El aceite sintético es un lubricante que consta de compuestos químicos modificados o sintetizados artificialmente. Los lubricantes sintéticos se pueden fabricar utilizando componentes del petróleo modificados químicamente en lugar de petróleo crudo entero , pero también se pueden sintetizar a partir de otras materias primas. Sin embargo, el material base sigue siendo abrumadoramente petróleo crudo que se destila y luego se modifica física y químicamente. El proceso de síntesis real y la composición de los aditivos son generalmente un secreto comercial y variarán entre los productores. [1]
El aceite sintético se utiliza como sustituto de los aceites refinados de petróleo cuando se opera en temperaturas extremas. [2] Los motores a reacción de avión , por ejemplo, requieren el uso de aceites sintéticos, mientras que los motores de pistón de avión no. [3] Los aceites sintéticos también se utilizan en el estampado de metales para proporcionar beneficios ambientales y de otro tipo en comparación con los productos convencionales a base de petróleo y grasa animal. [4] Estos productos también se denominan "sin aceite" o "libres de aceite".
Un aceite sintético de polialcanoato se utiliza mucho para lubricar relojes de péndulo .
Algunos aceites sintéticos se elaboran a partir de una base del Grupo III , otros del Grupo IV, mientras que otros aceites sintéticos pueden ser una mezcla de ambos. Mobil demandó a Castrol y Castrol prevaleció al demostrar que su aceite base del Grupo III se modificó lo suficiente como para calificar como totalmente sintético. Desde entonces, el Instituto Americano del Petróleo (API) ha eliminado todas las referencias a productos sintéticos en su documentación relativa a las normas. "Completamente sintético" es un término de marketing y no es una cualidad mensurable.
La polialfa-olefina (poli-α-olefina, PAO) es un polímero no polar que se obtiene polimerizando una alfa-olefina. Están designados en API Grupo IV y son un compuesto químico 100% sintético. Es un tipo específico de olefina (orgánica) que se utiliza como base en la producción de la mayoría de los lubricantes sintéticos. [5] Una alfa-olefina (o α-olefina) es un alqueno donde el doble enlace carbono-carbono comienza en el átomo de carbono α, es decir, el doble enlace se encuentra entre los carbonos n.° 1 y n.° 2 de la molécula. [6]
Los aceites base del Grupo V están definidos por API como cualquier otro tipo de aceite que no sean aceites minerales o lubricantes PAO.
Los ésteres son los sintéticos más famosos del Grupo V, que son compuestos químicos 100% sintéticos que consisten en un carbonilo adyacente a un enlace éter . Se obtienen haciendo reaccionar un oxoácido con un compuesto hidroxilo como un alcohol o fenol . Los ésteres generalmente se derivan de un ácido inorgánico o de un ácido orgánico en el que al menos un grupo -OH (hidroxilo) se reemplaza por un grupo -O-alquilo ( alcoxi ), más comúnmente de ácidos carboxílicos y alcoholes. Es decir, los ésteres se forman al condensar un ácido con un alcohol.
Muchos "ésteres" químicamente diferentes debido a su polaridad y generalmente a su excelente lubricidad se utilizan por diversas razones como "aditivos" o "bases" para lubricantes. [6]
Los términos polialquilenglicol y poliglicol se usan indistintamente. [7]
Los lubricantes sintéticos representan aproximadamente el 4% del mercado de lubricantes. Los PAG representan aproximadamente el 24% del mercado de lubricantes sintéticos.
El etileno es la materia prima básica utilizada para fabricar los aceites lubricantes sintéticos de poliglicoles. Cuando el etileno y el propileno reaccionan con el oxígeno se obtienen óxido de etileno (EO) y óxido de propileno (PO), a partir de los cuales se producen los polialquilenglicoles mediante polimerización. Los polialquilenglicoles normalmente se obtienen combinando óxido de etileno y/u óxido de propileno con un alcohol o agua.
La proporción de mezcla entre EO y PO, más el oxígeno unido en la estructura química, afectan de manera crucial el comportamiento de los poliglicoles. En la industria de engranajes se utilizan predominantemente poliglicoles con una relación EO/PO de 50:50 a 60:40, que presentan un comportamiento muy similar. Los poliglicoles que presentan esta composición también se denominan generalmente poliglicoles solubles en agua. [8]
Los aceites base de polialquilenglicol se forman al hacer reaccionar un alcohol con uno o más óxidos de alquileno: el óxido de propileno proporciona insolubilidad en agua, el óxido de etileno proporciona solubilidad en agua.
Los PAG ofrecen propiedades que incluyen: alta lubricidad, polaridad, propiedades de baja tracción, alto índice de viscosidad, velocidades de enfriamiento controladas, buena estabilidad de temperatura y bajo desgaste. Están disponibles tanto en formas solubles como insolubles en agua. [9]
Los PAG se utilizan comúnmente en fluidos de enfriamiento, fluidos para trabajar metales, aceites para engranajes, aceites para cadenas, lubricantes de calidad alimentaria y como lubricantes en equipos hidráulicos de tipo HFC y compresores de gas. [9] Los dos fabricantes de equipos originales de compresores de aire más grandes de EE. UU. utilizan lubricantes PAG en compresores de aire de tornillo rotativo. [7] Los aceites PAG de diferentes grados de viscosidad (normalmente ISO VG 46 o ISO VG 100) se utilizan a menudo como lubricantes para compresores para sistemas de aire acondicionado de automóviles que emplean refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global .
Los PAG están disponibles en una amplia gama de grados de viscosidad y paquetes de aditivos para una variedad de usos. Algunas propiedades de los PAG, como la solubilidad en agua, no suelen ser proporcionadas por otros lubricantes sintéticos, como las polialfaolefinas (PAO).
Los PAG evitan que se formen lodos y barnices a altas temperaturas. Los PAG tienen índices de viscosidad más altos que los PAO. [10] [11] [12]
En engranajes grandes, el lubricante PAG produjo una fricción menor que el lubricante PAO. [13]
Los aceites PAG son polares, lo que significa que se desarrolla fácilmente una película de aceite sobre todas las piezas metálicas móviles, lo que reduce el desgaste inicial.
Los PAG pueden ser altamente biodegradables, particularmente los PAG solubles en agua. [14]
Los PAG funcionan mejor que en condiciones climáticas extremas. [15]
Los PAG no son compatibles con aceites minerales, la mayoría de sellos, pinturas y barnices. [16] [7]
El aceite sintético es más caro que los aceites minerales. [17]
PAG suele ser compatible con materiales de fluoroelastómero a base de fluorocarbono y caucho de silicona de vinilmetilsilicona (VMQ) .
PAG actúa como solvente y disuelve y elimina la grasa mineral, lo que provoca movimientos más lentos, fugas de aire y puede detener el funcionamiento de las válvulas de 4 vías. [18] [19]
El caucho natural, el Buna-N y la mayoría de los sellos normales son incompatibles con los aceites PAG, especialmente los sellos recubiertos con grasa mineral. Los aceites PAG pueden hacer que los sellos se encojan o se hinchen, provocando así fugas graves o agarrotamiento del sello. Los cilindros de aire neumáticos y las válvulas de 4 vías suelen utilizar sellos de goma Buna-N recubiertos de grasa mineral. [20]
Los aceites semisintéticos (también llamados "mezclas sintéticas") son una mezcla de aceite mineral y aceite sintético, que están diseñados para tener muchos de los beneficios del aceite totalmente sintético sin el costo. Motul introdujo el primer aceite de motor semisintético en 1966. [21]
Los lubricantes que tienen una base sintética incluso inferior al 30% pero con aditivos de alto rendimiento compuestos por ésteres también pueden considerarse lubricantes sintéticos. En general, la proporción del stock base sintético se utiliza para definir códigos de productos básicos entre las declaraciones de aduana a efectos fiscales.
Las bases de tipo API Grupo II y API Grupo III ayudan a formular lubricantes semisintéticos de tipo más económico. Los aceites de base mineral de tipo API Grupo I, II, II+ y III se utilizan ampliamente en combinación con paquetes de aditivos, paquetes de rendimiento y polialfa-olefinas de éster y/o API Grupo IV para formular semi -lubricantes de base sintética. Los aceites base API Grupo III a veces se consideran completamente sintéticos, pero aún así se clasifican como aceites de base mineral del más alto nivel. Un material sintético o sintetizado es aquel que se produce combinando o construyendo unidades individuales en una entidad unificada. Las bases sintéticas descritas anteriormente son artificiales y diseñadas para tener una estructura molecular controlada con propiedades predecibles, a diferencia de los aceites de base minerales, que son mezclas complejas de hidrocarburos y parafinas naturales. [22] [23]
Las ventajas de utilizar aceites de motor sintéticos incluyen un mejor rendimiento de viscosidad a bajas y altas temperaturas en temperaturas extremas de servicio, [24] mejor (más alto) índice de viscosidad (VI), [25] y estabilidad química y al corte. [26] Esto también ayuda a disminuir la pérdida debido a la evaporación. [25] [27] [28] [29] Es resistente a la oxidación, la degradación térmica y los problemas de lodos de aceite [30] y proporciona intervalos de drenaje prolongados, con el beneficio ambiental de que se generan menos residuos de aceite usado. Proporciona una mejor lubricación en condiciones de frío extremo. [25] El uso de aceites sintéticos promete una vida útil más larga del motor [25] con una protección superior contra "cenizas" y otras formaciones de depósitos en los puntos calientes del motor (en particular en turbocompresores y supercargadores) para una menor quema de aceite y menores posibilidades de dañar obstrucción del conducto de aceite. [24] El rendimiento de los automóviles mejora a medida que aumenta neto la potencia y el par debido a una menor resistencia interna en el motor. [30] Además, puede mejorar la eficiencia del combustible : entre un 1,8% y un 5% se ha documentado en pruebas de flotas. [25]
Sin embargo, los aceites de motor sintéticos son sustancialmente más caros (por volumen) que los aceites minerales [31] y tienen posibles problemas de descomposición en ciertos entornos químicos (predominantemente en uso industrial). [32]
