El número base (BN) es una medida de basicidad que se expresa en términos de la cantidad de miligramos de hidróxido de potasio por gramo de muestra de aceite (mg KOH/g). El BN es una medida importante en los productos derivados del petróleo y el valor varía según su aplicación. El BN generalmente varía de 6 a 8 mg KOH/g en lubricantes modernos, 7 a 10 mg KOH/g para uso general en motores de combustión interna y 10 a 15 mg KOH/g para operaciones con motores diésel . El BN suele ser más alto para los lubricantes de grado marino , aproximadamente 15 a 80 mg KOH/g, ya que los valores de BN más altos están diseñados para aumentar el período de funcionamiento en condiciones de funcionamiento adversas, antes de que sea necesario reemplazar el lubricante. [1]
Una fórmula de aceite consta de un aceite base y aditivos para el aceite . La mayoría de las fórmulas de aceite contienen aditivos básicos y detergentes , diseñados para reaccionar con los ácidos y neutralizarlos, [2] evitando daños a las piezas del motor, incluida la corrosión de las superficies metálicas.
Aunque existen métodos de prueba estándar de IP, los métodos más comunes para BN son estandarizados por ASTM, como la titulación potenciométrica para aceites frescos (método de prueba BN ASTM D2896). Una muestra se disuelve típicamente en un solvente premezclado de clorobenceno y ácido acético y se titula con ácido perclórico estandarizado en ácido acético glacial para muestras de aceite fresco. [2] El punto final se detecta utilizando un electrodo de vidrio que se sumerge en una solución acuosa que contiene la muestra y se conecta a un voltímetro/potenciómetro. Esto provoca un intercambio iónico en la capa solvatada externa en la membrana de vidrio, por lo que se genera un cambio en el potencial que puede medirse por el electrodo. [3] Cuando se alcanza el punto final de la reacción química, que se muestra mediante un punto de inflexión en la curva de titulación utilizando un sistema de detección específico, se utiliza la cantidad de titulante requerida para generar un resultado que se informa en miligramos de hidróxido de potasio equivalente por gramo de muestra (mg de KOH/g). [2] Titulación potenciométrica para aceites usados (Método de prueba BN ASTM D4739): se disuelve una muestra en una mezcla de disolventes de tolueno/propan-2-ol/cloroformo con 0,5 % de agua desionizada y luego se titula con ácido clorhídrico alcohólico estandarizado . El sistema de detección es equivalente al método de aceite nuevo. El método de aceite usado utiliza un disolvente menos polar y un titulante más débil, que no disolverá los metales de desgaste producidos durante la operación, por lo que es más adecuado para analizar aceites usados. [4]
Se puede realizar una titulación con indicador de color, por ejemplo, utilizando el método de prueba ASTM D974, para indicar los cambios relativos que ocurren en una muestra de aceite durante su uso en condiciones oxidantes. Se disuelve una muestra en una mezcla de disolventes de tolueno/propan-2-ol con 0,5 % de agua desionizada. Se añade un indicador de naranja de metilo y se titula la solución utilizando hidróxido de potasio alcohólico. El punto final se indica mediante un cambio de color de naranja a verde. [5]
En las titulaciones termométricas, una tasa de adición constante de titulante equivale a una cantidad constante de calor que se emite o se consume y, por lo tanto, a un cambio de temperatura más o menos constante hasta el punto final. En una titulación, el titulante reacciona con el analito en la muestra de forma exotérmica o endotérmica. La sonda térmica mide la temperatura de la solución de titulación. Cuando todo el analito en la muestra ha reaccionado con el titulante, la temperatura de la solución cambiará y el punto final de la titulación se revelará mediante una inflexión en la curva de temperatura. [6]
Se pipetea una alícuota apropiada de la muestra directamente en el recipiente de titulación y se agregan el éter de vinilo isobutil y el disolvente tolueno. Luego, la solución se titula con ácido trifluorometanosulfónico (TFMSA) hasta un único punto final termométrico. [6]
También se puede utilizar un método de titulación conductimétrica para determinar el número básico de productos derivados del petróleo. Se utiliza un sensor de conductividad para medir la conductividad del analito, lo que permite detectar el punto final. Es adecuado tanto para productos nuevos como usados que tienen números básicos de 1 mg a 40 mg de KOH/g. Se disuelve una muestra en una mezcla de disolventes de tolueno/propan-2-ol con 0,5 % de agua desionizada. Se coloca una celda de conductividad en el recipiente de titulación. La solución de muestra se titula con ácido clorhídrico alcohólico. [6]
La espectroscopia FTIR de rango medio se puede utilizar para determinar de forma rápida y cuantitativa el BN de los aceites lubricantes de hidrocarburos midiendo espectroscópicamente el grupo funcional carboxilato (COO-) de la sal producida cuando el ácido trifluoroacético (TFA) reacciona con los componentes básicos presentes en una muestra de aceite. [7]