Nelson Chirinos 03 – 35772 Enrique Luk 04 – 37197 Bases Lubricantes Nelson Chirinos 03 – 35772 Enrique Luk 04 – 37197

Agenda Lubricantes Bases Lubricantes Desasfaltado. Características Principales Aspectos Generales de los Lubricantes Clasificación Función Bases Lubricantes Usos Procesos de Fabricación de Bases Lubricantes Desasfaltado. Extracción de Aromáticos. Desparafinado. Tratamiento de acabado de lubricantes Hidrotratamiento. Tratamiento con tierras decolorantes. Tratamiento con ácidos

Agenda Aditivos Mercado Bibliografía Retardar la Degradación del Lubricante Mejoradores de las cualidades físicas Mercado Bibliografía

Lubricantes Bases + Aditivos ¿Qué es un lubricante? Un lubricante es una sustancia que se interpone entre dos superficies (una de las cuales o ambas se encuentran en movimiento), a fin de disminuir la fricción y el desgaste. Los aceites lubricantes en general están conformados por una Base más Aditivos. Lubricantes Bases + Aditivos

Lubricantes

Características Principales Viscosidad Indice de Viscosidad Punto de Fluidez Cenizas Sulfatadas Punto de Inflamación y Fuego Indice de Neutralización y de Alquitrán y de Alquinatrizacion Emulsionabilidad del Aceite Untuosidad

Características Principales Viscosidad Indice de Viscosidad -Resistencia de un fluido a fluir. -Depende de la presión y temperatura y se define como el cociente resultante de la división de la tensión de cizallamiento ( ) por el gradiente de velocidad (D). μ= / D - El grado de viscosidad se clasifica mediante el grado SAE. - El índice de viscosidad (IV)es un método que adjudica un valor numérico al cambio de la viscosidad de temperatura. - Un alto IV indica un rango bajo de viscosidad con cambios de temperatura y un bajo índice de viscosidad indica un alto rango de cambio de viscosidad con la temperatura. En otras palabras, a medida que la temperatura aumenta un aceite de alto IV se adelgazará menos, y por consiguiente, tendrá una viscosidad mayor que el aceite de bajo IV a temperaturas altas.

Características Principales Untuosidad Punto de Fluidez - Es la capacidad del lubricante de llegar a formar una película de adherencia y espesor entre dos superficies deslizantes, quedando suprimido el rozamiento entre ellas. - Esta propiedad se analiza de diferentes maneras; mediante el estudio de la tensión superficial, la capilaridad, los ángulos límites, las mediciones de absorción y de adhesión, etc. Es la mínima temperatura a la cual el aceite fluye sin ser perturbado bajo la condición específica de la prueba. Los aceites contienen ceras disueltas que cuando son enfriados se separan y forman cristales que se encadenan formando una estructura rígida atrapando al aceite entre la red. Cuando la estructura de la cera esta lo suficientemente completa el aceite no fluye bajo las condiciones de la prueba.

Características Principales Cenizas Sulfatadas Punto de Inflamación y Fuego - El residuo en porcentaje que permanece una vez quemada una muestra de aceite. - Con aceites usados, un incremento de cenizas sulfatadas usualmente indica la presencia de contaminantes tales como polvo, suciedad, partículas de desgaste y posiblemente contaminantes. El punto de inflamación es la temperatura a la cual el aceite despide suficientes vapores que se inflaman cuando una llama abierta es aplicable. El punto de inflamación de aceites nuevos varia con viscosidad. Los aceites de alta viscosidad tienen altos puntos de inflamación. Estos puntos están también afectados por el tipo de crudo. Aceites nafténicos tienen menores puntos de inflamación que aceites parafínicos de viscosidad similar.

Características Principales Indice de Neutralización y de Alquitrán y de Alquinatrización Emulsionabilidad del Aceite - El IN de un lubricante es la cantidad en miligramos de hidróxido de potasio necesarios para neutralizar el ácido libre contenido en gramo de aceite a la temperatura ambiente. - El IS indica la cantidad en miligramos de hidróxido de potasio necesarios para la saturación de los ácidos libres y combinados obtenidos en un gramo de aceite, es decir para la neutralización de los ácidos y la saturación de los ésteres. - Una de las propiedades más importantes de los lubricantes para cilindros y turbinas a vapor, es la de su tendencia a formar emulsiones o mezclas intensas y duraderas con el agua.

Aspectos Generales de los Lubricantes Las bases lubricantes se clasifican por su: Composición. Calidad. Grado de viscosidad. Funciones: Enfriar y evacuar el calor. Reducir el desgaste. Reducir la fricción. Limpiar los componentes y reducir depósitos duros. Sellar el espacio entre los componentes. Aislar contaminantes. Mejorar la eficiencia de operación. Minimizar la herrumbre y la corrosión que puede ocasionar el agua y los ácidos residuales.

Aspectos Generales de los Lubricantes Según la composición pueden ser: Minerales: derivados del petróleo. Obtenida de: Destilación a presión atmosférica Destilación al vacío: residuo > 350 °C Refinación con furfural (extracción de hidrocarburos que no lubrican) Desparafinado Hidrotratamiento catalítico Las bases "Hydrocracked” también son denominadas como bases minerales "No Convencionales". Comparados con aceites minerales clásicos que son Monogrado, los aceites "Hydrocracked", ofrecen grandes ventajas, ya que son Multigrado y mucho más resistentes a la oxidación. Es un excelente producto para producir aceites de alta calidad con un costo reducido.

Aspectos Generales de los Lubricantes Sintéticas: síntesis químicas. Están dentro de las familias de los: PAO: "Poly Alpha Olefines“ (oligomeros de olefinas) Esteres orgánicos y sintéticos. Esteres fosfóricos y polioxietilenos. Ventajas: menor Tf, volatilidad, toxicidad, mayor estabilidad a la oxidación, índice de viscosidad, lubricidad, biodegradable, combustión limpia, resistencia al fuego. Regeneradas a partir de aceites rehusadas. Naturales: aceite de colza, girasol. Aplicaciones de las bases sintéticas. Tipos Aplicación Principal Oligomeros de olefina (PAOs) Automotriz e Industrial Ésteres orgánicos Aviación y Automotriz Ésteres fosfóricos Industrial

Aspectos Generales de los Lubricantes Base Mineral   Hidrocrack P.A.O. Éster Propiedades Viscosidad Monogrado Multigrado Índice de viscosidad Bajo 100 Bueno 120-150 Muy Bueno 130-160 Punto de congelación Débil -10/-15 -15/-25 Excelente -40/-60 Resistencia a la oxidación Buena Muy buena Volatilidad Media Untuosidad No Sí Biodegradabilidad

Bases Lubricantes Las bases lubricantes minerales son producidas mediante tratamientos de fracciones de petróleo obtenidas de la destilación al vacío de crudos seleccionados.

Bases Lubricantes Dependiendo de la naturaleza química del crudo del cual proceden, se clasifican en bases parafínicas y bases nafténicas. Su rango de destilación está comprendido normalmente entre 350 y 650 °C. Para las bases lubricantes nafténicas, incluye hidrotratamiento. Estos productos presentan características muy apropiadas para la fabricación de aceites lubricantes de óptima calidad. En el caso de las bases lubricantes parafínicas su producción incluyen extracción y desparafinado con solventes e hidrotratamiento.

Bases Lubricantes Usos La principal aplicación de las bases lubricantes es la manufactura de aceites lubricantes tanto para uso en automotores (aceite tipo carter) como para usos en la industria. Las bases parafínicas son preferidas para la fabricación de aceites de alto índice de viscosidad, mientras que las bases nafténicas se utilizan referentemente en la elaboración de lubricantes para bajas temperaturas y con mayor fluidez. También se usan como materia prima para la fabricación de tintas, vaselinas o como agentes ablandadores del fique o agave. 

Proceso Fabricación de Bases Lubricantes AROMATICOS CRUDO ACEITES CON ALTO I.V. GASOLEOS PESADOS EXTRACCION DE AROMATICOS DESPARAFINADO LIVIANO ACABADO Y ADITIVOS ACABADO MEDIANO PESADO RESIDUO ATMOSFERICO PARAFINAS CERAS ACEITES LUBRICANTES DESAFALTADO RESIDUO VACIO ASFALTO

Desasfaltado OBJETIVO: Retirar asfalto y mejorar la calidad del residuo largo para su posterior conversión o utilización como lubricante PRINCIPIO: Poner en contacto un solvente parafínico (C3 – C5) con el hidrocarburo a fin de desestabilizar las micelas de asfáltenos y precipitarlos CONDICIONES OPERATORIAS: Temperatura : 100 – 170ºC (Depende del solvente) Solvente/Carga : 5/1 a 2/1 en peso Presión : 300 – 600 psig (Depende del solvente) Solvente : C3 – C4 – C5

Desasfaltado

Desasfaltado Condiciones de operación para el desasfaltado en función del solvente empleado Condiciones Propano Butano Pentano Rango de Destilación (°C) 60-90 100-130 170-210 Rango de Presión (Mpa) 3.5-4.5 4-5 Relación de Solvente (Vol) 6-9 4-7 3-5

Desasfaltado

Proceso Fabricación de Bases Lubricantes AROMATICOS CRUDO ACEITES CON ALTO I.V. GASOLEOS PESADOS EXTRACCION DE AROMATICOS DESPARAFINADO LIVIANO ACABADO Y ADITIVOS ACABADO MEDIANO PESADO RESIDUO ATMOSFERICO PARAFINAS CERAS ACEITES LUBRICANTES DESAFALTADO RESIDUO VACIO ASFALTO

Extracción de Aromáticos OBJETIVO: Reducir el contenido de aromáticos presentes en el residuo largo a ser utilizado como base lubricante. PRINCIPIO: extracción líquido-líquido con solvente. CONDICIONES OPERATORIAS: Presiones entre 5-7 atm. SOLVENTES: Furfural, fenol ó nitrobenceno. Caracteristicas: SELECTIVIDAD: Alto coeficiente de reparto entre los aromáticos y el solvente PODER SOLUBILIZANTE: Proporción de solvente necesario para lograr la extracción manteniendo el refinado igual TEMPERATURA: Modifica la solubilidad mutua. Altera el diagrama de fases.

Extracción de Aromáticos REFINADO D DESPOJADOR VAPOR S HUMEDO S CARGA SECADO DEL SOLVENTE S HUMEDO DESTILACION DESPOJADOR S + A EXTRACTO A + POCO S VAPOR D: DILUYENTE S: SOLVENTE EXTRACTOR A: SOLUTO AROMATICO A

Proceso Fabricación de Bases Lubricantes AROMATICOS CRUDO ACEITES CON ALTO I.V. GASOLEOS PESADOS EXTRACCION DE AROMATICOS DESPARAFINADO LIVIANO ACABADO Y ADITIVOS ACABADO MEDIANO PESADO RESIDUO ATMOSFERICO PARAFINAS CERAS ACEITES LUBRICANTES DESAFALTADO RESIDUO VACIO ASFALTO

Desparafinado AGENTE EXTRACTANTE: Sistema de solvente – antisolvente: bisolvente : tolueno-metiletilcetona (T-MEK) . Se emplea una mezcla de 20 a 30 % de bisolvente. La planta de desparafinado involucra dos tipos de operación: Refrigeración por compresión y expansión de amoníaco Manejo de bisolvente en atmósfera inerte de N2 ó CO2. Adicionalmente se realiza una extracción de n-alcanos en tamices de úrea ó zeolitas

Desparafinado ACEITE BISOLVENTE DILUCION 40 °C ENFRIAMIENTO -20 °C PARAFINAS SOLIDAS ACEITE SOLVENTE FILTRADO FILTRACION RECUPERACION DE SOLVENTE RECLISTALIZACION 0 °C PARAFINAS CERAS SOLVENTES ACEITE DESPARAFINADO FILTRACION ACEITE CERO SOLVENTE RECUPERACION DE SOLVENTE RECUPERACION DEL SOLVENTE PARAFINAS CERAS ACEITE CERO

Tratamiento de Acabado de Lubricantes HIDROTRATAMIENTO: Complejo proceso de hidrogenación catalítica a T > 400 °C.  Este moderno sistema obtiene unos excelentes resultados en la mejora de viscosidad de las bases minerales. Para ello se utiliza un catalizador Co-Mo-Fe. TRATAMIENTO DESCOLORANTE CON TIERRA: Arcillas :aluminosilicatos naturales. Se adsorben los materiales que contienen heteroátomos que son los responsables del color. Las arcillas se lavan y se regeneran a temperaturas superiores a los 500ºC. TRATAMIENTO ÁCIDO: Se aplica a aceites no tratados con solventes. Estos reaccionan con las sustancias coloreadas para formar ácidos sulfónicos separables por gravedad; luego se trata el aceite con tierra en presencia de álcali.

Tecnologías

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Aditivos Los aditivos son sustancias químicas que se añaden en pequeñas cantidades a los aceites lubricantes para proporcionarles o incrementarles propiedades, o para suprimir o reducir otras que le son perjudiciales.

Aditivos Aditivos Destinados a Retardar la Degradación del Lubricante. Aditivos Detergentes-Dispersantes evita que el mecanismo lubricado se contamine aun cuando el lubricante lo esté. Aditivos Anticorrosivos y antioxidantes proteger contra la corrosión a los materiales sensibles por una parte, y por otra para impedir las alteraciones internas que pueda sufrir el aceite por envejecimiento y oxidación. Aditivos Antidesgastes Agentes Alcalinos neutralizan los ácidos provenientes de la oxidación del aceite. Agentes Antiemulsificadores reducen la tensión interfacial de manera que el aceite puede dispersarse en agua.

-O-Si(Me)2-O-Si(Me)2-O-Si(Me)2-O- Aditivos Aditivos mejoradores de las cualidades físicas del aceite lubricante. Aditivos Mejoradores del Indice de Viscosidad actúan bien a bajas temperaturas. Mejoradores del Punto de Fluidez y congelación Aditivos Antiespumantes. cortar la formación de espumas los mas usados son polidimetilsiloxanos, hidrocarburos perfluorados y derivados acetilénicos. -O-Si(Me)2-O-Si(Me)2-O-Si(Me)2-O-

Aditivos Aditivos mejoradores de las cualidades físicas del aceite lubricante. Aditivos Mejoradores de la Oleosidad evita adherencia del aceite a las superficies metálicas de lubricar. Aditivos de Extrema Presión equipos mecánicos sometidos a muy altas presiones. Aditivos para Aumentar la Rigidez Dieléctrica proporcionar longevidad a los lubricantes usados para fines de lubricación y funcionamiento de los transformadores eléctricos.

Mercado

Bibliografía “Hydrocarbon Processing’s Refining Processes 2006 handbook”, Hydrocarbon Processing’, 2006, pag. 165-167. http://www.eis.uva.es/~organica/organica_industrial/material/Tema-14.pdf http://www.clarin.com/suplementos/automotores/2000/12/30/c-1134432.htm www.monografias.com/trabajos10/lubri/lubri.shtml www.ecopetrol.com.co/contenido.aspx?catID=222&conID=37383 www.repsol.com/es_es/productos_y_servicios/productos/especialidades/bases_lubricantes.aspx webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/josedel/materias/materias/petroleoii/FABRICACIONDEBASESLUBRICANTES.pdf html.rincondelvago.com/petroleo_17.html mesonpi.cat.cbpf.br/inovafis/ppt/PMartin.ppt http://marcossegura.info/Aditivos%20para%20lubricantes.htm http://www.es.total.com/es/eself.nsf/VS_OPM/E930D9465C9D42BCC1256EE500474ED0?OpenDocument http://www.e-industria.com/ar7/ar_%2589%25F2%25E6%252C%2505T%25E3z.htm http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/lubricantesfundamentos/default.asp