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Utilidad y propiedades f�sico-qu�micas de los lubricantes sint�ticos para uso automotriz

 

Utility and physical-chemical properties of synthetic lubricants for automotive use

 

Utilidade e propriedades f�sico-qu�micas de lubrificantes sint�ticos para uso automotivo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: jose.pastillo751@ist17dejulio.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 23 de septiembre de 2022 *Aceptado: 18 de octubre de 2022 * Publicado: 14 de noviembre de 2022

 

 

        I.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

     II.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

   III.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

 

 

 

 

Resumen

Este art�culo tiene como objetivo analizar la utilidad y las propiedades f�sico-qu�micas de los lubricantes sint�ticos utilizados en los veh�culos, a trav�s de una metodolog�a con dise�o bibliogr�fico apoyado en una investigaci�n de tipo documental. Los veh�culos requieren de una serie de componentes dispuestos y conformados entre s� para un correcto funcionamiento, que en conjunto con un buen mantenimiento tienen la tarea de brindar seguridad y confianza a los conductores, y dentro de estos componentes se mencionan los lubricantes que requieren los veh�culos como parte de su funcionamiento, que sean capaces de soportar diferentes tipos de climas, temperaturas, carreteras entre otros. Como conclusi�n se menciona que los veh�culos merecen productos y componentes de calidad, y uno de ellos son los lubricantes, con especial inter�s el aceite sint�tico es uno de los mejores para la lubricaci�n de las piezas de los motores, y est� sometido a diferentes procesos lo que le hace m�s resistente frente a situaciones y climas extremos, pues son capaces de conservar sus propiedades como su viscosidad bien sea en temperaturas bajas o altas, gracias a la mejora en los �ndices de viscosidad poseen un mayor desempe�o, disminuyen su perdida por evaporaci�n y son m�s resistentes a da�os t�rmicos, que puedan provocar oxidaci�n.

Palabras claves: Lubricantes; Propiedades; Viscosidad.

 

Abstract

This article aims to analyze the utility and physicochemical properties of synthetic lubricants used in vehicles, through a methodology with a bibliographical design supported by documentary-type research. Vehicles require a series of components arranged and conformed to each other for correct operation, which together with good maintenance have the task of providing safety and confidence to drivers, and within these components the lubricants required by vehicles are mentioned. as part of its operation, that they are able to withstand different types of climates, temperatures, roads, among others. As a conclusion, it is mentioned that vehicles deserve quality products and components, and one of them are lubricants, with special interest synthetic oil is one of the best for lubricating engine parts, and is subjected to different processes which makes it more resistant to extreme situations and climates, since they are able to preserve their properties such as their viscosity either at low or high temperatures, thanks to the improvement in viscosity indexes they have greater performance, reduce their loss by evaporation and They are more resistant to thermal damage, which can cause oxidation.

Keywords: Lubricants; Properties; Viscosity.

 

Resumo

�Este artigo tem como objetivo analisar a utilidade e as propriedades f�sico-qu�micas de lubrificantes sint�ticos utilizados em ve�culos, por meio de uma metodologia com delineamento bibliogr�fico apoiada em pesquisa do tipo documental. Os ve�culos requerem uma s�rie de componentes dispostos e conformados entre si para o correto funcionamento, que aliados a uma boa manuten��o t�m a fun��o de proporcionar seguran�a e confian�a aos condutores, e dentro destes componentes s�o citados os lubrificantes requeridos pelos ve�culos. que s�o capazes de suportar diferentes tipos de climas, temperaturas, estradas, entre outros. Como conclus�o, refere-se que os ve�culos merecem produtos e componentes de qualidade, e um deles s�o os lubrificantes, com especial interesse �leo sint�tico � um dos melhores para lubrificar as pe�as do motor, e � submetido a diferentes processos que o tornam mais resistente a condi��es extremas situa��es e climas, pois s�o capazes de preservar suas propriedades como a viscosidade seja em baixas ou altas temperaturas, gra�as � melhora dos �ndices de viscosidade t�m maior desempenho, reduzem suas perdas por evapora��o e s�o mais resistentes a danos t�rmicos, que pode causar oxida��o.

Palavras-chave: Lubrificantes; Propriedades; Viscosidade.

 

Introducci�n

Los veh�culos requieren de una serie de componentes dispuestos y conformados entre s� para un correcto funcionamiento, que en conjunto con un buen mantenimiento tienen la tarea de brindar seguridad y confianza a los conductores, y dentro de estos componentes se mencionan los lubricantes que requieren los veh�culos como parte de su funcionamiento, que sean capaces de soportar diferentes tipos de climas, temperaturas, carreteras entre otros.

Como indican Bayat (2022), el uso de los lubricantes surgi� al comienzo de la civilizaci�n temprana, un ejemplo de esto es la de los egipcios que utilizaban la brea para poder lubricar las ruedas hace ya m�s de 4mil a�os, ya hoy d�a el uso de las fracciones pesadas de petr�leo son muy variadas desde el uso automotor hasta ceras para beb�s, alimentos entre otros

En este sentido, los lubricantes dentro de la industria autom�vil forman un v�nculo importante, pues estos fluidos, forman parte esencial para que el motor del veh�culo se mantenga limpio y funcione bien, aumentando la vida �til del motor (Aldas, 2018). Cada motor posee requerimientos diferentes, algunos requieren cambio de aceite a los 5mil kil�metros otros a los 7mil kil�metros, esto depende de las condiciones clim�ticas, el tipo de terreno por el que transite el veh�culo entre otros.

Lo antes mencionado permite indicar que el rendimiento y desempe�o de un veh�culo depende en gran medida del lubricante que utilice, pues este logra proteger al veh�culo, evita la oxidaci�n, y minimiza el impacto de los �cidos que causan la corrosi�n.

Para Medina (2017) un lubricante es una �sustancia que, colocada entre dos piezas m�viles, no se degrada, y forma una capa que impide su contacto� (p.44), esta puede presentarse como una sustancia l�quida o s�lida, que evita la fricci�n entre dos piezas que se encuentran en constante movimiento que pueden alcanzar altas temperaturas y est�n sometidos a altas presiones.

La palabra lubricante proviene del lat�n �lubricum� cuyo significado es resbaladizo y veloz, y esta forma una fina capa en ocasiones menor a una micra de espesor que se ubica entre las dos piezas o superficies que evita el contacto directo entre ambas (Medina, 2017; Aldas, 2018), que a su vez permite las siguientes ventajas:

�         Reduce el roce directo de las piezas, lo que mejora el rendimiento del motor y tambi�n disminuye el consumo de carburante.

�         Protege los �rganos mec�nicos contra el desgaste y la corrosi�n lo que permite que el motor dure m�s y sea eficiente.

�         El filtro de aceite permite que el lubricante evacue impurezas y pueda ser drenado para mantener limpias las �reas.

�         Permite reforzar la impermeabilidad que es necesaria para que el motor funcione correctamente.

�         Permite el enfriamiento del motor lo que evita que las piezas se deformen (Aldas, 2018)

�         De igual manera se menciona que existen diferentes tipos de lubricantes entre ellos se mencionan el aceite mineral, sint�tico y semi-sint�tico, por ello es necesario conocer cada una de sus diferencias, ventajas y desventajas para entender las caracter�sticas de cada uno, con mayor �nfasis en esta investigaci�n se har� un an�lisis de la utilidad y las propiedades f�sico-qu�micas de los lubricantes sint�ticos utilizados en los veh�culos.

Se utilizar� una metodolog�a con dise�o bibliogr�fico apoyado en una investigaci�n de tipo documental.

 

Metodolog�a

El dise�o de una investigaci�n es una estrategia de trabajo establecida por el investigador cuando ya tiene el problema establecido, as� como el objetivo de la investigaci�n para aclarar con mayor facilidad los procesos de la misma (Mu�oz, 2015)

El dise�o de esta investigaci�n es de tipo documental desarrollando la investigaci�n utilizando fuentes secundarias, permitiendo as� el an�lisis y s�ntesis de la informaci�n necesaria para el desarrollo de la investigaci�n. De igual manera, se toman en consideraci�n fuentes secundarias tales como, informes y art�culos de revistas especializadas, de igual manera, la investigaci�n se bas� en una revisi�n bibliogr�fica, documental y cr�tica del material seleccionado.

 

Resultados y discusi�n

Los aceites est�n expuestos siempre a diversas temperaturas (altas y bajas) durante su funcionamiento, de igual manera producto de la combinaci�n de ox�geno con las altas temperaturas el aceite se oxida provocando que algunos de sus componentes se descompongan de forma parcial (Wolak, 2018), en este sentido este proceso produce el envejecimiento del producto y a su vez permite la aparici�n de sustancias inertes como alcoholes, aldeh�dos, �steres, cetonas, asfaltenos y resinas, as� como sustancias �cidas, las cuales son las causantes de la corrosi�n y causan un mayor desgaste en los metales.

En el mismo orden de ideas, los aceites pueden contener �cidos org�nicos e inorg�nicos que son el resultado de productos intermedios del proceso y estas sustancias �cidas fuertes producen sales que al reaccionar con el metal producen una especie de �lodo� en los sistemas de aceite lubricante, tambi�n pueden contener algunos �cidos org�nicos d�biles generados durante el proceso de fabricaci�n o por los aditivos utilizados, tambi�n producto de la oxidaci�n durante su uso, o por procesos microbiol�gicos, esto provoca que el producto se degrade, aumente el �ndice de acides, genera mayor corrosi�n de las piezas de metal y aumenta la densidad del aceite (Wolak, 2018).

Por otra parte, Zeyani et al. (2017) menciona que, el aceite lubricante tiene dentro de sus funciones, enfriar los motores, reduciendo la abrasi�n por fricci�n, elimina agentes corrosivos lo que quiere decir que mantiene el motor en buen estado y en buen funcionamiento. De acuerdo a su composici�n se menciona que existen aceites minerales o sint�ticos que est�n conformados por hidrocarburos paraf�nicos, naft�nicos y en menos grado hidrocarburos arom�ticos, a estos se les agrega una serie de aditivos que conforman entre el 2% y el 25% de su composici�n.

Todo lo antes mencionado, se concentra en que, al generarse el envejecimiento del aceite, su degradaci�n, o cualquier otro proceso que afecte la calidad del aceite, afecta directamente en la vida �til del producto y a su vez, afecta sus propiedades f�sicas y qu�micas que deben ser evaluadas para evitar da�os permanentes en el funcionamiento del motor. Para esta investigaci�n se mencionar�n las propiedades f�sico-qu�micas de los lubricantes sint�ticos.

Propiedades de los lubricantes

En referencia a las propiedades que poseen los lubricantes se indica que existe una gran cantidad y las m�s importantes se mencionan en la tabla 1:

 

Figura 1: Propiedades de los lubricantes

Fuente: (Herv�s, 2017; PENZOIL, 2022)

 

Clasificaci�n de los lubricantes seg�n el Instituto Americano de Petr�leo (API) y la Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotrices (SAE)

Para la clasificaci�n de los lubricantes ambos grupos consideraron la viscosidad del aceite lubricante, basado en la temperatura en la que se encuentra oprimido dentro del motor. Para el caso del Instituto Americano de Petr�leo (API) clasifico y separ� f�cilmente las bases minerales de las sint�ticas, divididas en diferentes grupos, y la Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotrices (SAE) los clasifico en base a la viscosidad a baja y alta temperatura.

Esto se muestra en la Tabla 2 y 3:

 

Figura 2: Clasificaci�n API seg�n grado de viscosidad de aceite.

Clasificaci�n API
	Categor�a	Proceso	Azufre %		Mol�culas saturadas	�ndice de viscosidad
Mineral	Grupo I	Refinados con solventes	< 0,03	y/o	<90	80 a 120
	Grupo II	Hidrotratado	< 0,03	y	<90	80 a 120
	Grupo III	Hidrotratado	< 0,03	y	<90	<120
Sint�tico	Grupo IV	PAO-Polialfaolefina
	Grupo V	Todos los aceites b�sicos no inclu�dos en grupos I, II, III o IV

Fuente: (Villacis y Lema, 2022)

 

 

 

 

Figura 3: Clasificaci�n SAE seg�n el grado de viscosidad

Grado de Viscosidad SAE	Viscosidad a baja temperatura (�C ), cP		Viscosidades en altas temperaturas (�C)
	Max. arranque	Max. De bombeo (sin esfuerzo)	Cinem�tica (cSt) a 100�C	Cinem�tica (cSt) a 100�C	Alta tasa de corte (cP) a 150 �C D4683, D4741
0W	6200 a -35	60000 a -40	3,8	-	-
5W	6600 a -30	60000 a -35	3,8	-	-
10W	7000 a -25	60000 a -30	4,1	-	-
15W	7000 a -20	60000 a -25	5,6	-	-
20W	9500 a -15	60000 a -20	5,6
25W	13000 a -10	60000 a -15	9,3	-	-
20	-	-	5,6	<9,3	2,6
30	-	-	9,3	<12,5	2,9
40	-		12,5	<16,3	3,5 (0W-40, 5W-40, 10W-40)
40	-	-	12,5	<16,3	3,7(15W-40, 20W-40, 25W-40,40)
50	-	-	16,3	<21,9	3,7
60	-	-	21,9	<26,1	3,7

Fuente: (Villacis y Lema, 2022)

 

 

 

Aceite sint�tico

En los a�os 50, los lubricantes minerales no cubr�an completamente las exigencias del mercado en cuanto a la capacidad de lubricidad, pues no eran capaces de soportar variaciones de temperaturas, un ejemplo de esto fue lo ocurrido en Alaska aproximadamente en los a�os 60, cuando realizaban extracci�n de petr�leo y el aceite mineral utilizado se solidifico debido a las bajas temperaturas y las severas condiciones del clima, y producto de diversas investigaciones en el a�o 1973 la empresa Mobil logr� sacar al mercado europeo un lubricante basado en Polialfaolefinas (PAO) cuya composici�n permit�a un buen flujo del lubricante a bajas temperaturas, y tambi�n en EEUU sali� al mercado el SAE 5W-20 Mobil 1 (Hsu y Robinson, 2019).

El aceite sint�tico es producto de un proceso qu�mico, las mol�culas que componen este tipo de aceite son m�s uniformes y poseen menos impurezas que los aceites convencionales, ofreciendo as�, un mejor desempe�o al enfrentarse a situaciones como altas temperaturas o bajas temperaturas gracias a los aditivos de alto rendimiento que posee este lubricante (PENZOIL, 2022)

Las bases de lubricantes sint�ticas pueden ser fabricadas de dos maneras distintas, una es a trav�s de la s�ntesis qu�mica donde se eliminan part�culas no deseadas y as� el aceite mejore sus caracter�sticas, la otra manera es a trav�s de un post-tratamiento de diferentes hidrocarburos hasta que cada componente alcance una estructura molecular que pueda cumplir las funciones necesarias (Castell�, 2021). Asimismo, se menciona que el costo de la fabricaci�n de este lubricante es m�s costoso, pero tienen mayor resistencia y al tener una mayor duraci�n los cambios disminuyen.

 

Propiedades de los lubricantes sint�ticos

Hsu y Robinson�(2019) indican que los aceites sint�ticos resultado de productos qu�micos est�n creados con el fin de mejorar el rendimiento y optimizar sus propiedades entre estas se mencionan:

�         �ndice de viscosidad (IV): el rango ideal del �ndice de viscosidad para el aceite de 5 cSt es de 85 a 100, y la mayor�a de los lubricantes sint�ticos posee un �ndice de viscosidad es mayor a 120.

�         Punto de fluidez: en los lubricantes sint�ticos el punto de fluidez es superior a las temperaturas fr�as de entre -30 a -70 �C.

�         Estabilidad t�rmica y de oxidaci�n: esta propiedad en los aceites sint�ticos es mejorada en comparaci�n a los aceites minerales, por lo que su reacci�n frente a los antioxidantes y los procesos de envejecimiento son mejores en comparaci�n a los aceites minerales (Hsu y Robinson, 2019, p. 277)

Asimismo Hsu y Robinson (2019) menciona que otras propiedades tambi�n pueden ser optimizadas, entre ellas se describen la biodegradabilidad, el coeficiente de fricci�n, el coeficiente de seguimiento entre otros.

Con base en lo anterior, se puede mencionar que gracias a las propiedades aventajadas frente a cualquier otro lubricante posee una serie de beneficios entre los cuales LUBETC (2022) menciona los siguientes:

�         Mejor rendimiento de la viscosidad

�         Resistencia a la oxidaci�n

�         Mayora ahorro de combustible

�         Mayor vida �til del motor

�         El intervalo de cambio de aceite es m�s largo (LUBTEC, 2022)

 

Conclusi�n

Los veh�culos merecen productos y componentes de calidad, y uno de ellos son los lubricantes, con especial inter�s el aceite sint�tico es uno de los mejores para la lubricaci�n de las piezas de los motores, y est� sometido a diferentes procesos lo que le hace m�s resistente frente a situaciones y climas extremos, pues son capaces de conservar sus propiedades como su viscosidad bien sea en temperaturas bajas o altas.

Los lubricantes poseen diversos usos, industrial, automotriz entre otros, y poseen una serie de propiedades que deben ser consideradas para su uso, as� como tambi�n de acuerdo al tipo de veh�culo que se utilice, son resistentes frente al proceso. de oxidaci�n pues los aditivos que poseen permiten que el lubricante sea m�s resistente a la oxidaci�n, d�ndole una vida �til m�s larga al motor, pues su descomposici�n es m�s lenta, protegiendo al motor del veh�culo.

De igual manera TotalEnergies Argentina (2022) menciona que los lubricantes sint�ticos fluyen de manera m�s f�cil aunque el aceite este frio, y posee la capacidad de ser resistente para su descomposici�n, por lo tanto los tiempos de cambio del lubricante en el veh�culo se extienden, lo que se traduce en un ahorro econ�mico. Asimismo, gracias a la mejora en los �ndices de viscosidad poseen un mayor desempe�o, disminuyen su perdida por evaporaci�n y son m�s resistentes a da�os t�rmicos, que puedan provocar oxidaci�n.

 

Referencias

1.      Aldas, M. (2018). An�lisis del comportamiento de compra de marcas de lubricantes automotrices en la ciudad de guayaquil. Guayaquil: Universidad Cat�lica de Santiago de Guayaquil. Obtenido de http://201.159.223.180/handle/3317/9943

2.      Bayat, R. (2022). Evaluation of gear oils lubrication performance in a rolling/sliding contact. Tampere, Finland: Tampere University Dissertations 582. Obtenido de https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2358-5

3.      Castell�, J. (2021). Evaluaci�n de tres formulaciones diferentes de aceites lubricantes y su impacto en el mantenimiento de una flota de autobuses. Universitat Politecnica de Valencia. Obtenido de http://hdl.handle.net/10251/166356

4.      Herv�s, R. (2017). Estudio tecnol�gico y tendencias en el uso de lubricantes en el sector agr�cola y sus consecuencias derivadas en el mantenimiento. Valencia: Universidad Politecnica de Valencia. Obtenido de https://riunet.upv.es/handle/10251/89821

5.      Hsu, C., & Robinson, P. (2019). Lubricant Processes and synthetic lubricants. Petroleum Sciencie and Technology, 253-285. doi:https://doi.org/10.1007/978-3-030-16275-7_13

6.      LUBTEC. (2022). Los 5 principales beneficios del usar aceite sint�tico. Obtenido de https://lubtec.com.pe/blog/beneficios-usar-aceite-sintetico/

7.      Medina, J. (2017). Posicionamiento comercial de lubricantes Repsol en Toyosa, S.A. Universidad Mayor de San Andr�s. Obtenido de http://repositorio.umsa.bo/xmlui/handle/123456789/27724

8.      Mu�oz, C. (2015). Metodolog�a de la investigaci�n. M�xico: Oxford University Press M�xico S.a.

9.      PENZOIL. (2022). Tipos de aceites de motor y uso recomendado. Obtenido de https://www.pennzoil.com/es_us/conocimientos/conozca-su-aceite/tipos-de-aceite-de-motor-y-uso-recomendado.html

10.  TotalEnergies Argentina. (2022). �Qu� es un aceite sinst�tico? Obtenido de https://totalenergies.com.ar/es/cambio-de-aceite/todo-sobre-aceites/que-es-un-aceite-sintetico#:~:text=Los%20aceites%20sint%C3%A9ticos%20son%20una,altas%20temperaturas%2C%20presi%C3%B3n%20alta).

11.  Villacis, A., & Lema, J. (2022). An�lisis del poder calor�fico del aceite SAE 20W50 durante la degradaci�n en el motor de combusti�n interna mediante el uso de una bomba calorim�trica. Riobamba: Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo. Obtenido de http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/17107

12.  Wolak, A. (2018). Changes in lubricant properties if used synthetic oils based on the total acid number. Measurement and control, 51(3-4), 65-72. Obtenido de https://doi.org/10.1177/0020294018770916

13.  Zzeyani, S., Mikou, M., Naja, J., & Elachhab, A. (2017). Spectroscopic analysis of synthetic lubricating oil. Tribology International(114), 21-32. doi:https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.04.011

 

 

 

 

 

 

 

� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).x