Química Orgánica Industrial

1.- Introducción.

Cuando dos cuerpos sólidos se frotan entre sí, hay una considerable resistencia al movimiento independientemente de lo pulidas que estén las superficies. La resistencia se debe a la acción abrasiva de las aristas y salientes microscópicas. La energía suficiente para superar esta fricción se disipa en forma de calor y como desgaste de las partes móviles. La fricción se puede reducir por el uso de materiales con energía de fricción baja que se deslizan con facilidad una sobre otra. Ejemplos de este tipo de superficies son el polietileno, el nylon y el tetrafluoroetileno que se usan en aplicaciones especializadas. Cuando se utilizan piezas metálicas es necesario el uso de sustancias adicionales para disminuir la fricción entre las dos superficies en contacto. Estas sustancias reciben el nombre de lubricantes.

Un lubricante, es por tanto, una sustancia capaz de disminuir la fricción entre dos superficies que están en contacto. La palabra lubricante proviene del latín “lubricum” que significa resbaladizo y veloz. Se trata de una delgada capa de fluido, de espesor a veces inferior a una micra, que se interpone entre dos superficies sólidas para evitar su contacto directo y permitir que resbalen sin deteriorarse. Como consecuencia de ello las ventajas que se derivan del uso de lubricantes son:

• Reducir el rozamiento mejorando el rendimiento del motor y disminuyendo el consumo de carburante.
• Proteger los órganos mecánicos contra el desgaste y la corrosión para garantizar la duración y la eficiencia del motor.
• El aceite permite evacuar las impurezas gracias al filtro de aceite y al drenaje para mantener la limpieza de las partes motor.
• Reforzar la impermeabilidad (estanqueidad), indispensable para asegurar el buen funcionamiento del motor.
• Evacuar de manera eficaz el calor, enfriando el motor para evitar la deformación de las piezas.

Existen diferentes tipos de sustancias lubricantes: productos líquidos como aceites minerales y aceites sintéticos, productos semisólidos como las grasas, lubricantes sólidos como el grafito, el sulfuro de molibdeno o las talocianinas y finalmente, el aire es un ejemplo de lubricante natural gaseoso.

Un lubricante está formado por la base y los aditivos. La base confiere las propiedades de fondo y los aditivos adecuan las propiedades a los requerimientos específicos de la aplicación. Dos lubricantes con aplicaciones diferentes pueden tener la misma base y diferir en los aditivos. Cuando se diseña un lubricante no se hace al azar sino con el objetivo de superar determinadas especificaciones, que habitualmente comprenden ensayos en laboratorio y ensayos en motor.

2.- Características de las bases lubricantes.

Las características de las bases lubricantes son fundamentales en las distintas aplicaciones, y la forma de medir estas propiedades es muy importante a la hora de fabricar aceites terminados. Las normas que se usan de manera habitual son las normas editadas por el organismo de normalización norteamericano (ASTM), aceptadas internacionalmente.

Las características más importantes son las siguientes:

• Viscosidad cinemática: El aspecto más importante a la hora de elegir correctamente un lubricante es su viscosidad (característica fundamental del lubricante). Se mide en centistokes (cSt), a una determinada temperatura que suelen ser 100 y 40 ºC. Esta propiedad indica como de pesada es la base lubricante. Las bases más ligeras tienen una viscosidad en torno a 2 cSt (a 100 ºC), mientras que las más pesadas están en torno a 45 cSt (a 100 ºC). Las bases se suelen nombrar por su viscosidad, una de grado ISO 32 (International Standards Organization) significa un aceite con una viscosidad 32 cSt (a 40 ºC), mientras que un ISO 15 tiene una viscosidad de 15 cSt a la misma temperatura. Sin embargo la nomenclatura más usada en el mundo comercial es la denominada viscosidad Saybolt. Así una base SN 150 tiene una viscosidad de 150 SSU (segundos Saybolt Universal) a 40 ºC (equivale a un ISO 32).



La viscosidad es esencial para asegurar una correcta lubricación hidrodinámica. Por ejemplo en el caso de cojinetes planos (funcionan a altas velocidades y altas cargas) y en los sistemas hidráulicos de baja presión se requieren aceites minerales de baja viscosidad. Una maquina de coser también requiere un aceite de baja viscosidad. Cuando se trabaja con cargas mayores y velocidades más bajas se necesitan aceites con una mayor viscosidad (equipo de orugas para trabajo pesado; sistemas de alta presión). Un refrigerante requiere un lubricante que retenga sus propiedades a baja temperatura, mientras que en una turbina de vapor el lubricante tiene que ser resistente a la oxidación a altas temperaturas.



• Índice de Viscosidad: Este índice indica la capacidad de un lubricante de mantener constante su viscosidad en un amplio rango de temperaturas. Se determina a partir e los valores de viscosidad a 40 y 100 ºC (es una medida arbitraria de la forma en que la viscosidad varía con la T y se determina por comparación con un patrón). Un IV alto indica que el cambio de viscosidad con la T es pequeño, mientras que un IV bajo indica que el aceite cambia mucho su viscosidad con la variación de temperatura. Normalmente se desea que el IV sea lo más alto posible, ya que eso significa que la lubricación de las superficies es relativamente similar a todas las temperaturas. Los valores de esta propiedad suelen ser mayores de 90, estando su valor habitual entre 95 y 105 para las bases convencionales.


• Punto de inflamación: Es la temperatura a partir de la cual una sustancia arde si se le aplica una llama al menos durante 5 segundos. Este valor limita la temperatura a la que el aceite debe estar expuesto. Cuanto más pesado es el aceite mayor es su Ti. Para los más ligeros la Ti está en torno a 105 ºC.


• Punto de congelación: Es la temperatura a la cual el producto se congela e indica la temperatura mínima de uso. Las bases convencionales tienen un punto de congelación en torno a -9 ºC, pero el de las sintéticas es considerablemente inferior (-20 a -60 ºC).


• Volatilidad: Es el porcentaje de producto que, bajo determinadas condiciones de temperatura, se evapora. Este ensayo es particularmente importante para bases que deben trabajar a elevada temperatura, como los aceites del motor. Una volatilidad demasiado alta implica una alta evaporación y con ello una variación de las propiedades físicas a lo largo de la vida del aceite, lo que es indeseable.


• Azufre: El contenido en azufre mide el grado de refino de base lubricante, cuanto menor es el contenido de azufre mayor es el refino. La tendencia actual es una disminución progresiva de azufre hasta su práctica ausencia.


• Composición hidrocarbonada (sólo para bases convencionales): La composición hidrocarbonada marca las propiedades de la base. Lo deseable es un alto contenido en hidrocarburos saturados (lineales y ramificados) que proporcionan un alto IV. Los aromáticos presentan bajos IV y su volatilidad es mayor que la de los saturados.

La viscosidad, pto. de inflamación y el pto. de flujo aumentan con el peso molecular. La densidad tiende a incrementarse con el Pm al principio pero luego se hace constante. Además el lubricante ha de ser químicamente estable (no degradarse y oxidarse o formar lodos durante el uso).

Un lubricante además de ser un agente antifricción, actúa como sellante, refrigerante, antioxidante y detergente. Los lubricantes de última generación permiten ahorros de combustible y, por tanto, reducen las emisiones de gases perjudiciales para el medio ambiente.

El proceso de fabricación de un lubricante es relativamente sencillo. Consiste en mezclar los aceites base y los aditivos en un reactor o mezclador aplicando calor y agitando hasta alcanzar la adecuada homogeneidad de la mezcla sin que tenga lugar proceso químico alguno. La dificultad se deriva del elevado número de aceites diferentes (250 productos) y de su incompatibilidad relativa.

3.- El mercado mundial de los lubricantes.

El mercado mundial de lubricantes alcanza los 38,5x106 Tm anuales. El mercado español se sitúa ligeramente por encima del medio millón. La distribución corresponde aproximadamente a:

• Automoción 61%
• Industria 24%
• Otros 15%

En Europa, el consumo de lubricantes de automoción ha sufrido una evolución contraria al de ventas de vehículos y consumo de combustible. Partiendo de un índice 100 en 1979, las ventas de vehículos alcanzaron 163 en 1997, el consumo de combustible creció hasta 146, mientras que el índice de consumo de lubricantes descendió hasta 86 (ver figura). La razón que explica esta divergencia es la mejora constante en la calidad de los lubricantes que permite que un vehículo pueda recorrer una mayor cantidad de kilómetros entre cambios de aceite. Así mientras que en 1970 se efectuaba el cambio de aceite cada 5000 Km, en los coches actuales es suficiente un cambio cada 30.000 Km. El consumo de aceite también ha disminuido de 130 l en los automóviles de la época de los 70 hasta los 25 l de los actuales.

 

4.- Clasificación de una base lubricante.

Los componentes básicos de un lubricante son: la base y los aditivos. A ellos hay que añadir los materiales auxiliares como el envase, tapón y etiqueta que si bien no intervienen en la formulación del producto juegan un papel fundamental en la puesta a disposición del cliente. Las bases lubricantes utilizadas en la formulación de los aceites y grasas son de varios orígenes:

• Bases minerales de crudo de petróleo, las cuales se clasifican a su vez en:
• Bases minerales convencionales y
• Bases hidrocraqueadas
• Bases sintéticas: esteres, hidrocarburos sintéticos (poli-α-olefinas, poliisobutenos) y polioxietilenos.
• Bases regeneradas a partir de aceites usados. Actualmente todos los lubricantes han de contener un 15% de bases regeneradas.
• Bases naturales: aceite de colza, girasol, etc.

5.- Bases minerales

5.1- Bases convencionales (grupo I)

Las bases convencionales están constituidas por aceites hidrocarbonados derivados del petróleo crudo por procesos físicos. Primero se realiza una destilación fraccionada a vacío (P=10-100 mmHg) y después una extracción con propano líquido. Se obtienen así los lubricantes brutos.

 

Los aceites (lubricantes brutos) así obtenidos contienen hidrocarburos de 20 a 30 átomos de carbono. Se someten a un proceso de desaromatizado que consiste en una extracción con furfural con objeto de eliminar los hidrocarburos aromáticos. El furfural es muy polar y sólo disuelve los compuestos más polares que son los aromáticos. Estos presentan una buena resistencia a la oxidación pero su viscosidad varía rápidamente con la temperatura. Además debido a su menor relación hidrógeno/carbono, respecto de los alifáticos, a elevadas temperaturas se carbonizan con más facilidad y forman un lodo negro insoluble. El proceso de desaromatizado aumenta el índice de viscosidad, disminuye el contenido en azufre y rebaja el punto de congelación.

 

El producto resultante de la extracción con furfural es sólido debido a su alto contenido en parafinas y, por ello se somete a una segunda operación denominada desparafinado. Este proceso consiste en eliminar hidrocarburos con altos puntos de fusión (hidrocarburos denominados ceras o parafinas). Las parafinas se eliminan disolviendo el aceite con una mezcla de tolueno y 2-butanona, que es enfriada a -5(C hasta que las parafinas cristalizan y se eliminan por filtración.

Los aceites parafínicos así obtenidos constituyen aproximadamente el 92% de la producción mundial. Presentan un bajo contenido en ceras, y suelen presentar un índice de viscosidad entre 90 y 100.

5.2.- Bases hidrocraqueadas (grupos II y III)

Las bases no convencionales se obtienen también del petróleo pero utilizando procesos de refino sobre distintas fracciones para conseguir aceites base con muy alto índice de viscosidad (VHVI). Uno de los más empleados es el Hidrocraqueo del gasóleo (C15-C22). En el proceso se utiliza H2, catalizadores metálicos (Co-Mo, Ni-Mo o Ni-W) y condiciones drásticas de P (>200 atm) y T (>400 (C). Con este proceso se obtienen aceites base con índices de viscosidad superior a 115 (grupo II).

También se utilizan procesos de isomerización de parafinas en el que se transforman las n-parafinas en iso-parafinas generando aceites base de índice de viscosidad superior a 120 (grado III).

 

 

Recientemente la Shell ha trabajado en la construcción de una planta piloto de producción de bases con un índice de viscosidad extremadamente alto (XHVI, bases GTL con IV=136) a partir de gas natural mediante un proceso Fischer-Trops (Malasia).

Las bases de origen mineral son válidas para la gran mayoría de las aplicaciones para las que son requeridas. Sin embargo cuando se necesita trabajar en condiciones extremas, estas bases sufren algunos límites en su comportamiento. Algunas de estas limitaciones son:

• A temperaturas por debajo de –20 (C, la mayoría de los aceites minerales, salvo cuando se les ha añadido aditivos depresores del punto de congelación, comienzan a solidificar.


• A temperaturas por encima de 180 (C, los componentes de peso molecular inferior se evaporan, causando un incremento de viscosidad en el aceite y, alterando, en consecuencia, la mayoría de sus propiedades.


• Cuando se trabaja a altas temperaturas, los aceites minerales reaccionan más fácilmente con el oxígeno del aire, formando gomas y residuos que espesan el aceite.


• Las propiedades viscosidad/temperatura de algunos aceites minerales implican que son demasiado fluidos a altas temperaturas y muy poco a bajas temperaturas.


• Desde el punto de vista medioambiental los aceites base de origen mineral no son completamente biodegradables.

 

6.- Bases sintéticas.

Las bases sintéticas se utilizan en aquellas aplicaciones en los que los aceites minerales no son recomendables debido a la agresividad del ambiente (alta T, radiación nuclear, oxidantes fuertes) o, a que el menor desgaste y menor mantenimiento del equipo justifican el incremento del coste. Las ventajas que presentan son las siguientes:

• Menor Tf (aptas a menores temperaturas de operación).
• Mayor estabilidad a la oxidación (temperatura de trabajo más alta).
• Mayor índice de viscosidad (rango de operación más amplio y menor dosis de aditivo)
• Menor volatilidad (menor consumo de aceite)
• Mejor lubricidad (menor grado viscosímetro)
• Biodegradabilidad (mejor comportamiento ambiental)
• Baja toxicidad
• Combustión limpia
• Resistencia al fuego (aplicaciones especiales hidráulica)

Las bases sintéticas son esenciales a temperaturas subárticas, por encima de 170 (C y en la industria aeroespacial. Requieren menos aditivos y son más fáciles de reciclar. Al ser más eficaces disminuyen el consumo de combustible.

Las bases sintéticas se clasifican en tres grandes grupos:

• Esteres sintéticos
• Hidrocarburos sintéticos
• Polietilenglicoles (o polioxietilenos)

6.1.-Esteres sintéticos.

Los esteres derivados de alcoholes de cadena larga y ácidos carboxílicos fueron inicialmente utilizados como lubricantes en turbinas de gas para aviación. Actualmente se usan en aceites para motores de automoción y marinos, compresores, sistemas hidráulicos y engranajes. Presentan una baja toxicidad y son biodegradables. El proceso de fabricación consta de cuatro etapas: esterificación, neutralización, destilación y filtración. La esterificación se realiza en presencia de catalizadores ácidos y con eliminación continúa de agua para desplazar el equilibrio a la derecha. Se puede utilizar una amplia variedad de compuestos para la preparación de los esteres lo que permite preparar bases con índices de viscosidad determinados. En general cuanto mayor es el Pm del polímero mayor es la viscosidad. Otras características tales como pto. de inflamación, solubilidad, pto. de vertido también se ven afectadas por el Pm. Su principal desventaja se debe a su alta polaridad que les hace muy agresivos frente a las piezas de caucho (disuelven lentamente las juntas elastoméricas). Las propiedades y usos más comunes de los esteres lubricantes se comentan a continuación.

Diesteres

Son los más utilizados entre los esteres sintéticos. Son más estables a la oxidación y al calor que los hidrocarburos, comenzando a descomponerse a 200 (C. Se preparan a partir de un diácido lineal y un alcohol ramificado. La parte lineal del diácido, generalmente ácidos adípico y sebácico, aporta elevado índice de viscosidad, mientras que la parte ramificada del alcohol (2-etilhexanol) es la responsable de las buenas propiedades a baja temperatura. Se usan en turbinas de aviación, motores y compresores de aire.

 

Ftalatos

Se obtienen por reacción del anhídrido ftálico con un alcohol. Son los que presentan la mejor relación efectividad/precio y se utilizan en múltiples aplicaciones industriales tales como compresores de aire donde sustituyen a los aceites minerales. Su desventaja es una mala relación índice de viscosidad/punto de congelación.

 

Trimelitatos (esteres de ácidos tribásicos)

Se obtienen por reacción del anhídrido trimelítico con un alcohol. Se utilizan en sustitución de los ftalatos en aquellas aplicaciones que requieren propiedades más exigentes. Debido a su elevado Pm tienen puntos de inflamación altos, bajas volatilidades y estabilidad térmica muy buena.

 

Esteres de poliol

Su estabilidad térmica es del orden de 50 ºC superior a los diesteres de viscosidad equivalente. Se obtienen por reacción entre un ácido monofuncional (pentanoico, octanoico y nonanoico) y un poliol (pentaeritritol, alcohol neopentílico). Se utilizan en sustitución de los diesteres cuando se requiere estabilidad a alta temperatura. Así son útiles en sistemas hidráulicos resistentes al fuego y turbinas de gas en aviación. Los productos de degradación son volátiles o solubles por lo que no forman lodos.

 

Las diferencias entre la Ti, Tc Y Tig entre un aceite mineral, un diester y un ester de poliol son:

 

Propiedades de los esteres sintéticos

 

6.2.- Hidrocarburos sintéticos.

Los hidrocarburos sintéticos más utilizados son las alfa poliolefinas (PAO), y los poliisobutenos.

Las PAO son lubricantes sintéticos obtenidos a partir de etileno en un proceso en dos etapas. En la primera etapa se produce el proceso de polimerización de etileno. El Pm del polímero puede controlarse cambiando las condiciones experimentales y el catalizador. Como catalizadores se utilizan BF3 para preparar PAOs de baja viscosidad (2-10 cSt a 100 (C) y compuestos de trialquilaluminio para obtener PAOs de mayor viscosidad (40-100 cSt a 100 (C). En la segunda etapa se lleva a cabo una hidrogenación en presencia de catalizadores metálicos (Ni o Pd). Las PAO se purifican por destilación. Estos lubricantes no son aptos en aplicaciones a altas temperaturas y, su resistencia al fuego es menor que la de los esteres.

Propiedades de polialfaolefinas (%S=0)

 

Los poliisobutenos son polímeros de alto Pm (270 a 6000 umas) que proceden de la polimerización de 1-buteno, 2-buteno e isobuteno procedentes de los procesos de craqueo al vapor de fracciones pesadas del petróleo. Se obtienen por polimerización catiónica con ácidos de Lewis como catalizadores. Controlando las condiciones experimentales se obtienen polímeros de diferente longitud de cadena. Los polibutenos de diferentes Pm pueden mezclarse para suministrar viscosidades adecuadas. Se pueden sintetizar polibutenos desde 1 a 45.000 cSt a 100 (C correspondientes a un Pm entre 180 a 5800. Se usan en compresores de etileno y en engranajes de automoción.

 

Las ventajas de los polibutenos se deben a:

• Se presentan en distintos grados viscosímetros (véase nota al pie 5).
• Buen comportamiento anticorrosivo
• No son tóxicos
• Se queman sin producir residuos
• Excelentes propiedades de lubricación
• Son miscibles con aceites minerales y con hidrocarburos sintéticos

Sus desventajas:

• Moderada estabilidad a la oxidación
• Alta volatilidad
• Moderado comportamiento en el flujo a baja temperatura
• Baja biodegradabilidad

Propiedades de poliisobutenos

 

6.3.- Polioxietilenos

Se obtienen por polimerización de óxido de etileno y óxido de propeno con alcoholes o agua. Comercialmente se utilizan polímeros de dos tipos:

• Homopolímeros de óxidos de propeno que son insolubles en agua y tienen una solubilidad limitada en aceite.


 

• Copolímeros de óxidos de etileno y óxidos de propeno que son solubles en agua.


 

Se fabrican poliglicoles con rangos de viscosidad desde 3cSt a 40 ºC hasta 100.000 cSt a la misma temperatura dependiendo de la longitud de la cadena polimérica.

 

Los polioxietilenos se usan en sistemas hidráulicos resistentes al fuego, compresores y engranajes industriales.

7.- Aditivos

Los aditivos son productos químicos que intervienen en la formulación de un lubricante para mejorar o reforzar sus propiedades. Gracias a los aditivos los aceites lubricantes han adquirido las propiedades con los que les conocemos actualmente.

Hay cuatro grandes compañías que dominan el mercado de los aditivos: Infineum, Lubrizol, Oronite (Chevron) y Ethyl. La proporción de aditivos incorporados a una base lubricante ha aumentado en los últimos años alcanzando una tasa en torno al 25-30% y el resto, hasta el 100%, es el aceite base (70-75%).

Los aditivos cumplen dos finalidades:

1. Proteger la superficie metálica y
2. Mejorar las propiedades del aceite base.

Los aditivos se clasifican atendiendo a la función que realizan en los siguientes tipos:

• Mejoradores del índice de viscosidad
• Depresores del punto de congelación (depresores del punto de flujo)
• Antioxidantes
• Inhibidores de la corrosión
• Dispersantes
• Agentes antiespumantes y
• Mejoradores de la lubricación

 

7.1.- Mejoradores del índice de viscosidad (5-12%)

Los mejoradores del IV son aditivos que mejoran la viscosidad del aceite base; permite al aceite tener una buena viscosidad en frío (facilitan el arranque reduciendo la temperatura de fluidez crítica a entre -15 y -45°C según los aceites) y suficiente viscosidad en caliente para garantizar correctamente la lubricación del motor y evitar el contacto de las partes en movimiento.

Para muchos usos, como son los lubricantes para maquinaria de automóviles o líquidos de transmisiones automáticas, se requieren bases con altos I.V. Para ello se añaden los mejoradores del I.V., que son polímeros de elevado peso molecular, poco solubles en la base lubricante y que se encuentran formando una suspensión coloidal en el aceite. Estos compuestos aumentan más la viscosidad a temperaturas elevadas que a temperaturas bajas. Se debe a que a bajas temperaturas las moléculas del polímero se encuentran enrolladas, como partículas coloidales, con poco efecto sobre la viscosidad. Al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad del polímero, y las moléculas se desenrollan aumentando por tanto la viscosidad y compensando la pérdida de viscosidad sufrida por el aceite lubricante con la T (mejora la relación viscosidad-temperatura). De esta forma se pueden alcanzar IV superiores a 180. Se consiguen así los aceites llamados multigrado. Se emplean copolímeros estireno-butadieno, etileno-propeno, isobuteno-metacrilato con Pm de 30000 a 200.000 umas.

 

El grupo alquilo de la cadena larga le confiere solubilidad en la base y contribuye a la no cristalinidad del polímero.

 

7.2.- Depresores del punto de congelación (o punto de flujo)

El punto de flujo es la temperatura por debajo de la cual los aceites dejan de fluir debido a la cristalización de los hidrocarburos de mayor Pm que forman una red entrecruzada de cristales.

Los depresores del punto de flujo actúan disminuyendo la Tf e impiden la formación de macrocristales. Hay dos tipos de sustancias que actúan en este sentido, los copolímeros de metacrilato que cocristalizan con las ceras y cambian su estructura cristalina, de manera que impiden la formación de cristales de gran tamaño (son los mismos que actúan como mejoradores del I.V.). Por otra parte los fenoles y naftalenos alquilados tienen el mismo efecto, pero actúan adsorbiendo lo cristales de cera cuando comienzan a aparecer, impidiendo su agrupamiento y favoreciendo que se mantengan en suspensión, así el aceite mantiene sus propiedades de flujo a menores temperaturas. Se utilizan en dosis muy bajas (0,01 a 0,3%) y pueden rebajar en 30 °C el punto de congelación.

 

7.3.- Antioxidantes (1-10%)

Los antioxidantes evitan la oxidación del aceite y la corrosión del motor.

La oxidación de un aceite genera productos insolubles que forman lacas y lodos que se depositan sobre los metales. También se producen ácidos que originan corrosión del metal. La oxidación se produce por adsorción del oxígeno del aire formándose peróxidos intermedios que dan lugar a radicales libres. Los antioxidantes reaccionan con los peróxidos evitando que el proceso de oxidación continúe.

 

Con los antioxidantes no sólo disminuye la oxidación del aceite base sino que se evita la formación de lodos y la corrosión de las piezas metálicas. Se utilizan compuestos que cambien fácilmente de estado de oxidación. Algunos ejemplos son los siguientes:

Ditiofosfatos de Zn y derivados (son los más eficaces):

 

Son los más usados para aplicaciones a T>93 ºC. Los grupos R1, R2 pueden ser restos alquilo o arilo. Para R= 2-etilhexil; Tdescompos. = 189 ºC. Para R= propil; Tdescompos. = 130 ºC. Son aptos para casi todas las bases. Estos ditiofosfatos también actúan como inhibidores de la corrosión y mejoradores de la lubricación.

Compuestos fenólicos: 2,6-ditbutil-p-cresol

 

Esteres de azufre: utilizados en vehículos de gasolina

 

Aminas aromáticas como la α-naftilamina

 

7.4.- Inhibidores de la corrosión

Los inhibidores de la corrosión impiden que los ácidos, formados en los procesos de oxidación, ataquen a la superficie metálica. Actúan fijándose a las partículas coloidales resultantes de los procesos de oxidación aumentando la solubilidad de estas y por tanto impidiendo que se depositen y formen agregados de mayor tamaño. Además se fijan a la superficie metálica evitando el contacto de esta con sustancias corrosivas. Son especialmente útiles en aplicaciones en las que se trabaja a bajas temperaturas. Se emplean, fenoles etoxilados y fosfatos de aminas grasas entre otros.

 

7.5.- Dispersantes-Detergentes (5-15%)

Los detergentes evitan la formación de depósitos o barnices en las partes más calientes del motor y los dispersantes mantienen en suspensión las impurezas sólidas formadas durante el funcionamiento del motor (lodos, gomas, hollines).

En una máquina de combustión interna los materiales extraños tienden a contaminar el aceite. El agua, el combustible parcialmente quemado y los materiales carbonosos pasan por los anillos de los pistones hasta el carter. El S que contienen los combustibles se transforma en ác. sulfúrico. El mismo aceite lubricante forma depósitos a altas temperaturas. Todos estos materiales forman emulsiones viscosas o lodos que, si no se consigue mantenerlos en suspensión, se depositan sobre las superficies frías o bien reaccionan formando depósitos duros denominados "barnices". El propósito de un detergente-dispersante es evitar la formación de estos "barnices". Los dispersantes actúan adsorbiendo las partículas insolubles y previenen su crecimiento impidiendo la aparición de partículas en suspensión.

 

Se emplean tensoactivos no iónicos, fundamentalmente polímeros con grupos polares como la poliisobutenilsuccinimida. Estos compuestos mantienen las impurezas en dispersión evitando su reagrupamiento. Los PIB (M=100-2000 umas) se hacen reaccionar con anhídrido maleico y etiléndiamina.

 

También se emplean alquilbencenosulfonatos de calcio y alquilfenatos de calcio que neutralizan lo ácidos carboxílicos procedentes de la combustión (efecto de limpieza). Se forman los correspondientes carboxilatos de calcio que forman micelas estables con el tensoactivo.

 

7.6.- Agentes antiespumantes:

Los aceites lubricantes tienen valores bajos de tensión superficial, lo que da lugar a la formación de espumas (dispersiones de un gas en un líquido que se estabilizan por una película de líquido entre burbujas). La espuma puede evitar que el aceite llegue a los lugares apropiados y, en general, tiende a producir derrames y pérdidas de aceite. Algunos antiespumantes actúan adhiriéndose a la burbuja y creando un punto débil. Las burbujas coalescen en otras más grandes y se elevan a la superficie reventando. Otros antiespumantes previenen la formación de estas burbujas de aire interponiéndose en la interfase entre el aceite y el aire. Los más usadas son polidimetilsiloxanos y derivados acetilénicos.

 

7.7.- Mejoradores de la lubricación (aditivos antifricción; 5-12%)

Estos aditivos evitan el desgaste de dos superficies metálicas en contacto, disminuyendo las fuerzas de fricción y aumentando la vida del motor.

En condiciones extremas de carga y velocidad, las bases lubricantes pueden no ser capaces de formar capas lo bastante fuerte para evitar el contacto entre las dos superficies metálicas. Los agentes que reducen la fricción son agentes polares como las aminas grasas. Forman una capa monomolecular adsorbida sobre la superficie metálica quedando el extremo polar unido al metal y el graso al aceite.

 

El alquilditiofosfato de Zn y el ditiofosfomolibdato también son eficaces para este fin y se cree que actúa reaccionando con la superficie del metal en los puntos de contacto, originando una interfase más fusible que el propio metal (películas que tienen una fuerza cortante menor).

 

Campos de aplicación de las bases sintéticas