Los aceites base se utilizan para fabricar productos como grasas lubricantes , aceite de motor y fluidos para el procesamiento de metales . Los distintos productos requieren distintas composiciones y propiedades en el aceite. Uno de los factores más importantes es la viscosidad del líquido a distintas temperaturas. La idoneidad o no de un petróleo crudo para su transformación en aceite base depende de la concentración de moléculas de aceite base, así como de la facilidad con la que se puedan extraer.
El petróleo base se obtiene refinando el petróleo crudo, es decir, calentando el petróleo crudo para separar los distintos destilados. Durante el proceso de calentamiento se separan los hidrocarburos ligeros y pesados: los ligeros se pueden refinar para fabricar gasolina y otros combustibles, mientras que los más pesados se pueden utilizar para fabricar betún y aceites base. [1]
En todo el mundo existen numerosos crudos que se utilizan para producir aceites base. El más común es un tipo de crudo parafínico , aunque también existen crudos nafténicos que dan lugar a productos con mejor solubilidad y muy buenas propiedades a bajas temperaturas. Mediante el uso de la tecnología de hidrogenación , en la que se eliminan el azufre y los aromáticos mediante hidrógeno a alta presión, se pueden obtener aceites base extremadamente puros, que son adecuados cuando los requisitos de calidad son especialmente estrictos. [2]
Al aceite base se le añaden sustancias químicas (aditivos) para cumplir con los requisitos de calidad de los productos finales en cuanto a, por ejemplo, propiedades de fricción y de limpieza. Algunos tipos de aceites de motor contienen más de un veinte por ciento de aditivos. [3]
Los aceites base minerales se destilan primero del petróleo y comprenden la fracción de carbono 26-40. Los compuestos aromáticos se eliminan inicialmente mediante extracción con disolventes: el residuo 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 mediante la cristalización de las ceras a baja temperatura o se pueden isomerizar 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]
En términos generales, 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, ya que los ácidos son corrosivos para el motor. La reducción de compuestos aromáticos mejora la estabilidad oxidativa del aceite, lo que retrasa 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 deficiente tanto para el paquete de aditivos de un 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 su grado de refinación, correlacionándose de alguna manera con la viscosidad a alta y baja temperatura, la estabilidad oxidativa, la volatilidad, etc. Los aceites del Grupo IV comprenden polialfaolefinas por definición, y los aceites del Grupo V son aquellos que no encajan en ninguna categoría anterior. El objetivo de dicha categorización es ayudar a garantizar que los aceites de motor mantengan el rendimiento cuando se utilizan diferentes aceites base. [6]
Originario de la década de 1930, el tipo menos refinado que se produce mediante refinación con disolventes. Por lo general, consiste en aceites base de petróleo convencionales . Una mejora del proceso de refinación en la década de 1960, denominada hidrotratamiento, hizo que este aceite base fuera más estable, menos reactivo y más duradero que los aceites base anteriores.
El API define el grupo I como "los aceites base que 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 menor a 120".
Se originó en 1971 y es un aceite de base de petróleo de mejor calidad que se puede producir parcialmente mediante hidrocraqueo . Se eliminarán todas las impurezas del aceite, lo que dará como resultado un color más claro.
El API define el grupo II como "los aceites base que contienen más de 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 menor a 120".
Originario de 1993, el grado más refinado de aceite base de petróleo , ya que se producen íntegramente por hidrocraqueo, hidroisomerización e hidrotratamiento, [7] que hacen que estos aceites sean más puros.
El API define el grupo III como "los aceites base que contienen más de 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".
Originario de 1974, se compone de aceites sintéticos elaborados a partir 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 del norte de Europa ), así como en climas muy cálidos (como en Medio Oriente ).
Originario de la década de 1940, cualquier tipo de aceite base distinto de los mencionados en los grupos definidos anteriormente. Los aceites del grupo V incluyen naftalenos alquilados (por ejemplo, ExxonMobil Synesstic [8] ) y ésteres. [9]
Las clasificaciones no oficiales de aceites base no son reconocidas por el Instituto Americano del Petróleo (API), sin embargo son ampliamente utilizadas y comercializadas para aceites de motor y fluidos de transmisión automática .
Un aceite base del Grupo II de petróleo de grado más refinado, que se originó en la década de 1990 y se produjo mediante hidrotratamiento . Los aceites base del Grupo II+ tienen un índice de viscosidad alto en el extremo superior del rango del Grupo II de API. El índice de viscosidad es de 110 a 115 como mínimo.
Originarios de 2015, producidos mediante un proceso de conversión 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 del grupo III de API. El índice de viscosidad es de 130 a 140 como mínimo.
Consiste en aceites sintéticos elaborados a partir 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].