Download - Aditivos en El Lubricante
Aditivos
Presentacion de Aditivos basada en presentacion cortesia de Lubrizol Corp.
Aditivos para lubricantes
Un aditivo es un material que añade o mejora una propiedad deseable en un lubricante
Funciones Funciones
• Hacen que el aceite funcione• Permiten el ajuste de los aceites basicos
para cualquier aplicacion• Cumplen con 2 Funciones Criticas:
– Minimizan los procesos destructivos– Confieren propiedades beneficiosas
• Hacen que el aceite funcione• Permiten el ajuste de los aceites basicos
para cualquier aplicacion• Cumplen con 2 Funciones Criticas:
– Minimizan los procesos destructivos– Confieren propiedades beneficiosas
Funciones del Lubricante
• Transferencia de calor
• Control de Contaminantes
• Control de desgaste y Friccion
Aceite basico70 - 95%
Mejoradores de Punto de Fluidez0 - 2%
Mejorador de Viscosidad0 - 15%
Paquete de aditivos2 - 30%
Composicion tipica de un aceite
Aditivos y sus Funciones
• Dispersantes - Suspension de Productos de Oxidacion (Deposit Precursors) y lodos. Mantiene lamaquina limpia
• Detergente - Principalmente neutraliza los productos acidos de la oxidacion del combustible, Aceite e Impurezas. Tambien actua como agente limpiador y de suspension e inhidor de herrumbre
• Inhibidores de Oxidacion - Disminuyen la velocidad de oxidacion, controlando el aumento de viscosidad
• Modificadores de Friccion - Aumentan la durabilidad de la pelicula de aceite, disminuyen la friccion por tanto dan economia de combustible
• EP/Antidesgaste - Minimizan desgaste creando una pelicula quimica en als areas de contacto
Aditivos y sus Funciones
• Emulsificadores - Permiten la mezcla con agua
• Demulsificadores - Facilitan la separacion del agua del lubricante contaminado
• Depresores de Punto de Fluidez - Disminuyen la temperatura a la cual el aceite fluye.
• Inhibidor de Espuma - Minimizan la formacion de espuma
Aditivos y sus Funciones
• Inhibidores de Herrumbre y Corrosion, mantienen una barrera entre componentes quimicos activos y los metales
• Mejoradores de Viscosidad, aumentan la viscosidad del aceite en temperaturas altas
Concentraciones tipicas
PCMO
HDDO
ATF
Aceites de engranes y transmision
Fluidos Hidraulicos de Tractores
Aceites hidraulicos Industriales
Aceite de Turbina
Grasas
Aplicacion SAE GradeAditivo
(%)Mejorador de Viscosidad (%)
MonogradoMultigrado
MonogradoMultigrado
Multigrado
MonogradoMultigrado
MonogradoMultigrado
MonogradoMultigrado
Monogrado
--
6 -146 -14
12 -1812 -19
6 -12
5 -125 -12
6 - 96 - 9
0.5 -1.50.5 -1.5
0.5 -1.5
2 - 6
--2-9
--6-12
3-14
--25 - 35
--4 - 8
--2 - 12
--
Contiene espesador
Contaminantes vienen de:
• Soplado (Principal)
• Degradacion de aceite (Menor)
Principales Contaminantes
• Combustible sin quemar
• Acidos Inorganicos (H2SO4, HNO3)
• Compuestos Organicos Polares
- Combustible quemado parcialmente
- Productos de degradacion del aceite y combustibles
Formacion de Depositos en Motores de Gasolina
Combustion Parcial
Monomeros Oxigenados Nitrosos
Productos Insolubles en el Aceite
Barnices Lodos
NOx
Carbon
SolidosAguaCalor
Representacion General de una molecula tipica de aditivo
Parte Polar Group Activo en la superficie Contiene Oxigeno, Nitrogeno, Azufre, o Fosforo
Parte No PolarEl grupo Oleofilico consiste en una cadena de Hidrocarburo
Rol del Dispersante en el lubricante de Motor
• Mantiene la suciedad y sus precursores en solucion manteniendo la limpieza
• Modifica el hollin - Minimiza el aumento de viscosidad debido al aumento de hollin
• Debe ser estable termicamente para no contribuir con la formacion de suciedad
Funcion del Dispersante
Funciona estabilizando las dispersiones coloidal y previniendo su aglomeracion evitando la suciedad.
Crecimiento de Particulas en la Secuencia VE
60 Horas
Concentracion de Dispersante
1.0x% 2.3x% 5.0x%
Dispersantes
Dispersantes
Mantienen las partes limpias
Aceptable Inaceptable
PIB*
Dispersante en General
* PIB = Polisobutileno** In Succinimide Dispersants
*** In Mannich Dispersants
Parte soluble Grupo Polar
Poli-Aminas/Alcohol
Anhidrido Maleico**o
Fenol***
Enlace
DispersantesDispersantes
• Mantienen lodos/sedimentos formados durante la operación en suspensión
• Evitan el bloqueo de filtros y galerías de aceites
• Principalmente hidrocarburos polares de gran longitud
• Niveles típicos 3 a 5%
• Mantienen lodos/sedimentos formados durante la operación en suspensión
• Evitan el bloqueo de filtros y galerías de aceites
• Principalmente hidrocarburos polares de gran longitud
• Niveles típicos 3 a 5%
Detergentes
• Solubilizando los componentes Polares
• Neutralizando los Acidos
• Capacidad Antioxidante (Algunos)
Funcionan:
Tipos de Detergentes
• Sulfonatos
• Fenatos
• Carboxilatos
• Salicilatos
• Tiofosfonatos
Detergents
• Mantienen las partes del motor limpias
• Contienen metales que producen cenizas
- Bario
- Calcio
- Magnesio
- Sodio
Sulfonatos Detergentes
Sistema
Estructura
Aplicacion Lavanderia Lubricantes
Peso Molecular
SO3Na
C12H24
347 1024
Acuoso Hidrocarbon
SO3Ca1/2
C24H48
Estructura del Detergente
Neutral Calcium Sulfonate
Basic Sulfonate Inverse Micelle Structure - Size: 100-150A°
DetergentesDetergentes
• Inhiben los depósitos a altas temperaturas tales como carbones en las ranuras, barnices/lacas en pistones
• Neutralizan ácidos• Se adhieren a insolubles evitando su
crecimiento• Ba, Ca, Mg Sulfonatos, Fenatos, Fosfonatos• Niveles típicos 1 a 2%
• Inhiben los depósitos a altas temperaturas tales como carbones en las ranuras, barnices/lacas en pistones
• Neutralizan ácidos• Se adhieren a insolubles evitando su
crecimiento• Ba, Ca, Mg Sulfonatos, Fenatos, Fosfonatos• Niveles típicos 1 a 2%
Descomposicion de LubricantesDescomposicion de Lubricantes
Los Antioxidantes Previenen el espesamiento prematuro
Los Antioxidantes Previenen el espesamiento prematuro
The Plain Dealer, Feb. 2002The Plain Dealer, Feb. 2002
Ejemplos de Antioxidantes
• Compuestos de Azufre
• Fenoles
• Compuestos Fosforosos
• Ditiofosfatos de Zinc
• Dithiocarbamates
• Compuestos Aromaticos de Nitrogeno
Anti-oxidantesAnti-oxidantes
• Inhiben el proceso de oxidación • Actúan contra los iniciadores de la
oxidación• Aminas aromáticas, fenoles,
desactivadores de metales• Niveles típicos 0.5 a 1.5%
• Inhiben el proceso de oxidación • Actúan contra los iniciadores de la
oxidación• Aminas aromáticas, fenoles,
desactivadores de metales• Niveles típicos 0.5 a 1.5%
Agente Antidesgaste
• Ditiofosfatos de Zinc
- Alkyl, Aryl
- Primario, Secundario
• Dithiocarbamates
• Compuestos de Azufre
• Compuestos Fosforosos
• Compuestos de Boro
Interacciones con Superficies Metalicas
RO
RO
P
S
S
SRO
RO
P
Zn
S
Fe O
O Fe
Fe O
O Fe
Fe O
O Fe
Fe O
O Fe
Fe O
O Fe
Fe O
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
OR
P
O
P
RO
S
S
S
S
Zn
Zn
Adsorption
-Olefin
Polymer Feor
Fe2O3
Fe
EP FilmContainingSulfur andPhosphorusCompounds
Reaccion
RS
Desgaste Adhesivo
Asperezas Superficiales
Residuos Movimiento
Superficies Deslizantes
Movimiento
Adhesion producida por la soldadura en friode las superficies
Rotura de la soldadura pordeslizamiento.
Anti-desgasteAnti-desgaste
• Activados por temperatura• Forman películas duras en los metales• Tipos medianos y EP• Principalmente compuestos de S, Cl, P,
ZDDP
• Activados por temperatura• Forman películas duras en los metales• Tipos medianos y EP• Principalmente compuestos de S, Cl, P,
ZDDP
Inhibidores de Corrosion
• Ferrosos: Alkyl Aminas
• No-Ferrosos: S-N Heterocycles
Inhibidores de Herrumbre y Corrosion
• Neutralizadores de Acido
• Formadores de peliculas
Inhibidores de CorrosionInhibidores de Corrosion
• Compuestos con atracción polar a los metales
• Evitan el contacto del agua con las superficies metálicas
• Succino-aminas, sulfonatos alcalinos• Niveles típicos bajos 0.05 a 0.15%
• Compuestos con atracción polar a los metales
• Evitan el contacto del agua con las superficies metálicas
• Succino-aminas, sulfonatos alcalinos• Niveles típicos bajos 0.05 a 0.15%
• Polimero A Molecula grande hecha por repeticion de unidades quimicas pequeñas
• Repeticion Lineal (cadenas)• Repeticion Puede ser en ramas
• Monomero Unidad quimica repetitiva en un polimero
Numero de unidades quimicas repetidas
• Peso Peso Molecular de el Monomero x DP(eg. Styrene MW = 104)Si DP = 1000 entonces el PM del Polestirenoes 104,000)
Polimerizacion(DP)
Molecular
Grado de
Propiedades de los Multigrados
Ventajas
• Se eliminan cambios por estaciones
• Arranque facil + Reduucion de desgaste
• Bombeabilidad asegurada en climas frios
• Reduccion de consumo de aceite
• Reduccion de consumo de combustible
• Mejor lubricacion en cojinetes
• Mejora la limpieza
Efect de la Temperatura en la ViscosidadIndice de Viscosidad (VI)
Referencia (VI = 0)
Referencial (VI = 100)
Aceite a considerar
0
20
40
60
80
100
IND
ICE
DE
VV
ISC
OS
IDA
DL
U
H
VI = L - U
L - HX 100
• Mide la variacion de la Viscosidad con la Temperatura
• Mayor VI Indica menor cambio de Viscosidad con la Temperatura
40 °C 100 °C
Volumen Efectivo: Volumen Hidrodinamico =
Volumen (Polimero) + Volumen (Aceite asociado)
Temperatura
SolubilidadMala
Baja
Buena
Alta
Molecula del Polimero
Aceite asociadocon el Polimero
Mecanismo de los Mejoradores de Viscosidad
La contribucion del polimero a la viscosidad disminuye a bajas temperaturas
Peso Molecular.
Espesamiento
Peso Molecular versus Espesamiento
Peso Molecular
Shear Stability
Peso Molecular versus Estabilidad al corte
Quimica de los Modificadores deViscosidad
• Polyisobutylene (PIB)
• Polymethacrylate (PMA)
• Olefin Copolymer (OCP)
• OCP - Graft - PMA
• Styrene - Ester (SMA Ester)
• Styrene - Butadiene
• Styrene - Isoprene
Shear Stability IndexShear Stability Index
Viscosidaddel Basico
Espesamientodel polimero
Perdida deViscosidad
Viscosidad
Aceite Nuevo Aceite Usado
SSI=Perdida de Visc.
Espesamiento delPolimero
X 100
Mejoradores de Indice de ViscosidadMejoradores de Indice de Viscosidad
• Cadenas largas, alto peso molecular• Usado en varios tipos de aceite• Polímeros, PMA, OCP, HSD• Algunos incluyen dispersantes y/o PPD• Esfuerzos de corte• Niveles típicos 5 a 12%
• Cadenas largas, alto peso molecular• Usado en varios tipos de aceite• Polímeros, PMA, OCP, HSD• Algunos incluyen dispersantes y/o PPD• Esfuerzos de corte• Niveles típicos 5 a 12%
Mejoradores de Punto de Fluidez
Porque
• Ceras se precipitan a bajas temperaturas formando cristales entrelazados.
• Los aceites ligeros forman cristales suaves grandes Los pesados (Bright Stocks) forman ceras microcristalinas duras
Metodos• Cambiando la morfologia de la Co-cristalizacionde las ceras
• Previniendo los interlazamientos
• Promoviendo la formacion de particulas, mas pequeñas redondeadas, libres
Mejoradores de Punto de Fluidez
Sin PPD Con PPD
Morfologia de los cristales de Cera
Mejoradores de Punto de Fluidez
La forma de la curva es unica para cada combinacion PPD/Aceite Basico
Curvas tipicas de Punto de Fluidez
% wt PPD
Temperatura dePour Point
Paraffin-Polymer Interaction
Polymer-Polymer Interaction
8-8-00
Mejoradores de Punto de Fluidez
Tipos de Quimica
• Polyalkylmethacrylate
• Styrene Ester
• Poly(vinyl acetate - alkylfumarate)
• Alkylene-coupled Naphthalene
• Coupled Alkylphenols
• Poly(ethylene/vinyl acetate) (EVA)
• Alkylphenyl Esters
Mejoradores de Punto de Fluidez
Mejoradores de Punto de FluidezMejoradores de Punto de Fluidez
• Polímeros, cadenas largas, alto peso molecular
• Inhiben la formación de cristales de cera• Hasta 30°C de disminución• Niveles típicos 0.1 a 1%
• Polímeros, cadenas largas, alto peso molecular
• Inhiben la formación de cristales de cera• Hasta 30°C de disminución• Niveles típicos 0.1 a 1%
Antiespumantes o Inhibidores de Espuma
• Previenen que el aire sea atrapado en el aceite
• Polimeros con alto peso molecular y mala solubilidad en los aceites formulados– Siliconas (tipicos para motor)
– Polimeros Organicos Polares
• Atraidos hacia la superficie de las burbujas– Reducen la Tension Superficial
– Rompen la burbuja
• Usados entre 100 - 300 PPM en el producto final
• Previenen que el aire sea atrapado en el aceite
• Polimeros con alto peso molecular y mala solubilidad en los aceites formulados– Siliconas (tipicos para motor)
– Polimeros Organicos Polares
• Atraidos hacia la superficie de las burbujas– Reducen la Tension Superficial
– Rompen la burbuja
• Usados entre 100 - 300 PPM en el producto final
Foam Inhibitor Activity
Tipos PrincipalesTipos Principales
• Mejoradores de Indice de Viscosidad
• Detergentes
• Dispersantes
• Depresores de punto de fluidez
• Anti-oxidantes
• Anti-espumantes
• Anti-herrumbre
• Anti-desgaste
• Mejoradores de Indice de Viscosidad
• Detergentes
• Dispersantes
• Depresores de punto de fluidez
• Anti-oxidantes
• Anti-espumantes
• Anti-herrumbre
• Anti-desgaste
CalidadCalidad
• Diferente Estabilidad• Diferente Corte• Diferentes tecnologias• Diferente actuacion con el ambiente
• Diferente Estabilidad• Diferente Corte• Diferentes tecnologias• Diferente actuacion con el ambiente
Aditivos Principales
Sulfonato de Calcio(detergente)
Ditiofhosfato de Zinc (ZDTP)(anti desgaste / anti oxidante)
H
Fenol Bloqueado(anti oxidante)
H
H
H2
Mono- Succinamida(dispersante)
Ditiofosfato de Molibdeno(anti desgaste /modificador de friccion)
Oxigeno
Sulfuro
Calcio
Carbon
Cadenas de Hidrocarburos (atomo H omitidos para claridad)
Zinc
Fosforo
Nitrogeno
Molibdeno
H
Acidos Grasos Sulfurizados(modificador de friccion)
Castrol ha desarrollado tecnología propia de aditivos, ha trabajado
en investigación, desarrollando un paquete para aceites de motor,
que contiene mejorador de indice de viscosidad y ademas posee
características dispersantes.
Llamado SUPER DISPERSANTE OLEFINCOPOLIMERO “SUPER DOCP”
Ingeniería Líquida Castrol ...
CH2
CH
N
HC CH
N CH
N
NUno de los componentes pincipales
del aditivo es obtenido por la reacción
de polimerización de un compuesto
llamado Vinil Imidazole
Disminución de los dispersantes comerciales, por lo tanto
mejora en las caracteristicas de viscosidad a bajas temperaturas,
mejor CCS
Disminución de la volatilidad del producto final por que permite
el uso de bases más pesadas
Mejores cualidades como dispersante, el nitrogeno es
extremadamente polar lo cual mantiene las particulas contaminates
en suspensión
Ventajas de la tecnología Castrol ...
Aditivos – De donde vienen?
Puntos de SuministroPuntos de Suministro
• Internacionales– Infineum, Oronite, Lubrizol, Ethyl, otros
• Castrol– Port Allen, Downers Grove, terceros
• Internacionales– Infineum, Oronite, Lubrizol, Ethyl, otros
• Castrol– Port Allen, Downers Grove, terceros
DI PCMO Tipico
•53.0%
•Ashless Disp
•27.0%
•Detergency
•12.0%
•ZDDP •Antioxidant
•5.0%•3.0%
•Others
DI HDDO Tipico
•37.0%
•Ashless Disp
•34.0%
•Detergency
•12.0%
•ZDDP
•12.0%
•Antioxidant
•5.0%
•Others
•Comparacion de ambos paquetes
•0 •10 •20 •30 •40 •50 •60
•Dispersante
•Gasolina
•Diesel
•Detergente•ZDDP•Antioxidante•Otros