extracción por solventes y desparafinado por
la refinación más severa, necesaria para fasolventes. Se pueden agregar algunos pasos
bricar bases grupos II y III, es que limita la
adicionales, como el hidroterminado, y aún
viscosidad del aceite terminado, por lo que
clasificar a estas bases como convencionales.
deben agregarse agentes espesantes para
Este proceso se usa en casi dos tercios de la
poder lograr la viscosidad final.
producción mundial de bases lubricantes parafínicas (las más comunes).
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Consejo de la semana
Comparación de parámetros de la base
Parámetro
Grupo I
Grupo II
Grupo III
Grupo IV
Estabilidad a la oxidación
Volatilidad
Solvencia de aditivos
Capacidad a baja temperatura
Eficiencia/Tracción
Costos relativos
Rango de viscosidad a 40 °C
(en cSt)
1
1.1-1.2
1.5
4 a 10
Hasta 500
Hasta 120
Hasta 40
Hasta 50.000
La dirección de la flecha indica mejor desempeño
Las bases lubricantes del grupo I son una
mezcla de diferentes tipos de moléculas con
diferentes propiedades, como puede observarse en la figura. Cada tipo de molécula
Símbolo
Química
aporta sus características, que pueden ser
ventajosas o desventajosas para un lubricante
terminado.
Ventaja en un lubricante
Parafinas de cadena
corta
H
R
Mayor IV
Estabilidad térmica y a la
oxidación
Parafinas de cadena
larga
•
•
Alto IV
Estabilidad térmica y a la
oxidación
•
•
Baja solvencia
Ceroso
Aromáticos
•
•
Alta solvencia
Alta viscosidad
•
Mala estabilidad a la
oxidación
Bajo IV
Moléculas
heteroatómicas (S,
N)
•
A veces estabilidad a la
oxidación
•
Puede afectar otras
propiedades (esp uma,
Demuls, oxidación)
Anillos saturados
•
•
•
Mejor baja temp.
Mejor solvencia
Agrega algo de viscosidad
•
Mala estabilidad a la
oxidación
H
A
A
A
A
R
H
R
A
H
GP I
R
Hidroprocesado
A
Alta volatilidad
Bajo pto. Inflamación
•
•
R
H
•
•
•
Parafinas de cadena
media
A
H
Desventaja en un lubricante
•
R
Baja solvencia
R
R
R
R
R
GP II
Los hidroprocesados que se le practican a las
bases lubricantes para lograr productos de los
grupos II y III remueven las moléculas heteroatómicas y convierten los aromáticos en
parafinas o naftenos. Sin embargo, los procesos utilizados limitan la viscosidad de los gru-
+ Hidroprocesado
R
R
R
R
GP III
pos II y III a 120 y 40 cSt a 40 °C respectivamente, por lo que estos aceites requieren
agentes espesantes para satisfacer los requisitos de la mayoría de las aplicaciones industriales.
Desde hace pocos años (1999), los aceites
producidos con bases de los grupos II y III
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Polialfaolefina
(PAO)
a la viscosidad requerida, y finalmente el
mismo aceite con el agregado de un aditivo
depresor del punto de fluidez. Nótese que aún
con todos sus agregados no se logra el
mismo punto de escurrimiento que con un
aceite sintético del grupo IV.
Resultados test oxidación
Cambio viscosidad (%)
Cambio TAN (mg
KOH/g)
pueden técnicamente ser denominados sintéticos, ya que el proceso de fabricación involucra una síntesis química. Este cambio (previamente sólo los aceites de los grupos IV y V
podían llamarse sintéticos) trajo aparejado un
aumento de la variabilidad de desempeño de
los aceites sintéticos, ya que no necesariamente el nombre sintético ahora debe relacionarse con desempeño excepcional.
A diferencia de la mayoría de los aceites in dustriales fabricados con básicos de los grupos II y III, los aceites del grupo IV, o Polialfaolefinas (PAO), producidos por síntesis
química a partir del etileno, logran su viscosidad a través de diseño molecular y no requieren agentes espesantes para las aplicaciones
industriales típicas.
25
20
15
10
0
Cambio en TAN
(mg KOH/g)
Estos agentes espesantes (como el PIB-Poli Iso-Butileno) si bien aumentan la viscosidad
del aceite, tienen efectos perjudiciales sobre
otras propiedades.
Resultados de punto de escurrimiento
0
1
2
3
4
Grados Celsius
-5
-15
-18 °C
-25
Ac. B
(PAO/PIB
7
0.4
2.6
Ac. C
(GP III/PIB)
23
3.2
Los resultados del test de oxidación (burbujeo
de oxígeno a alta temperatura) son más
contundentes aún, demostrando que aún
pudiendo llamarse sintéticos, los aceites
hidroprocesados distan de poseer las
características de desempeño de los
sintéticos tradicionales, o Polialfaolefinas
(grupo IV).
-24 °C
-30
-35
Ac. A
(PAO)
7
De manera de evitar confusiones, la línea de
lubricantes sintéticos Mobil se produce
exclusivamente con bases de los grupos IV y
V. Aquellos productos de la líneas Mobil o
Esso confeccionados con básicos de los
grupos II y III no se informan en sus hojas de
descripción de producto como sintéticos.
-10
-20
Ac. A
Ac. B
(PAO) (PAO/PIB)
5
% Cambio Viscosidad
Viscosidad controlada por
diseño molecular
Ac. C
(GP III/PIB)
-33°C
Ac. A
(PAO)
Ac. B
(PAO/PIB)
Ac. C
(GP III/PIB)
Ac. C
+ DPE
En el gráfico se comparan 4 aceites de
viscosidad ISO VG 460, una PAO pura, otra
PAO con agregado de PIB, un aceite
formulado con un básico grupo III más el
agregado de PIB como espesante para llegar
Espero haber despejado algunas de las dudas que pudiera haber tenido sobre bases
lubricantes. Si desea más información, no dude en contactarse con un ingeniero de
ExxonMobil, con gusto lo ayudaremos.