Consejo de la semana

Por Marcelo E. Martins Ingeniero de Lubricación Senior marcelo.e.martins@exxonmobil.com 0800-8888088

Clasificación API de bases lubricantesEspecificaciones físicas

Grupo IV Azufre %peso

Saturados %peso

Proceso de fabricación

I 80-120 >0.03 <90 Convencional (refinacióncon solventes)

II 80-120 <0.03 >90 RequiereHidrocraqueado/

desparafinadoIII >120 <0.03 >90 Requiere

Hidrocraqueado/desparafinado severo

IV >140 0.00 >90 Síntesis química - PAOV Todos los otros

sintéticos - ésteres,poliglicoles, ésteres

fosfatados, etc....

Bases lubricantes, cómo afectan el desempeño de los lubricantes industriales Las bases lubricantes constituyen una porción significativa de los lubricantes terminados, yendo desde el 70% de un lubricante automo-triz terminado de última generación hasta el 99% en algunos aceites industriales (en Ar-gentina, los aceites comúnmente denomina-dos "Normal" son 100% base lubr icante). Las bases lubricantes contribuyen con cara c-terísticas significativas de desempeño a los lubricantes terminados, tales como estabilidad térmica, viscosidad, volatilidad, la habilidad para disolver aditivos y contaminantes, pro-piedades a baja temperatura, demulsibilidad, resistencia a la formación de espuma y esta-bilidad a la oxidación. Esta lista indica la importancia de la selección y el procesamiento de las bases lubricantes para lograr un des-empeño balanceado en los lubricantes terminados. Existen dos procesos básicos de refinación para obtener bases lubricantes: separación y conversión. A veces las bases logradas por estos métodos se denominan convencionales y no conven-cionales. La tecnología de refinación conven-cional involucra la separación de componen-tes seleccionados del crudo por destilación, extracción por solventes y desparafinado por solventes. Se pueden agregar algunos pasos adicionales, como el hidroterminado, y aún clasificar a estas bases como convencionales. Este proceso se usa en casi dos tercios de la producción mundial de bases lubricantes pa-rafínicas (las más comunes).

El API (Instituto Americano del Petróleo -siglas en inglés) definió cinco categorías de bases lubricantes para tratar de separarlas en convencionales, no convencionales, sintéticas y otras clasificaciones. De estas cinco clasificaciones, los grupos I, II y III son aceites minerales, mientras que los grupos IV y V son sintéticos. El grupo IV se reserva para las Polialfaolefinas (PAO) y el grupo V para el resto de los sintéticos. Si comparamos las diferentes propiedades que las bases lubricantes brindan a los lubri-

cantes terminados podremos apreciar que, salvo por la solvencia de aditivos, la mayoría de las mismas mejora a medida que nos mo-vemos desde un grupo I a un grupo IV (ver figura en página siguiente). Si comparamos sólo a las bases minerales (grupos I a III) ve-remos que la principal desventaja que posee la refinación más severa, necesaria para fa-bricar bases grupos II y III, es que limita la viscosidad del aceite terminado, por lo que deben agregarse agentes espesantes para poder lograr la viscosidad final.

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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 1 1.1-1.2 1.5 4 a 10Rango de viscosidad a 40 °C (en cSt)

Hasta 500 Hasta 120 Hasta 40 Hasta 50.000

La dirección de la flecha indica mejor desempeño

Comparación de parámetros de la base

Símbolo

Química Ventaja en un lubricante Desventaja en un lubr icante

Paraf inas de cadena corta

• Alta volatil idad • Bajo pto. Inf lamación Paraf inas de cadena

media • Mayor IV • Estabil idad térmica y a la

oxidación

• Baja solvencia

Paraf inas de cadena la rga

• Alto IV • Estabil idad térmica y a la

oxidación

• Baja solvencia • Ceroso

Aromát icos • Alta solvencia • Alta viscosidad

• Mala estabi l idad a la oxidación

• Bajo IV

Moléculas heteroatómicas (S ,

N )

• A veces estabi l idad a la oxidación

• Puede afectar otras propiedades (esp u m a , Demuls , ox idac ión)

Ani l los saturados • Mejor baja temp. • Mejor solvencia • Agrega algo de viscosidad

• Mala estabi l idad a la oxidación

A

H

R

Las bases lubricantes del grupo I son una mezcla de diferentes tipos de moléculas con diferentes propiedades, como puede obser-varse en la figura. Cada tipo de molécula

aporta sus características, que pueden ser ventajosas o desventajosas para un lubricante terminado.

Los hidroprocesados que se le practican a las bases lubricantes para lograr productos de los grupos II y III remueven las moléculas hete-roatómicas y convierten los aromáticos en parafinas o naftenos. Sin embargo, los proce-sos utilizados limitan la viscosidad de los gru-

pos II y III a 120 y 40 cSt a 40 °C respectiva-mente, por lo que estos aceites requieren agentes espesantes para satisfacer los requi-sitos de la mayoría de las aplicaciones indus-triales. Desde hace pocos años (1999), los aceites producidos con bases de los grupos II y III

R

H

H H

H H

A

A

A

A A

A GP I

R

R

GP II

R

R

R R

R

R R

R

GP III

R

R

R Hidropro-cesado

+ Hidro-procesado

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pueden técnicamente ser denominados sinté-ticos, ya que el proceso de fabricación involu-cra una síntesis química. Este cambio (pre-viamente 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 necesaria-mente el nombre sintético ahora debe relacio-narse con desempeño excepcional. A diferencia de la mayoría de los aceites in-dustriales fabricados con básicos de los gru-pos II y III, los aceites del grupo IV, o Polial-faolefinas (PAO), producidos por síntesis química a partir del etileno, logran su viscosi-dad a través de diseño molecular y no requie-ren agentes espesantes para las aplicaciones industriales típicas.

Estos agentes espesantes (como el PIB-Poli - Iso-Butileno) si bien aumentan la viscosidad del aceite, tienen efectos perjudiciales sobre otras propiedades.

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

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.

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). 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. Espero haber despejado algunas de las du-das que pudiera haber tenido sobre bases lubricantes. Si desea más información, no du-de en contactarse con un ingeniero de ExxonMobil, con gusto lo ayudaremos.

Polialfaolefina (PAO)

Viscosidad controlada por diseño molecular

Ac. A (PAO)

Ac. B (PAO/PIB)

Ac. C (GP III/PIB)

Ac. C + DPE

-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5

0 1 2 3 4

Gra

dos

Cel

sius

-33°C

-24 °C

-18 °C

Resultados de punto de escurrimiento

0 5

10 15 20 25

% Cambio Vis-cosidad 7 7 23

Cambio en TAN (mg KOH/g) 0.4 2.6 3.2

Ac. A (PAO) Ac. B

(PAO/PIB Ac. C

(GP III/PIB) Cam

bio

vis

cosi

dad

(%

) C

amb

io T

AN

(m

g

KO

H/g

)

Ac. A (PAO)

Ac. B (PAO/PIB)

Ac. C (GP III/PIB)

Resultados test oxidación