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Edición 1 05/12
aceites básicos
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Contenido del Boletín
Fabricación de aceites básicos
Tipos de aceites básicos• Aceites básicos API Grupo I• Aceites básicos API Grupo II 1. Hidrocraqueo 2. Desparafinado catalítico o hidroisomerización de cera 3. Hidroterminado• Aceites básicos API Grupo III• Aceites básicos API Grupo IV• Aceites básicos API Grupo V
aceites básicos
Edición #1, 05/12
1
20°
70°
120°
170°
270°
600°
GASLIGERO
QUIMICOS
GASOLINA
KEROSENE
COMBUSTIBLEDIESEL
ACEITELUBRICANTE
PETROLEODIESEL
BREAY ALQUITRAN
Las fraccionesdecrecen endensidad y
punto de ebullición
Las fraccionesaumentan endensidad y
punto de ebullición
Fabricación de aceites básicos
El petróleo crudo es una mezcla de una amplia variedad de compuestos de hidrocarburos con
diferentes tamaños moleculares. El tamaño de cada compuesto se determina por el número de
átomos de carbono que se encuentren enlazados con átomos de hidrógeno formando una
estructura de cadena. En general, cuanto más larga sea la cadena de hidrocarburos, mayor será
la temperatura de evaporación de dicho compuesto.
Es a través del proceso de refinación por destilación que el petróleo
crudo puede ser separado en sus diferentes compuestos. El petróleo es
calentado en una torre de destilación donde sus compuestos se
evaporan y suben a través de la torre, condensándose los compuestos
más pesados en la parte baja de la torre (combustibles pesados, diesel,
aceites básicos, etc.) y los más ligeros en la parta superior de la torre
(solventes, gasolinas, gas, etc.).
Los aceites producidos en este proceso de destilación se denominan
aceites “básicos”, ya que posteriormente serán purificados y mezclados
con aditivos que mejorarán su rendimiento para producir aceites de
motor, aceites hidráulicos, fluidos de transmisión, lubricantes de
engranajes, entre otros.
aceites básicos
Edición #1, 05/12
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Tipos de aceites básicos
Los aceites básicos para lubricantes son clasificados en cinco (5) diferentes grupos por el
Instituto Americano del Petróleo (API) de acuerdo a su contenido de azufre; su estructura
química (contenido de enlaces saturados) y su índice de viscosidad.
temperatura. Generalmente esta propiedad es menor mientras la temperatura del aceite se incrementa, lo cual reduce la habilidad del aceite para evitar el contacto entre las partes metálicas de un motor a temperatura de trabajo y reducir la fricción.
Por otro lado, la viscosidad de un aceite es mayor mientras la temperatura del aceite desciende, lo cual reduce la habilidad del aceite para desplazarse rápidamente y lubricar las partes metálicas en movimiento del motor cuando se encuentra a menor temperatura en el momento del encendido o arranque. De aquí se desprende la importancia del Índice de Viscosidad (IV) establecido por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), ya que los aceites lubricantes con un alto IV nos aseguran una efectiva lubricación tanto en altas como bajas temperaturas, reduciendo de esta forma la fricción y el desgaste en los componentes del motor.
El porcentaje de AZUFRE en los aceites básicos dependerá del contenido de este elemento en el petróleo crudo que se utilizó para su fabricación y de la severidad de los procesos de refinación posterior, a los que fue sometido el aceite básico para disminuir dicho contenido. Un mayor contenido de azufre en el aceite promueve la formación de ácidos que afectan negativamente el desempeño del aceite en el motor.
Las moléculas SATURADAS en un aceite básico dependen de la cantidad de enlaces de carbono e hidrógeno presentes en dicho aceite. Un mayor número de enlaces de C+H dará como resultado un aceite más estable y por lo tanto menos propenso a formar enlaces no deseables que originan barnices, lodos, y otros depósitos nocivos que afectan negativamente el funcionamiento del motor.
Finalmente, el INDICE DE VISCOSIDAD es una medida del cambio en la viscosidad de un aceite con respecto a la
TABLA DE CATEGORIAS BASE API
Grupo Azufre % Saturación VI
I
II
III
IV
V
> 0.03
≤ 0.03
≤ 0.03
y/o
y
y
< 90
≥ 90
≥ 90
80 - 119
80 - 119
≥120
Todos los Polialfaolefinas (PAOs)
Todas las muestras no incluídas enlos Grupos I-IV
aceites básicos
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Los bases lubricantes API Grupo I fueron durante muchos años el único tipo de aceite utilizado para la fabricación de aceites lubricantes, sin embargo las nuevas exigencias de los motores modernos requirieron de aceites más refinados y de mejores características para una efectiva lubricación y control de la fricción en estos motores.
Los aceites básicos del Grupo I contienen un menor número de moléculas saturadas y un mayor porcentaje de azufre comparados con los grupos II y III, lo cual da como resultado una mayor formación de ácidos, depósitos, lodos y barnices en el motor. Una característica deseable de los aceites Grupo I es su mayor solubilidad, propiedad que facilita la mezcla del aceite con los aditivos en el proceso de manufactura de lubricantes.
El “Hidroproceso” estabiliza los componentes más reactivos en el aceite básico, disminuye el contenido de ceras y reduce las impurezas para obtener un aceite básico más puro y estable que resiste de mejor forma las altas temperaturas de operación y evita la formación de depósitos indeseables. Consta de tres etapas:
Aceites básicos API Grupo I
Aceites básicos API Grupo II
12
3
HidrocraqueoDesparafinado Catalíticoo Hidroisomerización de CeraHidroterminado
VGO(vacuum gas oil)
/DAO(deasphalted oil)
Mejor índicede viscosidad
Mejor puntode fluidez
Mejor estabilidada la oxidación
Mayor transparenciaBENEFICIO:
2daETAPA
3raETAPA
1eraETAPA
DESP
ARAF
INAC
ION
HID
ROA
CAB
AD
O
HID
ROCR
AQ
UEO
Aceite BásicoGII y GIII
de alta tecnología
Proceso de refinación en tres etapas (HIDROPROCESO)°C PSI
Las bases API Grupo II son sometidas aprocesos adicionales de refinación,reduciendo así su contenido de azufre y elnúmero de moléculas o enlaces insaturadospresentes en el aceite.
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El Hidrocraqueo añade hidrógeno al aceite básico
eliminando sus impurezas, estabiliza los componentes más
reactivos en el aceite básico, mejora su color y aumenta su
vida útil. En el Hidrocraqueo, el aceite básico se pone en
contacto con un catalizador a temperaturas superiores a
650 °F y presiones por encima de 1.000 psi; bajo estas
condiciones las moléculas de aceite son reformadas y
algunas son rotas en moléculas más pequeñas, se elimina
casi todo el azufre, el nitrógeno y se saturan los compuestos
aromáticos con hidrógeno. La reformación molecular a la
que es sometido el aceite produce isoparafinas y
compuestos saturados que tienen altos índices de
viscosidad (IV) y menores puntos de fluidez, características
muy deseables en aceites básicos de alto desempeño. Los
compuestos de cera (parafinas) son eliminadas en el
siguiente proceso a fin de reducir aún más el punto de
fluidez.
Hidrocraqueo
Finalmente el aceite básico es sometido a un hidroterminado, en el cual catalizadores sofisticados y presiones por encima de 1.000 psi estabilizan las pocas impurezas todavía presentes dando como resultado un aceite básico de más alta calidad.
Hidroterminado
Mediante la combinación de hidrocraqueo, isodesparafinado e hidroterminado, las moléculas de aceite básico original (con propiedades pobres) son transformadas y convertidas en moléculas de alta calidad. Su punto de fluidez, su índice de viscosidad (IV) y su estabilidad a la oxidación mejoran de forma independiente en cada uno de los procesos dando como resultado aceites básicos de alta pureza, excepcional resistencia a la oxidación y mejor desempeño a bajas temperaturas, distinguiéndose a simple vista por ser incoloras (libres de impurezas). Por esta razón el Instituto Americano del Petróleo (API) optó por clasificar los aceites básicos en Grupo I, Grupo II y Grupo III para establecer un marco de referencia en cuanto a la calidad.
Características de las basesdel Grupo II
Principales característicasde las bases del Grupo II
Luego el aceite básico es sometido a un proceso de
desparafinación catalítica a alta temperatura y alta presión,
en la que un catalizador selectivamente rompe las
moléculas de cera presentes en el aceite básico dando
como resultado bases lubricantes con mejor desempeño a
bajas temperaturas. En la hidroisomerización la cera se
convierte selectivamente (isomerizado) en compuestos que
elevan aun más la calidad del aceite básico. Ambos
procesos remueven la cera y por lo tanto reducen el punto
de fluidez del aceite básico, sin embargo la
hidroisomerización da como resultado un aceite básico con
un índice de viscosidad (IV) aún mayor.
Desparafinado catalíticoe hidroisomerización de cera
1
2
3
4
5
Más puroNitrógeno y azufre más bajos.Mayor resistencia del aceiteIndice de viscosidad más alto.Más estableMayor contenido de parafinas y menos aromáticos.Mayor duración del aceiteMenor volatilidad.Mejor desempeño a baja temperatura Menor CCSi.
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Aceites básicos API Grupo III
Aceites básicos API Grupo IV
Estos aceites básicos son producidos bajo condiciones de refinación aun más exigentes en comparación con los procesos para Grupo I y II. Aún cuando estos básicos Grupo III no son químicamente modificados (sintéticos), proveen un
desempeño similar a los aceites sintéticos. Es por esta razón que combinados con aditivos selectos son generalmente comercializados como lubricantes sintéticos o semi-sintéticos.
Los aceites básicos Grupo IV son bases sintéticas químicamente modificadas, especialmente del tipo Polialfaolefinas (PAO). Los aceites básicos Grupo IV cuando
son mezclados con aditivos selectos proveen un desempeño excepcional para las aplicaciones que fueron diseñados.
Los aceites básicos Grupo V son todas las otras bases no incluidas en los cuatro grupos anteriores, principalmente los aceites de origen nafténico y los sintéticos que no son fabricados con PAO. Los ésteres y ésteres de poliol son de
los más usuales aceites Grupo V. Las bases Grupo V no son generalmente utilizadas como tales para la fabricación de lubricantes sino que a través de su uso en aditivos mejoran las propiedades de las otras bases lubricantes.
Aceites básicos API Grupo V
0
20
-20
40
60
80
100
120 2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
100 104
25.4
51.6
1.7 1 2
27
47.7
17.8
35
30
Grupo I Grupo II
Indice de Viscosidad
Volatilidad Noack %
Parafinas y Monoparafinas %
Aromáticos %
Azufre %
Nitrógeno %
CCS -25° C
Referencias
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Dekker, Inc., Industrias Químicas de la serie, agosto de 1994.
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1959, p. 48-49.
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Zakarian, J. Reyes, R. y Farrell, T. "-Ruta hidroprocesamiento Todos índice de viscosidad de
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Wilson, M. Mueller, T. y Kraft, G. "La comercialización de isodesparafinado - Una nueva
tecnología para Desparafinado para fabricar lubricantes de calidad de la Base-Las acciones de
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Min, P. "Base de Aceites VHVI: oferta y la demanda." Cuarta Conferencia Anual y
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Howell, R. "hidroprocesamiento Rutas de Mejora de la base y la calidad de refinación de
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K. "Sintético. II" Lubricantes Mundial Bui, noviembre de 1999.
Kramer, D., Lok, B. y Krug, R. "La evolución de la tecnología de base de petróleo." Lubricación
en el 21, # siglo ASTM STP 1407, W. Herguth y T., Warne Editores de la turbina. Sociedad
Americana para Pruebas y Materiales, Oeste, Conshohocken PA, 2001.
Materiales, Oeste, Conshohocken PA, 2001.
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