Los aceites base se utilizan para fabricar productos que incluyen grasas lubricantes , aceites de motor y fluidos para procesamiento de metales . Diferentes productos requieren diferentes composiciones y propiedades del aceite. Uno de los factores más importantes es la viscosidad del líquido a distintas temperaturas. Si un petróleo crudo es adecuado o no para convertirse en un aceite base está determinado por la concentración de las moléculas del aceite base, así como por la facilidad con la que se pueden extraer.
El aceite base se produce mediante el refinado del petróleo crudo. Esto significa que el petróleo crudo se calienta para separar distintos destilados entre sí. Durante el proceso de calentamiento, se separan los hidrocarburos ligeros y pesados: los ligeros se pueden refinar para producir gasolina y otros combustibles, mientras que los más pesados son adecuados para bitumen y aceites base. [1]
Hay una gran cantidad de petróleo crudo en todo el mundo que se utilizan para producir aceites base. El más común es un tipo de crudo parafínico , aunque también existen crudos nafténicos que crean productos con mejor solubilidad y muy buenas propiedades a bajas temperaturas. Mediante la tecnología de hidrogenación , en la que el azufre y los aromáticos se eliminan mediante hidrógeno a alta presión, se pueden obtener aceites base extremadamente puros, adecuados cuando los requisitos de calidad son especialmente estrictos. [2]
Al aceite base se le añaden sustancias químicas (aditivos) para cumplir los requisitos de calidad del producto final en cuanto a, por ejemplo, propiedades de fricción y limpieza. Ciertos tipos de aceites de motor contienen más del veinte por ciento de aditivos. [3]
Los aceites de base mineral se destilan primero del petróleo y comprenden la fracción de 26 a 40 carbonos. Los compuestos aromáticos se eliminan inicialmente mediante extracción con disolvente: la fracción de destilación se mezcla con un disolvente inmiscible como fenol o furfural. Este disolvente disuelve preferentemente bien los compuestos aromáticos y los compuestos aromáticos se separan junto con el disolvente. [4]
Los alcanos de cadena larga forman ceras que precipitan a temperaturas relativamente altas. Se eliminan cristalizando las ceras a baja temperatura o isomerizándose para formar alcanos ramificados. A continuación se utilizan varios niveles de hidrogenación para eliminar los compuestos aromáticos restantes y los heteroátomos residuales (en forma de compuestos de nitrógeno y azufre). [4]
Muy generalmente, los heteroátomos (como compuestos de nitrógeno y azufre) y los compuestos aromáticos se eliminan a medida que el aceite base se hidrogena del Grupo I al Grupo III. La reducción de heteroátomos reduce la formación de ácidos cuando los aceites de motor se exponen al entorno de combustión, siendo los ácidos corrosivos para el motor. La reducción de compuestos aromáticos mejora la estabilidad oxidativa del aceite, retrasando la formación de lodos y barnices. Sin embargo, ambos efectos hacen que el aceite se vuelva menos polar, lo que lo convierte en un disolvente más pobre tanto para el paquete de aditivos del aceite de motor como para los subproductos de oxidación acumulados. [5]
En 1993, el Instituto Americano del Petróleo (API) clasificó los aceites base en cinco grupos principales. Las características químicas y físicas se definen para los Grupos I a III que reflejan cuán refinados son, correlacionándose de alguna manera con la viscosidad a alta y baja temperatura, la estabilidad oxidativa, la volatilidad, etc. Los aceites del grupo IV comprenden por definición polialfaolefinas, y los aceites del grupo V son aquellos que no encajan en ninguna categoría anterior. La intención de dicha categorización es ayudar a garantizar que los aceites de motor conserven su rendimiento cuando se utilizan diferentes aceites base. [6]
Originario de la década de 1930, el tipo menos refinado se produce mediante refinación con disolventes. Suele estar compuesto por aceites convencionales a base de petróleo . Una mejora en el proceso de refinación en la década de 1960, llamada hidrotratamiento, hizo que este aceite base fuera más estable, menos reactivo y más duradero que los aceites base anteriores.
API define el grupo I como "las materias primas contienen menos del 90 por ciento de saturados y/o más del 0,03 por ciento de azufre y tienen un índice de viscosidad mayor o igual a 80 y menos de 120".
Originario de 1971, un aceite base de petróleo de mejor calidad , que puede producirse parcialmente mediante hidrocraqueo . Todas las impurezas se eliminarán del aceite y se obtendrá un color más claro.
API define el grupo II como "las materias primas contienen más o igual a 90 por ciento de saturados y menos de o igual a 0,03 por ciento de azufre y tienen un índice de viscosidad mayor o igual a 80 y menos de 120".
Originarios de 1993, son el grado más refinado de aceite base de petróleo , ya que se producen íntegramente mediante hidrocraqueo, hidroisomerización e hidrotratamiento, [7] que hacen que estos aceites sean más puros.
API define el grupo III como "las materias primas contienen más o igual a 90 por ciento de saturados y menos de o igual a 0,03 por ciento de azufre y tienen un índice de viscosidad mayor o igual a 120".
Con origen en 1974, está compuesto por aceites sintéticos elaborados a base de polialfaolefinas (PAO) . Los aceites base del Grupo IV tienen un rango de índice de viscosidad de 125 a 200.
Los aceites de polialfaolefina tienen una mayor estabilidad oxidativa en temperaturas extremas y también tienen puntos de fluidez excepcionalmente bajos , lo que los hace mucho más adecuados para su uso en climas muy fríos (como los que se encuentran en el norte de Europa ), así como en climas muy cálidos (como en Oriente Medio ). Este ).
Con origen en la década de 1940, cualquier tipo de aceite base distinto de los mencionados en los grupos anteriormente definidos. Los aceites del grupo V incluyen naftalenos alquilados (por ejemplo, ExxonMobil Synesstic [8] ) y ésteres. [9]
Las clasificaciones no oficiales de aceites base no están reconocidas por el Instituto Americano del Petróleo (API), sin embargo, se utilizan y comercializan ampliamente para aceites de motor y fluidos de transmisión automática .
Originario de la década de 1990, un grado más refinado de aceite base de petróleo del Grupo II, producido mediante hidrotratamiento . Los aceites base del Grupo II+ tienen un alto índice de viscosidad en el extremo superior del rango API Grupo II. El índice de viscosidad es mínimo de 110-115.
Originario de 2015, producido mediante un proceso de gas a líquido (GTL). Los aceites base del Grupo III+ tienen un índice de viscosidad muy alto (VHVI) en el extremo superior del rango API del Grupo III. El índice de viscosidad es mínimo de 130-140.
Consiste en aceites sintéticos hechos de poliolefinas internas (PIO).
Los aceites de poliolefinas internas (PIO) son similares a las polialfaolefinas (PAO) , pero utilizan diferentes productos químicos en el proceso de síntesis para obtener un índice de viscosidad (VI) aún más alto [10]