Compuestos químicos que mejoran el rendimiento lubricante del aceite base.
Los aditivos de aceite son compuestos químicos que mejoran el rendimiento lubricante del aceite base (o "aceite base"). El fabricante de muchos aceites diferentes puede utilizar el mismo material base para cada formulación y puede elegir diferentes aditivos para cada aplicación específica. Los aditivos constituyen hasta un 5% en peso de algunos aceites. [1]
Casi todos los aceites de motor comerciales contienen aditivos, ya sean aceites sintéticos o a base de petróleo . Básicamente, sólo los aceites de motor del American Petroleum Institute (API) Service SA no contienen aditivos y, por lo tanto, no son capaces de proteger los motores modernos . [2] La elección de los aditivos está determinada por la aplicación, por ejemplo, el aceite para un motor diésel con inyección directa en una camioneta (API Service CJ-4) tiene aditivos diferentes a los del aceite utilizado en un pequeño motor fueraborda de gasolina en un barco (aceite de motor de 2 tiempos).
Tipos de aditivos
Los aditivos de aceite son vitales para la lubricación adecuada y el uso prolongado del aceite de motor en los motores de combustión interna modernos . Sin muchos de estos, el aceite se contaminaría, se descompondría, se filtraría o no protegería adecuadamente las piezas del motor en todas las temperaturas de funcionamiento . Igual de importantes son los aditivos para los aceites utilizados dentro de las cajas de cambios , las transmisiones automáticas y los cojinetes . Algunos de los aditivos más importantes incluyen los utilizados para la viscosidad y la lubricidad , el control de contaminantes, el control de la descomposición química y el acondicionamiento de los sellos. Algunos aditivos permiten que los lubricantes funcionen mejor en condiciones severas, como presiones y temperaturas extremas y altos niveles de contaminación.
Controlar la degradación química
Los aditivos detergentes , que se remontan a principios de la década de 1930, [3] se utilizan para limpiar y neutralizar las impurezas del aceite que normalmente provocarían depósitos ( lodos de aceite ) en piezas vitales del motor. Los detergentes típicos son los sulfonatos de magnesio.
Los desactivadores de metales crean una película sobre las superficies metálicas para evitar que el metal provoque la oxidación del aceite.
Se pueden usar bases para combatir la descomposición química del aceite base en presencia de ácidos. Cuando el aceite está sujeto a desgaste por cizallamiento y oxidación por el aire y los gases de combustión, tendrá tendencia a acumular ácidos y aumentar su número de acidez total (TAN). Por ejemplo, los ácidos de degradación que se encuentran en el aceite para engranajes usado pueden incluir ácidos carbocíclicos, cetonas, ésteres y subproductos de nitración y sulfatación. [4] Sin embargo, la mayoría de los aceites formulados incluyen bases y detergentes orgánicos e inorgánicos, como se analiza en el siguiente párrafo, por lo que algunos (pero no todos) de estos contaminantes se neutralizarán. La degradación y la longevidad del aceite para engranajes se pueden medir mediante su TAN.
Estructura química de un dialquilditiofosfato de zinc, un agente antidesgaste típico que se encuentra en muchos aceites de motor.
Los aditivos alcalinos se utilizan para neutralizar los ácidos mencionados anteriormente y también ayudan a prevenir la formación de sulfatos en un aceite de trabajo. Un aceite formulado suele tener KOH ( hidróxido de potasio ), una base fuerte, en pequeñas cantidades, ya que es un neutralizador eficaz que se utiliza para refinar el petróleo. [5] Los aditivos que realizan una función similar en un aceite de motor incluyen sulfonatos, salicilatos y fenatos de magnesio y calcio. [4] Estos son los aditivos detergentes mencionados anteriormente. Para medir el potencial de alcalinidad de un aceite formulado, se prueba para obtener la cantidad equivalente de KOH para llegar al Número de Base Total (TBN) del aceite con unidades de mg de KOH por gramo de aceite. A medida que el paquete de aditivos se degrada, el TBN disminuirá hasta que sea necesario reemplazar el aceite del motor. El uso posterior del aceite permitirá la aparición de lodos, barnices y corrosión del metal. [4] Una medida importante de la degradación y longevidad de un aceite de motor es su TBN en relación con un aceite nuevo.
Para viscosidad
Los modificadores de viscosidad aumentan la viscosidad de un aceite a temperaturas elevadas, mejorando su índice de viscosidad (VI). Esto combate la tendencia del aceite a adelgazarse a altas temperaturas. La ventaja de utilizar aceite menos viscoso con un mejorador de VI es que tendrá una fluidez mejorada a baja temperatura además de ser lo suficientemente viscoso para lubricar a la temperatura de funcionamiento . La mayoría de los aceites multigrado tienen modificadores de viscosidad . Algunos aceites sintéticos están diseñados para cumplir con especificaciones multigrado sin ellos. Los modificadores de la viscosidad suelen ser polímeros plásticos. Prácticamente todos los aceites requieren un rango específico de viscosidad como fluido de trabajo, por lo que la viscosidad es el factor principal que determina si un aceite es aceptable para una aplicación en particular. A medida que los aceites se degradan con el uso, su viscosidad disminuirá y eventualmente será necesario reemplazarlos.
Las nanopartículas inorgánicas de disulfuro de tungsteno tipo fullereno (IF-WS2) con una morfología de esfera hueca ( similar al fullereno ) proporcionan lubricidad extrema , antifricción y alta resistencia al impacto (hasta 35 GPa). Las partículas IF-WS2 fueron descubiertas por el profesor Reshef Tenne en el Instituto Weizmann de Ciencias . A diferencia de los aditivos lubricantes estándar que tienen estructuras similares a plaquetas con propiedades tribológicas moderadas, las partículas IF-WS2 tienen decenas de capas concéntricas enjauladas, lo que hace que estas partículas sobresalgan bajo presión o carga extrema. Las partículas IF-LWS2 están disponibles en forma de polvo seco y como dispersión en aceite, agua y disolvente . Estas dispersiones se utilizan en la formulación de diversos lubricantes , grasas , fluidos para trabajar metales , revestimientos , pinturas y polímeros .
Imagen TEM de un grupo de nanopartículas de grado científico fabricadas por Nanotech Industrial Solutions. Nótese la forma casi esférica y la presencia de un núcleo hueco.
Para el control de contaminantes
Las partículas metálicas liberadas por el desgaste son aditivos de aceite involuntarios e indeseables. La mayoría de las partículas metálicas grandes y las impurezas se eliminan in situ mediante imanes o filtros de aceite .
Los agentes antivaho impiden la atomización del aceite. Los agentes antiempañamiento típicos son las siliconas. [1]
Los modificadores de cristales de cera son auxiliares desparafinados que mejoran la capacidad de los filtros de aceite para separar la cera del aceite. Este tipo de aditivo tiene aplicaciones en el refinado y transporte de petróleo, pero no para la formulación de lubricantes.
Por otras razones
Los acondicionadores de sellos hacen que las juntas y los sellos se hinchen para reducir las fugas de aceite.
Aditivos en el mercado de posventa y controversia
El aceite de motor se fabrica con numerosos aditivos y también existen aditivos no originales . Una inconsistencia evidente de los aditivos para aceites de posventa comercializados en masa es que a menudo utilizan aditivos que son extraños al aceite de motor. Por otro lado, también se venden aditivos comerciales que están diseñados para intervalos de cambio prolongados (para reemplazar los aditivos agotados en el aceite usado) o para formular aceites in situ (para hacer un aceite de motor personalizado a partir de una base). Los aditivos comerciales son idénticos a los aditivos que se encuentran en el aceite de motor disponible en el mercado, mientras que los aditivos comercializados en masa tienen algo de cada uno.
Aunque el PTFE, un sólido, se usó en algunos aditivos de aceite del mercado de repuestos, algunos usuarios dijeron que el PTFE se aglutinaba y obstruía los filtros. Algunas personas afirmaron en los años 1990 que esto había sido corroborado por la NASA [12] y las universidades estadounidenses. [13] Sin embargo, si las partículas de PTFE son más pequeñas que las aparentemente utilizadas en las décadas de 1980 y 1990, entonces el PTFE puede ser un lubricante eficaz en suspensión. [14] El tamaño de la partícula y muchos otros componentes interrelacionados de un lubricante dificultan hacer declaraciones generales sobre si el PTFE es útil o dañino. Aunque el PTFE ha sido llamado " la sustancia más resbaladiza conocida por el hombre ", [15] [16] difícilmente serviría de nada si permaneciera en el filtro de aceite .
Algunos aditivos para aceites de motor de mercado masivo, en particular los que contienen PTFE / teflón (por ejemplo, Slick 50) [17] y parafinas cloradas (por ejemplo, Dura Lube ), [18] provocaron una reacción importante por parte de los consumidores; La Comisión Federal de Comercio de Estados Unidos investigó muchos aditivos para aceites de motor comercializados masivamente a finales de los años 1990. Aunque no hay razón para decir que todos los aditivos de aceite utilizados en el aceite de motor empaquetado sean buenos y todos los aditivos de aceite del mercado de repuestos sean malos, ha habido una tendencia en la industria del mercado de repuestos a hacer afirmaciones infundadas con respecto a la eficacia de sus aditivos de aceite. Estas afirmaciones sin fundamento han provocado que los consumidores se sientan atraídos a agregar una botella de productos químicos a sus motores que no reducen las emisiones, no mejoran la resistencia al desgaste, reducen las temperaturas, mejoran la eficiencia ni extienden la vida útil del motor más de lo que lo haría el aceite (mucho más barato). Muchos consumidores están convencidos de que los aditivos de aceite del mercado de repuestos funcionan, pero muchos consumidores están convencidos de que no funcionan y, de hecho, son perjudiciales para el motor. El tema es objeto de acalorados debates en Internet .
Análisis de aceite : análisis de laboratorio de las propiedades y contaminantes de un lubricante a base de aceite.
Tribología , la ciencia de la fricción, la lubricación y el desgaste.
Referencias
^ ab Thorsten Bartels et al. "Lubricantes y lubricación" en la Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2005, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a15_423
^ a b "TAN y TBN - Spectro Scientific". www.spectrosci.com .
^ "Hidróxido de potasio en la industria del petróleo y el gas - Continental Chemical".
^ Roger F. Sebenik y col. "Molibdeno y compuestos de molibdeno" en la Enciclopedia de tecnología química de Ullmann, 2005; Wiley-VCH, Weinheim. doi :10.1002/14356007.a16_655
^ Aceite de ballena dexron Turbo Hydra-matic 350 por Ron Sessions], página 20.
^ Mytrofanov, Oleksandr; Proskurin, Arkadii; Poznanskyi, Andrii; Zivenko, Oleksii (31 de agosto de 2023). "Determinación del efecto del aditivo antifricción sobre la potencia de pérdidas mecánicas en un motor de pistón rotativo". Revista de tecnologías empresariales de Europa del Este . 4 (1 (124)): 28–34. doi : 10.15587/1729-4061.2023.284500 . ISSN 1729-4061.
^ "Aceite de motor ZDDP - Mustang mensual". Mustang 360 . Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2009 . Consultado el 27 de junio de 2010 .
^ Chang, Qiuying; Rudenko, Pavlo; Miller, Dean J.; Wen, Jianguo; Berman, Diana; Zhang, Yuepeng; Arey, Bruce; Zhu, Zihua; Erdemir, Ali (2017). "Operando la formación de una película límite de fricción ultrabaja a partir de un aditivo sintético de hidróxido de silicio y magnesio". Tribología Internacional . 110 : 35–40. doi : 10.1016/j.triboint.2017.02.003 . ISSN 0301-679X.
^ "La nanotecnología repara daños en el motor de los automóviles". Escisión de la NASA . 2020.
^ Se supone que un informe de investigación de la NASA dice sobre los aditivos de aceite de PTFE: "En los tipos de contacto de la superficie de rodamiento que hemos analizado, no hemos visto ningún beneficio. En algunos casos hemos visto efectos perjudiciales. Los sólidos en el aceite tienden a acumularse "En las entradas y actúa como una presa, que simplemente bloquea la entrada de petróleo. En lugar de ayudar, en realidad está privando a algunas partes de lubricante". Se desconoce la fuente de esta cita, pero la cita en sí aparece en el artículo de revista al que se hace referencia a continuación.
^ Consulte el artículo de la revista Road Rider (ahora Motorcycle Consumer News ) de agosto de 1992 de Fred Rau, que se ha reimpreso extensamente, y consulte oilsfilters.htm para obtener una discusión contemporánea.
^ Consulte Nanoflon, un PTFE que es lo suficientemente pequeño como para suspenderse en lubricantes y se usa comercialmente para ese propósito.
^ Presentación de PTFE: una resina potente, un secreto bien guardado por Owen Heatwole, abril de 1981, para QMI.
^ "Motores Edwards: especificaciones del producto". 24 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2010.
^ Quaker State resuelve los cargos de la FTC contra Slick 50 por 10 millones de dólares en 1997.
^ Dura Lube resuelve los cargos de la FTC Archivado el 15 de enero de 2013 en Wayback Machine pagando 2 millones de dólares en compensación al consumidor en 2000.
enlaces externos
El Panel de Aditivos para Petróleo del American Chemistry Council se vincula con los fabricantes de aditivos para aceite.
Cómo funcionan los aditivos Los aditivos para aceite se vinculan con los fabricantes de aditivos para aceite.
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