LUBRICANTES 1. PLANTAS LUBRICANTES BASICAS 1.1. VACIO I Con la destilación atmosférica se agota la posibilidad de separación de las distintas fracciones en condiciones de presión atmosférica, quedando en el residuo atmosférico componentes co mponentes que sólo pueden ser separados mediante una DESTILACION AL VACIO (condiciones de presión inferiores a la atmosférica). En la destilación al vacío, el residuo atmosférico procedente del corte de fondo de la estilación atmosférica (topping), se calienta hasta 400º C y se vaporiza parcialmente a presiones menores que la atmosférica. Para facilitar el proceso se inyecta vapor de agua recalentado. En la mayoría de los casos esta segunda destilación proporciona prop orciona uno o dos cortes, denominados gasoil de vacío, ligero y pesado, que se destinan a alimentación de las unidades de conversión.
1.2. VACIO II Para facilitar el proceso se inyecta vapor de agua recalentado. En la mayoría de los casos esta segunda destilación proporciona prop orciona uno o dos cortes, denominados gasoil de vacío, ligero y pesado, que se destinan a alimentación de las unidades de conversión.
1.3. VACIO I – II II
1.4. PDA La carga a la planta de PDA (Desasfaltización por Propano), ya ha sido calentada y destilada en dos oportunidades, una a presión atmosférica (topping) y otra a vacio (Vacio I), por lo que resulta técnicamente imposible volver a calentar y destilar sin producir descomposición térmica del material por su alto punto de ebullición. PDA es una operación de extracción con solventes, donde el solvente es el propano liquido, que separa por distinta solubilidad los materiales asfalticos, resinas e hidrocarburos de alto peso peso molecular del aceite.
En las condiciones del proceso, los aceites se disuelven en el propano y son luego separados destilando el propano (que destila a baja temperatura), mientras que los materiales pesados salen por el fondo de la torre extractora. Los cortes básicos de PDA sumados a los obtenidos por destilación en la torre de vacío, conforman los componentes de mezcla que en definitiva forman los lubricantes a fabricar por la refinería, debiendo ser refinados para lograr las especificaciones de calidad necesarias.
SOLVENTE PROPANO
REFINADO
2. PLANTAS LUBRICANTES DE RIFINACION 2.1. FEU Furfural, compuesto químico de origen vegetal. Tiene por objeto eliminar de los aceites los hidrocarburos aromáticos, formadores de resinas y lacas en los
motores.
Mejora el INDICE DE VISCOCIDAD (IV), que es una propiedad muy valorada en los aceites lubricantes. El IV, mide la variación de la viscosidad de un aceite con la temperatura. Furfural tiene carácter bencénico, que le da características de solvente selectivo de hidrocarburos aromáticos La OPERACIÓN industrial corresponde a una extracción liquido-liquido, donde el Furfural es el solvente selectivo más utilizado. El tratamiento con Furfural produce un importante aumento del IV del aceite (puede llegar a mas de 120). No obstante la siguiente etapa de refinación, desparafinado, producirá una disminución que obligara a un control de ambas operaciones en busca de un optimo. Aromáticos: ↓IV Parafínicos: ↑IV El control del IV en la unidad de Furfural se logra regulando la relación solvente /carga (Furfural/Aceite). Cuando la relación aumenta, aumenta la extracción de aromáticos y por ende el IV de aceite refinado, pero esto causa una disminución del rendimiento de la operación.
2.2. MEK-TOLUENO Los hidrocarburos parafínicos normales o poco ramificados, forman la familia de las parafinas de alto punto de congelación Estos compuestos le imparten al aceite alto punto de congelación o escurrimiento, debiendo ser eliminados para lograr las especificaciones que permitan un servicio adecuado en situación climática fría. La separación se realiza por aplicación de solventes selectivos, que permiten cristalizar la parafina y filtrarla por filtros rotativos. El aceite se separa luego por evaporación del solvente a baja temperatura. Uno de los solventes más utilizado es el METIL ETIL CETONA (MEK). La intensidad de la desparafinación debe controlarse para no afectar severamente el IV del aceite y el rendimiento de la planta. La parafina es recuperada y tratada para su comercialización, como producto secundario del proceso. MEK es un tipo selectivo de solvente que solubiliza prácticamente todos los hidrocarburos del aceite, menos las parafinas que son insolubles en la cetona a baja temperatura. La solubilidad del aceite en el solvente se mejora agregando TOLUENO, que evita se formen dos fases en la parte liquida, aspecto que puede perjudicar la filtración.
El solvente utilizado depende de la viscosidad del corte que se esté tratando, a mayor viscosidad, mayor cantidad de solvente. Esta regla de operación obedece a la necesidad de regular la viscosidad de la solución a la temperatura de filtración, a los requerimientos del grano de los filtros rotativos, que hace al rendimiento de los mismos. A menor viscosidad se forman cristales de parafina más grandes, que pueden ocluir mayor cantidad de aceite en la torta. La regulación de la relación solvente/carga, es crítica, debiendo considerar también que un exceso de MEK significa gasto de energía en enfriamiento y destilación del solvente. El grado de desparafinado depende de la temperatura de enfriamiento para la cristalización de las parafinas, esta temperatura estará relacionada con los rangos de puntos de congelación de los hidrocarburos involucrados. En resumen: MEJOR RENDIMIENTO → No cristalizar hidrocarburos útiles MEJOR CALIDAD → No disminuir en exceso el IV
2.3. HIDROTERMINADO El terminado de los cortes bases, consiste en conferirles el aspecto final en cuanto a aspecto y color, como mejoras importantes en propiedades tales como: Estabilidad a la oxidación por saturación de dobles ligaduras Menor acidez Menor porcentaje de carbón residual Eliminación de compuestos de azufre, nitrógeno y oxigeno El proceso consiste en circular el aceite mezclado con hidrogeno por un lecho catalizador de COBALTO MOLIBDENO, a unos 320 °C y 50 kg/cm2. Las variables más significativas del proceso son: Temperatura Presión Relación hidrogeno/aceite
3. LUBRICANTES 3.1. CONSIDERACIONES La refinación del tipo de petróleo, resulta muy importante en la elaboración de aceites lubricantes Existen límites de clasificación que deben ser tomadas en cuenta:
Los petróleos parafínicos, resultan aptos para preparar aceites lubricantes para el automotor. Los cortes bases parafínicos permiten obtener menores viscosidades a igual rango en la curva de destilación o igual temperatura media de destilación que los nafténicos.
3.1.1. BLENDING Los aceites bases terminados, son almacenados en tanques, de los cuales, por dosificación automática computarizada, son tomados los porcentajes necesarios para preparar cada uno de los aceites que se produce. En línea son agregados los aditivos apropiados y controlada toda la operación por analizadores de viscosidad automáticos. El control final corresponde al laboratorio de la refinería, que deberá aprobar cada lote con un análisis completo del producto. Posteriormente el producto final se lleva a la planta de envasado.
3.2. VGC Un índice útil para estimar el carácter solvente de los cortes bases es la constante VGC, constante VISCOSIDAD PESO ESPECIFICO, cuya fórmula es:
A mayor constante VGC, mayor poder solvente y por ende, mayor contenido de aromáticos en el corte de aceite. Cierto carácter solvente colabora a mantener los productos indeseables de la oxidación en el cuerpo del aceite, evitando que se depositen en conductos o recipientes de la maquina. La instauración propia de los nafténicos induce a inestabilidad química.
3.3. ACEITES LUBRICANTES Y GRASAS LUBRICANTES PARAMETROS Emulsión, ASTM D – 1401 Tendencia a formación de espuma, ASTM D – 892 Punto de inflamación, ASTM D – 92 Numero de neutralización, ASTMS D – 664, 974, 2896 Numero de precipitación, ASTM D – 91 Cenizas, ASTM D – 482, 874 Indice de viscosidad, ASTM D – 2270 Color, ASTM D – 1500
ÍNDICE DE VISCOSIDAD Numero comparativo donde se relaciona la variación de la viscosidad con la temperatura del aceite en estudio, con la variación que se produce en dos aceites patrones a los que se designa 0 y 100 de IV. IV=0: cambia mucho su viscosidad con la temperatura. IV=100: denota poca sensibilidad del aceite a dichos cambios.
U: Viscosidad a 40 °C de la muestra L: Viscosidad a 40 °C de un aceite patrón de IV=0 que a 100 °C tiene la misma viscosidad de la muestra H: Viscosidad a 40 °C de un aceite patrón de IV=100 que a 100 °C tiene la misma viscosidad que la muestra
Otras relaciones importantes:
3.3.1. ACEITES LUBRICANTES 3.3.1.1. REQUERIMIENTOS Reducir desgaste Refrigerar partes Evitar corrosión Reducir los residuos y acumulación de depósitos Mantener en suspensión los contaminantes Mantener la viscosidad pese a los cambios de temperatura*Neutralizar los ácidos formados en la combustión Facilitar el arranque en frio Minimizar el consumo de aceite
3.3.1.2. ESPECIFICACIONES Viscosidad Índice de viscosidad Estabilidad a la oxidación Propiedades anti desgaste Propiedades inhibidoras de la corrosión Propiedades detergentes Propiedades dispersantes Volatilidad adecuada Contenido de aditivos adecuados Requerimiento del fabricantes de la maquina Cumplimiento de ensayos normalizados en motores de banco Condiciones fisicoquímicas apropiadas al uso y controlables
3.3.1.3. PROPIEDADES COLOR Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino. DENSIDAD La densidad de un aceite lubricante se mide por comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acordó que sería igual a 1
(UNO), a igual temperatura. Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 60 ºF. VISCOSIDAD Es la resistencia que un fluido opone a cualquier movimiento interno de sus moléculas, dependiendo por tanto, del mayor o menos grado de cohesión existente entre estas. PUNTO DE INFLAMACION El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama. PUNTO DE COMBUSTION Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación, notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustión. PUNTO DE CONGELACION Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida. NUMERO DE NEUTRALIZACION Se llama número de neutralización al la cantidad de ácido o base necesario para neutralizar una muestra de lubricante. RESIDUO CARBONOSO El residuo carbonoso es la cantidad de material, en % de peso, que queda tras someter una muestra de aceite a evaporación y pirolisis (altas temperaturas). EMULSION Se llama emulsión a la dispersión de un líquido dentro de otro en forma de pequeñas gotas. Al líquido dispersado se le llama fase discontinua. El líquido dispersante es llamado fase continua. Las emulsiones no suelen ser estables debido a que la tensión interfacial tiende a unir las burbujas. TENSION SUPERFICIAL La tensión superficial es la energía libre existente en la superficie de un líquido gracias a la cual el líquido tiende a tener la menor superficie posible. La tensión superficial es debida a las fuerzas de atracción entre las moléculas de la superficie del líquido, las cuales no están rodeadas totalmente de otras moléculas, con lo cual deja parte de esta fuerza sin utilizarse. PUNTO DE ANILINA También llamado "temperatura crítica de disolución", el punto de anilina es la temperatura en ºC a la que dos volúmenes iguales de aceite y anilina se mezclan totalmente.
3.3.1.4. CLASIFICACIÓN SAE Los grados SAE únicamente representan un nivel de viscosidad o resistencia a fluir, medidas a determinadas temperaturas. En general, cuanto más alta sea la viscosidad, más alto es el grado SAE. Existen once grados SAE. Seis de ellos incluyen la designación W (por "Winter": invierno en idioma ingles), que indica que la viscosidad fue también medida a baja temperatura. Para los grados que no tienen esta denominación, la viscosidad se especifica a 100°C. Ellos son : 0W, 5W, 10W, 15W, 20W y 25W (GRADOS DE INVIERNO) 20, 30, 40, 50 y 60 (GRADOS DE VERANO) La norma SAE J 300 va incorporando los requerimientos de los fabricantes de motores, acompañando así el progreso tecnológico. Inclusive hay cambios que se incorporarán a partir de junio del 2001, y que afectan a las mediciones de Viscosidad a baja temperatura, en las condiciones del cojinete de cigüeñal (ensayo CCS "Cold Cranking Simulator") haciendo a sus requerimientos más severos.
3.3.1.4.1. ACEITE MONOGRADO
Un lubricante que cumple un solo grado SAE, puede ser un grado de VERANO, o bien de INVIERNO, en el cual el número de SAE va acompañado de la letra "W" por Winter, invierno en idioma inglés.
3.3.1.4.2. ACEITE MULTIGRADO Son aceites que se formulan para cumplir con los requerimientos de más de un grado de la clasificación SAE, y por ello se pueden utilizar en un rango más amplio de temperaturas operativas que los aceites de un sólo grado. Un aceite multigrado se identifica por dos grados SAE. Así, un SAE 5W-40 indica que a bajas temperaturas se comporta como un 5W, y a temperaturas normales de régimen del motor como un aceite grado SAE 40.
VENTAJAS MULTIGRADO Arranque más rápido del motor en frío. Se obtiene así menor desgaste del motor en sí, y también una mayor vida útil de la batería y del motor de arranque. Esto se comprueba no solamente en climas fríos rigurosos, sino también a temperaturas ambiente moderadas como 20 °C. La diferencia entre un multigrado y un monogrado en estos casos es notoria. Establece la lubricación adecuada en la mitad del tiempo que un monogrado. Los multigrado eliminan la necesidad de cambios estacionales del aceite (por ejemplo: SAE 30 en invierno y SAE 40 en verano). Mejores prestaciones para el trabajo a bajas temperaturas, ya que debido a que los huelgos en los motores modernos son cada vez menores, el aceite debe fluir más rápidamente para llegar a las piezas vitales del motor, especialmente la lubricación del turbocompresor. Mejores prestaciones para el trabajo a bajas temperaturas, ya que debido a que los huelgos en los motores modernos son cada vez menores, el aceite debe fluir más rápidamente para llegar a las piezas vitales del motor, especialmente la lubricación del turbocompresor. También se comportan muy bien a altas temperaturas, con una película más resistente a altas cargas que la de los aceites monogrado, y esto se refleja en una disminución del desgaste general del motor. Existe un ahorro importante de lubricante, ya que se logra un excelente sellado en la zona entre anillos y pistón, allí donde se produce el mayor pasaje de aceite hacia la cámara de combustión, donde se quema tras lubricar al anillo superior (también llamado anillo de fuego). Otro beneficio es el ahorro de combustible por: 1) su mayor fluidez a temperaturas bajas, lo cual reduce las pérdidas de energía en el arranque, y 2) su mayor capacidad para reducir la fricción en las zonas calientes y críticas del motor (anillos de pistón, camisas y balancines de válvulas), gracias a sus aditivos mejoradores de índice de viscosidad.
3.3.1.5. BLENDING DE ACEITES Aquí se realiza el mezclado de aceites ya tratados con aditivos químicos apropiados como ser antiespumantes. Se realiza un control final en el laboratorio de la refinería de las propiedades que debe cumplir un aceite en cuanto a especificaciones de calidad.
3.3.1.5.1. ADITIVOS QUIMICOS Como aditivos lubricantes se entienden aquellos compuestos químicos destinados a mejorar las propiedades naturales de un lubricante, y, conferirle tras que no poseen y que son necesarias para cumplir su cometido. Fundamentalmente, los aditivos persiguen los siguientes objetivos:
Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenos químicos ocasionados por razón de su entorno o actividad. Proteger a la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes. Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante o proporcionarle otras nuevas.
3.3.2. GRASAS LUBRICANTES Componentes primarios: jabones y aceite mineral Jabones encargados de dar cuerpo a la grasa
3.3.2.1. REQUERIMIENTOS Adecuada lubricación, reducir fricción y desgaste Protección contra corrosión Sellado de la entrada de contaminantes Permanencia, evitando ser expulsado Resistencia a los cambios de estructura con el uso prolongado Mantener la consistencia adecuada tanto a baja como alta temperatura Compatibilidad con los materiales de sello. Tolerar algún grado de contaminación (agua).
