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jueves, 4 de julio de 2019

Propiedades necesarias de un lubricante y el rol de los aditivos

Propiedades necesarias de un lubricante y el rol de los aditivos
Transcripción de la publicación http://www.lubricar.net/aditivos.htm

Algunas de las propiedades necesarias más importantes para un desempeño satisfactorio de un lubricante son:

1 . Baja volatilidad bajo condiciones de operación. Las características de volatilidad son inherentes a la elección del aceite de base para un tipo particular de servicio, y no pueden ser mejoradas por el uso de aditivos.
2 . Características de flujo satisfactorias en el rango de temperatura a usar. Estas características dependen grandemente de la elección del aceite de base; sin embargo se pueden mejorar mediante el uso de depresores del punto de escurrimiento y modificadores de viscosidad. Los primeros mejoran las características de fluencia a bajas temperaturas, mientras que los últimos lo hacen con la viscosidad a alta temperatura.
3 . Estabilidad superior o habilidad para mantener características deseables por un período razonable de uso. Mientras estas características dependen en un mayor grado del aceite de base, se asocian primordialmente con el agregado de aditivos, que mejoran las propiedades del aceite de base en esta área.
La estabilidad de los lubricantes es afectada por el ambiente en el cual opera. Tales factores como la temperatura, potencial de oxidación y contaminación con agua, combustible no quemado, o ácidos corrosivos, limitan la vida útil del lubricante. Esta es el área donde los aditivos han hecho su mayor contribución en la mejora de las características del comportamiento y en extender la vida útil de los lubricantes.
4 . Compatibilidad con otros materiales del sistema. La compatibilidad de los lubricantes con sellos, rodamientos, embragues, etc., puede ser también parcialmente asociada con el aceite de base. Sin embargo, los aditivos químicos pueden tener una mayor influencia en tales características.
Los aditivos se pueden clasificar como materiales que imparten nuevas propiedades o mejoran las existentes del lubricante o combustible dentro de los cuales se incorporan. No es objeto de esta presentación dar una bibliografía completa de la literatura pertinente a estos materiales. Se hará un intento por presentar una revisión de los aspectos químicos y funcionales.
Los principales tipos de lubricantes para máquinas se han descripto en la literatura por varios autores. Los materiales de interés en este área incluyen:

Tipos de aditivos para lubricantes
Detergentes (Dispersantes Metálicos) Salicilatos
Sulfonatos
Fenatos
Sulfofenatos
Dispersantes libres de cenizas Cadenas largas de alquenil succinamidas N-sustituidas
Esteres y poliésteres de alto peso molecular
Sales de amonio de ácidos orgánicos de alto peso molecular
Bases de Mannich derivadas de fenoles alquilados de alto peso molecular.
*Copolímeros de derivados de ácidos acrílicos o metacrílicos que contienen grupos polares, tales como aminas, amidas, iminas, imidas, hidroxilo, eter, etc.
*Copolímeros de etileno - propileno que contienen grupos polares como los ya indicados.
Inhibidores de oxidación y corrosión de rodamientos Fosfitos orgánicos
Ditiocarbamatos metálicos
Olefinas sulfuradas
Ditiofosfatos de Zinc 
Antioxidantes Compuestos fenólicos
Compuestos aromáticos nitrogenado
Terpenos fosfosulfurados
Modificadores de Viscosidad Polimetacrilatos
Copolímeros de etileno - propileno (OCP)
Copolímeros de estireno - dienos
Copolímeros de estireno - éster
Aditivos antidesgaste Fosfitos orgánicos
Olefinas sulfuradas
Ditiofosfatos de Zinc
Compuestos alcalinos como neutralizadores de ácidos
Depresores del punto de escurrimiento Naftalenos alquilados con ceras
Polimetacrilatos
Fenoles alquilados con ceras
Copolímeros  de ésteres de acetato de vinilo/ácido fumárico
Copolímeros de acetato de vinilo/éter vinílico
Copolímeros de estireno - éster

*También son modificadores de viscosidad
👉Detergentes

Los materiales de este tipo son generalmente moléculas que tienen una larga "cola" hidrocarbonada y un extremo polar. La sección de la "cola" (un grupo oleofílico), sirve como solubilizante en el fluído de base, mientras que el grupo polar es atraído por los contaminantes en el lubricante.
Aunque estos compuestos se llaman comúnmente detergentes, su función parecen ser la de dispersar la materia particulada, antes que la limpieza de la suciedad. Por lo tanto, es más apropiado categorizarlos como dispersantes.
Sulfonatos

Los sulfonatos son los productos de neutralización de un ácido sulfónico con una base metálica. La reacción se puede ilustrar como:
R-SO3H + MO ó MOH ——> R-SO3M + H2O


donde MO = óxido de metal divalente y MOH = hidróxido de metal divalente. R representa un radical orgánico que actúa como un grupo soluble en el aceite.

El peso molecular de un hidrocarburo debe estar en el orden de 350 o más, y la presencia de un radical orgánico en la molécula se considera necesario para la solubilidad del sulfonato en el aceite. Los sulfonatos comercialmente disponibles son de dos tipos: Sulfonatos de petróleo y sintéticos

Sulfonatos de petróleo (o naturales) son sales metálicas de ácidos sulfónicos que fueron primariamente subproductos del tratamiento de fracciones de petróleo con ácido sulfúrico, en la fabricación de aceites blancos. Actualmente, con la gran demanda de aceites detersivos, los sulfonatos han dejado de ser un subproducto para pasar a ser el producto principal. La estructura de la porción orgánica de los sulfonatos de petróleo no son completamente conocidas. Dependiendo de la fuente del petróleo crudo, la estructura puede tener proporciones variables de grupos alifáticos, nafténicos y aromáticos.

➤Sulfonatos sintéticos Son sales metálicas de ácidos producidas por la sulfonación de aromáticos alquilados por reacción con trióxido de azufre. En muchos casos, los sulfonatos sintéticos fueron derivados el benceno con sustituyentes alquílicos largos.

La mayoría de los cationes metálicos de los detergentes en base a sulfonatos son calcio, magnesio y sodio. Los sulfonatos alcalino térreos se pueden preparar por reacción directa del ácido sulfónico con el óxido metálico o hidróxido, o haciendo reaccionar el sulfonato de sodio con el cloruro del metal.

➤Los sulfonatos solubles en aceite que contienen una cantidad de metal en exceso por sobre la estequiométrica se llaman sulfonatos básicos. Entre las ventajas de los sulfonatos básicos esté una gran habilidad para neutralizar sustancias ácidas, además de servir como dispersante de los contaminantes.

➤Salicilatos
Se preparan generalmente a partir de alquil-fenoles por una reacción química conocida como reacción de Kolbe.

El salicilato de potasio puede hacerse reaccionar con cloruro de calcio o de magnesio. La sal resultante sirve para formular detergentes altamente básicos que han probado ser efectivos en aceites para motores diesel.

➤Fenatos y sales de Fenoles Sulfurados
Una amplia clase de fenatos metálicos incluyen las sales de alquil fenoles, sulfuros de alquil fenoles y aldehídos de alqul fenoles. La solubilidad en aceite se logra mediante alquilación del fenol con olefinas que generalmente contienen siete o más átomos de carbono.


El azufre se incorpora en los fenatos por reacción del alquil fenol con cloruro de azufre o azufre elemental. La introducción del azufre y la presencia de un puente metileno baja la corrosividad de los productos hacia los materiales de los cojinetes y mejora sus características antioxidantes.

Los fenatos de calcio son los más usados normalmente. Se fabrican por reacción de los fenoles sustituídos con los óxidos o hidróxidos de los metales. Los fenatos básicos se pueden producir usando un exceso de la base metálica por sobre la cantidad teórica requerida para formar un fenato neutro. Los fenatos básicos tienen un gran poder neutralizante de los ácidos por unidad de peso. Tales productos tienen de dos a tres veces la cantidad de metal requerido para fenatos neutros.

En las estructuras de los varios fenatos mostrados M = metal divalente y R = grupo alquílico.




➤Tiofosfonatos

Los productos comerciales de este tipo son generalmente derivados de componentes ácidos producidos por la reacción entre polibuteno (en el rango de peso molecular de 500 a 1000), y pentasulfuro de fósforo. Un estudio de la estructura de estos compuestos indica que las sales orgánicas presentes son principalmente tiopirofosfonatos, acompañados en algunos casos por 10 a 25 moles por ciento de tiofosfonatos y fosfonatos. También pueden ser preparados fosfonatos y tiofosfonatos solubles en aceite que contienen metal en exceso por sobre la cantidad estequiométrica, sin embargo su uso ha ido decayendo.

👉Dispersantes

Un gran desarrollo en el campo de los aditivos fue el descubrimiento de los dispersantes sin cenizas. Estos materiales se pueden categorizar en dos grandes tipos: dispersantes poliméricos de alto peso molecular usados para formular aceites multigrado y aditivos de bajo peso molecular que se usan cuando no es necesaria una modificación de la viscosidad. Estos aditivos son mucho más efectivos que los tipos metálicos para controlar los depósitos de barros y barnices que resultan de una operación intermitente a baja temperatura de motores de gasolina.

Los compuestos útiles para este propósito se caracterizan por un grupo polar ligado a una cadena hidrocarbonada de un relativo alto peso molecular. El grupo polar generalmente contiene uno o más de los siguientes elementos: nitrógeno, oxígeno y fósforo. Las cadenas solubilizantes son generalmente de un peso molecular mayor que las utilizadas en los detergentes; sin embargo en algunos casos son bastante similares.

No se harán intentos por describir todos los materiales que caen dentro de esta categoría. La discusión se limitará a algunos de los productos comerciales más ampliamente usados.

➤Alquenil succinimidas de cadena larga N-Sustituidas

La mayoría de los productos usados son de este tipo o relacionados que corresponden a la siguiente fórmula general:


El intermediario ácido alqunilsuccinico se obtiene por condensación de una olefina polimerizada, generalmente un poliisobutileno con un peso molecular en el rango de 800 1200, con anhidrido maleico. La parte básica del aditivo usualmente proviene de N-amino alquilpoliaminas, especialmente las polialquilenaminas tales como trietilentetramina, tetraetilen pentamina, etc.


➤Esteres de Alto Peso Molecular

Los materiales de interés comercial en esta área incluyen productos formados por la esterificación de olefinas sustituídas de ácidos succínicos con alcoholes alifáticos. La olefina sustituyente en los ácidos tiene al menos 50 átomos de carbono alifáticos y un peso molecular entre 700 y 5000. Un ejemplo de tales materiales e el producto de reacción del etilenglicol con un anhidrido succínico sustituído:

En esta reacción se pueden emplear polialcoholes tales como glicerol, pentaeritritol y sorbitol.

➤Bases de Mannich a partir de Fenoles Alquilados de Alto Peso Molecular
Se forman por la condensación de un fenol alquil - sustituído de alto peso molecular, una alquilenpoliamina, y un aldehído tal como formaldehído. Una descripción de la reacción de polipropilenfenol, tetraetilenpentamina y formaldehído es:


➤Dispersantes Poliméricos
Estos dispersantes sin cenizas pueden servir para la función dual de dispersante y modificador de viscosidad. Tienen dos características estructurales diferentes: aquelas que son similares a los materiales empleados como modificadores de viscosidad y aquellas de los compuestos polares (que imparten propiedades dispersivas) Los modificadores de viscosidad se discutirán en una sección separada. La fórmula general para los dispersantes poliméricos podría ser:


donde la porción hidrocarbonada es un grupo oleofílico, A = grupo polar, y R = grupo alquilo C1-6 , grupo alquenilo C4-6 ,o alquilo. Alguna de las muchas posibilidades de grupos polares son:



👉Inhibidores de Oxidación y Corrosión
La función de un inhibidor de oxidación es prevenir el deterioro del lubricante, asociado con el ataque del oxígeno. Estos inhibidores destruyen los radicales libres (rompedores de cadena) o interactúan con los peróxidos involucrados en el mecanismo de oxidación. Entre los antioxidantes más ampliamente usados están los de tipo fenólico y los ditiofosfatos de zinc. A los primeros se los considera como rompedores de cadena, mientras que los últimos se piensa que son destructores de peróxidos.
La corrosión de los metales de los cojinetes se considera generalmente que se debe principalmente a la reacción de los ácidos con los óxidos de los metales de los cojinetes. Durante la operación del motor, estos ácidos se originan por productos de la combustión incompleta del combustible, o por la oxidación del lubricante. Los inhibidores de oxidación pueden reducir esta tendencia significativamente.
Los detergentes pueden reducir la corrosión de los cojinetes neutralizando los ácidos corrosivos. Otros inhibidores tales como el ditiofosfato de zinc y las olefinas fosfosulfuradas no sólo inhiben la oxidación sino que forman una capa protectora sobre la superficie de los cojinetes, haciéndoles impenetrables al ataque de los ácidos.

➤Inhibidores Fenólicos (Rompedores de Cadena)
La eficiencia inhibidora del fenol se incrementa marcadamente por la sustitución de grupos alquílicos en las posiciones orto y para, especialmente cuando los sustituyentes orto son grupos voluminosos tales como Terbutil, y el sustituyente para es un grupo alquílico primario. Una gran variedad de estos fenoles se producen comercialmente para se empleados como inhibidores en aceites para transformadores, turbinas y motores.
La estructura metilenbis es más efectiva en aplicaciones para alta temperatura debido a sus características de baja volatilidad comparada con las otras moléculas.

➤Ditiofosfatos de Zinc (Destructores de Peróxidos)
Estos materiales son de una gran importancia comercial en los lubricantes para motores, en los cuales no sólo actúan como antioxidantes sino que también lo hacen como protectores de corrosión y antidesgaste de los cojinetes. Se fabrican de la siguiente manera:

donde R = alquil o aril. Ambos derivados alquílicos o arílicos se emplean comercialmente. Los derivados alquílicos son generalmente más efectivos como aditivos antidesgaste. Los derivados arílicos tienen un alto grado de estabilidad térmica.
Las características antidesgaste y de estabilidad térmica de los compuestos alquílicos se pueden variar utilizando diferentes alcoholes, esto es: primarios vs. secundarios y de alto vs. bajo peso molecular. Los principales grupos alquilos son propilo, butilo, hexilo, octilo, y mezclas de éstos. Los efectos de un radical alquilo en la temperatura de descomposición térmica de los dialquilditiofosfatos de zinc (ZDP), se muestra en la siguiente tabla:
Efecto del Radical Alquilo sobre la Descomposición Térmica de ZDP
Radical Alquilo
Temperatura de Descomposición (°C)
Isopropilo 196
4-Metilo 2-pentilo 197
N-Amilo 212
N-Octilo >251

La estabilidad se incrementa con la longitud de la cadena alquilada y baja por los grupos alquílicos secundarios con el mismo número de átomos de carbono. Se debe notar, sin embargo, que las características de comportamiento general de los ZPD no se relacionan con la temperatura de descomposición.

👉Aditivos Antidesgaste
El desgaste es la pérdida de metal con el subsiguiente cambio en la luz entre las superficies móviles. Si continúa, resultará en un mal funcionamiento del equipo. Entre los principales factores causantes de desgaste son el contacto metal - metal, presencia de abrasivos, y ataque de ácidos corrosivos.
El contacto metal - metal puede ser prevenido adicionando compuestos formadores de capas que protejan la superficie, bien por absorción física o por reacción química. Los ditiofosfatos de zinc se usan ampliamente para este propósito y son particularmente efectivos para reducir el desgaste en los árboles de levas. Otros aditivos contienen fósforo, azufre, o combinaciones de estos elementos.
El desgaste por abrasión se puede prevenir por la remoción de las partículas por filtración del aire que entra al motor, y del aceite.
El desgaste por corrosión resulta principalmente de los compuestos ácidos formados por la combustión. Este tipo de desgaste se puede prevenir usando aditivos alcalinos tales como fenatos básicos y sulfonatos.

👉Modificadores de Viscosidad
Los modificadores de viscosidad, o mejoradores del índice de viscosidad, como fueron conocidos en principio, comprenden una clase de materiales que mejoran las características de viscosidad/temperatura del lubricante. Esta modificación de las propiedades reológicas resultan en un incremento de la viscosidad a todas las temperaturas. El incremento en la viscosidad es más pronunciado a altas temperaturas, lo cual mejora sensiblemente el índice de viscosidad del lubricante. Esto se manifiesta por un decrecimiento en la pendiente de la curva viscosidad/temperatura graficada en un papel logarítmico ASTM.


Los modificadores de viscosidad son generalmente polímeros orgánicos solubles en aceite con pesos moleculares en el rango de 10.000 a 1.000.000. La molécula del polímero en solución es "hinchada" por el lubricante, y el volumen de la molécula así "hinchada" determina el grado al cual el polímero incrementa la viscosidad. Cuanto más alta la temperatura, más grande es el volumen y más grande el efecto "espesante" del polímero.
Además de la mejora en la viscosidad, del comportamiento de estos polímeros también depende la estabilidad de la resistencia al corte y la estabilidad química y térmica. Con un dado sistema de polímeros, la estabilidad al corte disminuye con el aumento del peso molecular. La pérdida debida al corte se refleja en una pérdida de la viscosidad del lubricante. Por otra parte, el "poder espesante" del modificador de viscosidad se incrementa con un incremento en el peso molecular, para un dado tipo de polímero. Se debe establecer un balance que tenga en cuenta la estabilidad al corte y las necesidades de viscosidad, al igual que la estabilidad térmica y a la oxidación durante las condiciones actuales de operación de la máquina.

👉Depresores del Punto de Fluencia
Los depresores del punto de fluencia previenen la congelación del aceite a bajas temperaturas. Este fenómeno se asocia con la cristalización de las ceras de parafina que están presentes en las fracciones de aceite mineral. Para lograr bajos puntos de fluencia, las refinerías eliminan los constituyentes que contienen ceras, los cuales solidifican a temperaturas relativamente altas, madiante un proceso conocido como "descerado". El descerado completo podría reducir el rendimiento del aceite a un nivel no económico. Por lo tanto el proceso de descerado se suplementa usando aditivos que bajan el punto de fluencia del aceite


Los depresores del punto de fluencia no previenen que las ceras cristalicen en el aceite. Más bien se absorben en los cristales y reducen así la cantidad de aceite ocluído en el mismo. Al reducir el volumen del cristal permiten el flujo del lubricante.

👉Aditivos varios
Esta categoría incluye compuestos antioxidantes e inhibidores de espuma. Los productos químicos empleados como antioxidantes incluyen sulfonatos, imidazolinas sustituídas, aminas, etc. Una considerable cantidad de información de estos aditivos se puede obtener de las patentes de los productos. Los agentes antiespumantes incluyen siliconas y varios copolímeros orgánicos.

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viernes, 26 de octubre de 2018

Aditivos del Gasoil

Aditivos del Gasoil




En su formulación se incluyen:

➤Estabilizantes: Retardan el envejecimiento y degradación normales del combustible Diesel y evitan el aumento de sedimentos por incremento del tamaño de las partículas pequeñas en suspensión.

➤Anti emulsionantes: Aceleran la velocidad de decantación del agua, para eliminarla más fácilmente.

➤Dispersantes: Provocan la separación uniforme de las partículas ya existentes de
asfaltenos, carbones y demás sólidos que contiene el Diesel, minimizando la formación de lodos.

➤Mejoradores de índice de cetano: El índice de cetano es una medida de la calidad de ignición del combustible diesel, no una medida de la calidad del propio combustible. Los mejoradores del índice de cetano facilitan la ignición más rápida y uniforme del combustible. Previenen la combustión prematura y la excesiva tasa de aumento de la presión en el ciclo de combustión.
Los combustibles con mayor índice de cetano tienen retrasos de ignición menores que los combustibles con menores índices de cetano. Los combustibles con mayor índice de cetano dejan más tiempo para que se complete su proceso de combustión. Por lo tanto, los motores diesel de mayor velocidad funcionan con más efectividad con combustibles de mayor índice de cetano.

➤Inhibidores de corrosión: Protegen las partes metálicas de los circuitos de combustible.

La corrosión es un proceso electroquímico que puede afectar a prácticamente cualquier material. En la molécula del diésel hay muchos átomos de oxígeno, pero además hay otros tipos de corrosión que no requieren del O2 para tener lugar.
La cámara, las toberas y algunas otras piezas del sistema de alimentación están en permanente contacto con el combustible.

➤Detergentes: Reducen la formación de depósitos carbonosos y la pérdida de caudal en los inyectores, manteniendo una óptima pulverización.

Producen el efecto de limpieza en la cámara y la tobera, pero se trata siempre de una reacción química lenta, sin erosión mecánica sobre los depósitos.

➤Mejoradores del punto de turbidez: Los mejoradores del punto de turbidez reducen la temperatura a la cual se observa la primera precipitación de parafina.
Tensioactivos: Disminuyen la tensión superficial del combustible y consiguen mejor pulverización, básica para conseguir una buena combustión.

➤Mejoradores de lubricidad: Los combustibles diesel con bajo contenido en azufre se han convertido en una necesidad medioambiental, debido a las emisiones de los motores diesel. Pero la reducción del contenido de azufre y sustancias aromáticas de los combustibles diesel ha dado lugar a problemas de lubricidad.
Los combustibles diesel con bajo contenido de azufre hacen que aumente el desgaste de todo tipo de equipos. Los mejoradores de lubricidad permiten restaurar el nivel requerido de lubricidad, creando una fina película sobre las superficies metálicas, lo que evita el contacto directo de metal contra metal.

Ventajas por el uso de aditivos en el combustible diesel

  • Ahorro de combustible (media del 2,4 % al 3,1 %). El aditivo al eliminar la carbonilla y residuos provoca que la combustión sea óptima siendo la combustión más eficiente disminuyendo así el consumo, los humos y gases contaminantes.
  • Ahorro en mantenimiento (mayor TBO y menor consumo de válvulas).
  • Mayor vida media de piezas y equipos.
  • Menor formación de lodos y menores gastos de tratamiento (disminución del 50 al 70 %).
  • Menores paros de limpieza de turbocompresores (reducción a la mitad).
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FUENTE:

http://inyecciondieselnaval.blogspot.com/2014/12/caracteristicas-de-los-aditivos-del.html




martes, 11 de septiembre de 2018

Surfactante

Surfactante

Surfactante es un término que deriva de surfactant, un vocablo inglés. Éste, a su vez, es un acrónimo formado a partir de la expresión surface active agent (que puede traducirse como “agente activo de superficie”).

Un surfactante es un elemento que actúa como detergente, emulsionante o humectante y que permite reducir la tensión superficial que existe en un fluido. Por lo general se trata de sustancias que ejercen influencia en la zona de contacto que se crea entre dos fases.

Cabe destacar que la tensión superficial refiere al nivel de energía que se necesita para que un líquido incremente su superficie por unidad de área. Esto quiere decir que hay una resistencia en el líquido a incrementar la superficie.
Los surfactantes, que también se denominan tensioactivos o tensoactivos, se componen de partes hidrófobas (que rechazan el agua) y partes hidrófilas (que son solubles en agua). De este modo, cuando el surfactante se vincula al agua, las moléculas del primer grupo quedan en el nivel superficial, mientras que las hidrófilas se sumergen. Esto hace que se formen burbujas, por ejemplo.

Debido a estas características, los detergentes sirven para el lavado de ciertos objetos. Estos surfactantes, cuando entran en contacto con agua, desencadenan diversos fenómenos que permiten generar espuma y arrastrar la grasa y otras sustancias adheridas a aquello que se desea lavar.

Se conoce como surfactante pulmonar, por último, a una sustancia que se halla en los alvéolos de los pulmones y que contribuye a minimizar la tensión superficial alveolar. Este surfactante se compone de proteínas, lípidos neutrales, fosfolípidos y otras sustancias.

SurfactanteDe sus componentes, el 80% son fosfolípidos, y en este grupo predomina la dipalmitoilfosfatidilcolina (conocida simplemente como DPPC o factor surfactante), la cual es producida por las células Neumocito tipo II, que están presentes en el epitelio alveolar y tienen forma de cubo. Si bien la DPPC es capaz de reducir la tensión superficial alveolar por sí sola, el resto de los componentes antes mencionados cumplen funciones también necesarias, como ser incrementar la inmunidad a los patógenos que ingresan por medio de la inhalación.

Así como se explica en párrafos anteriores, el surfactante pulmonar también es un tensoactivo, o sea que al entrar en contacto con el agua sufre una modificación en su tensión superficial. Cuando se segrega el surfactante pulmonar, se convierte en una película delgada que entra en contacto con el aire y se extiende sobre la totalidad del epitelio alveolar.
urfactante es un término que deriva de surfactant, un vocablo inglés. Éste, a su vez, es un acrónimo formado a partir de la expresión surface active agent (que puede traducirse como “agente activo de superficie”).


Además de disminuir la tensión que se da en los alvéolos a lo largo del proceso respiratorio (más específicamente durante la exhalación), el surfactante pulmonar también ofrece una acción inmunológica ante los virus y las bacterias que ingresan junto con el aire, para evitar que vayan más allá de los capilares y comiencen a invadir el torrente sanguíneo; si no fuera por esta sustancia, tanto los pulmones como otros órganos estarían muy expuestos a diversas enfermedades infecciosas.

Varias hormonas y otras sustancias de nuestro cuerpo, como ser la prolactina, la tiroxina, los glucocorticoides y el estradiol, se encargan de estimular la generación de surfactante pulmonar. Por otro lado, también existen otras que realizan la acción opuesta, o sea, inhiben su producción, y entre ellas encontramos los andrógenos y la insulina.

La función de los pulmones depende en gran medida de la cantidad que posea de surfactante, así como de su calidad, ya que niveles deficientes o ciertos defectos en su composición pueden derivar en considerables alteraciones, como ser la enfermedad de la membrana hialina, que afecta a los bebés recién nacidos prematuros, dificultándoles considerablemente el trabajo necesario para respirar y poniendo en riesgo su vida.

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FUENTE:

https://definicion.de/surfactante/

 

miércoles, 29 de marzo de 2017

MTD UNIDAD 2: LUBRICANTES Y COMBUSTIBLES

EL PETRÓLEO

Es un material que consiste primordialmente de hidrocarburos y se encuentra en la tierra en estado líquido de donde se extrae.
Es una mezcla de gran número de compuestos. Los elementos químicos principales que forman estos compuestos son carbono (C),hidrógeno (H2), razón por la cual estos compuestos del petróleo se llaman hidrocarburos.

Ademas contienen azufre (S), nitrógeno (N2), oxígeno (O2), humedad y cenizas.
Los distintos combustibles tienen estos elementos pero en diferentes proporciones, siendo el carbono el elemento fundamental, ya que mientras mayor sea la proporción de carbono, el combustible al quemarse genera mayor calor.


El proceso a través del cual se obtienen los distintos derivados del petóleo se llama refinación o destilación.

Refinación típica del petróleo.

La cantidad de hidrógeno en estos compuestos varía alrededor del 15 % en peso y el resto es carbono.
Algunos de estos hidrocarburos, cuando se separan del petróleo crudo, son gases a la temperatura ambiente y se almacenan bajo presión en cilindros, que luego se usan para fines domésticos.
El petróleo crudo contiene cantidades variables de impurezas tales como azufre, oxígeno, nitrógeno, agua, sal, arena y arcilla.

El petróleo crudo se extrae en muchas partes del mundo; variando sus compuestos de una región a otra, que lo caracterizan sus contenidos; por lo que los petróleos pueden ser de base :

a) Parafínica.
b) Asfáltica.
c) Mixta.

DESTILACION
Destilación conservativa.(Topping)
Destilación al vacío.
Destilación destructiva. (Cracking)

DESTILACION CONSERVATIVA.
También llamada "Topping" o Destilación Atmosférica es un proceso que consiste en separar componentes de diferentes puntos de ebullición por evaporación y condensación de las fracciones de más bajo punto de ebullición, obteniendo la separación de la nafta, kerosene, gas-oil y petróleo residual combustible (fuel-oil),

DESTILACION AL VACIO.
Se emplea para la obtención de aceites lubricantes y de productos de  alto punto de ebullición.

Ejemplo de unidad de vacío para combustibles de alto punto de ebullición.


DESTILACION DESTRUCTIVA.
También llamado "Cracking" o "Craqueo" es el tratamiento a elevadas temperaturas del petróleo con la destrucción de sus moléculas, obteniendo del mismo hidrocarburos livianos, nafta, gas-oil y  sustancias residuales y coque.
Existen distintos tipos de "Cracking", entre ellos el "Cracking"Térmico y el "Cracking" Catalítico.

Craqueo térmico
El proceso de craqueo térmico se desarrolló en un esfuerzo por aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina producida a partir de un barril de crudo.

La eficiencia del proceso es limitada porque, debido a las elevadas temperaturas y presiones, se deposita una gran cantidad de combustible sólido y poroso en los reactores. Esto, a su vez, exige emplear temperaturas y presiones aún más altas para craquear el crudo. Más tarde se inventó un proceso en el que se recirculaban los fluidos; el proceso funcionaba durante un tiempo mucho mayor con una acumulación de combustibles sólidos bastante menor.

Craqueo catalítico
El craqueo catalítico descompone los hidrocarburos complejos en moléculas más simples para aumentar la calidad y cantidad de otros productos más ligeros y valiosos para este fin y reducir la cantidad de residuos. Los hidrocarburos pesados se exponen, a alta temperatura y baja presión, a catalizadores que favorecen las reacciones químicas.



Diagrama flujo de los procesos típicos que derivan en un craqueo catalítico.

Este proceso reorganiza la estructura molecular, convirtiendo las cargas de hidrocarburos pesados en fracciones más ligeras, como queroseno, gasolina, GLP, gasóleo para calefacción y cargas petroquímicas. La selección de un catalizador depende de una combinación de la mayor reactividad posible con la máxima resistencia al desgaste.

El craqueo catalítico es importante debido a que modifica los procesos usados en la refinería para convertir crudos pesados en la valiosa gasolina y productos muchos más ligeros. Los gases ligeros producidos por craqueo catalítico contienen más olefinas que las producidas por el craqueo térmico.

Existen distintos tipos de Craqueo Catalíticos, todos con un objetivo específico. Se puede encontrar mas detalles en : https://informationandtruth.wordpress.com/2016/12/01/craqueo-catalitico/

El Gasoil
Es el combustible apropiado para los motores diésel modernos de alta velocidad.

Las propiedades del combustible tienen considerable influencia en el trabajo y adaptabilidad del motor diésel bajo distintas condiciones de funcionamiento, ya sea en su eficiencia, como en el mantenimiento, reparaciones y vida útil de los componentes vinculados.
Las principales cualidades que afectan al motor diésel son:
1. Numero cetano
2. Volatilidad
3. Residuo carbonoso
4. Viscosidad
5. Contenido de azufre
6. Cenizas
7. Agua y sedimentos
8. Punto de inflamación
9. Punto de derrame
10. Acidez
11. Poder calórico o calorífico

Número cetano:
El número cetano sirve para medir la cualidad de ignición de un combustible dado. El número cetano de un combustible es el porcentaje de cetano en una mezcla de cetano y alfametil naftaleno que tiene la misma cualidad de ignición que el combustible que se está comparando.

El cetano tiene una excelente cualidad de ignición y el alfametil naftaleno una cualidad de ignición muy pobre. La escala que se emplea es de cero a 100, siendo 0 el alfametil naftaleno puro, y 100 el cetano puro.

La obtención del número cetano, se realiza  por comparación de muestras en un motor de pruebas de compresión variable en laboratorio.

Volatilidad:
Es la facilidad de un líquido de transformarse rápidamente en vapor. Generalmente, los combustibles para diésel , cuanto menos densos , son mas volátiles.

Viscosidad:
Como hemos estudiado anteriormente, la viscosidad es la resistencia interna de un fluído a desplazarse.
En la práctica, la viscosidad se expresa por la cantidad de tiempo en segundos que un determinado volumen de fluído , a una cierta temperatura, tarda en pasar por un orificio calibrado de un diámetro determinado.

La viscosidad es la responsable de la lubricación y fricción entre partes mecánicas en movimiento.
En el sistema de inyección de un motor diésel, la lubricación y la refrigeración de los elementos bombantes de las bombas inyectoras y las partes móviles de los inyectores, dependen exclusivamente del combustible empleado, por lo que esta viscosidad no será menor a 35 SSU a 100°F ó 37,8 °C. (SSU=Segundos Saybolt Universal)

Azufre:
El azufre en un combustible diésel provoca gases de combustión altamente corrosivos y contaminantes que se condesan en las paredes del cilindro, especialmente cuando el motor funciona con poca carga.

También el sistema de escape del motor sufre corrosión por este mismo motivo, por los que el contenido de azufre deseable no será mayor del 1%.

Sedimentos y ceniza:
Son una fuente de material abrasivo que causará desgastes, obstrucción e inconvenientes, ya sea en el motor como en el sistema de inyección.

El agua (agregada a los sedimentos) aumenta notablemente el desgaste, especialmente si es salada, y puede provocar fallas en el funcionamiento del motor, por lo que el contenido de sedimentos no será mayor a 0,05%, y el contenido de cenizas no será mayor a 0,01%.

Punto de inflamación:
Es la temperatura mínima en la que un conbustilble debe calentarse para que sus vapores o gases se inflamen momentáneamente en contacto con una llama. Un combustible con un bajo punto de inflamación es peligroso para almacenarlo y manipularlo, por lo que en la Armada se utilizará combustible diésel con un punto de inflamación no menor a 65°C.

Punto de derrame:
Es la temperatura en la cual un combustible se solidifica o congela. Este valor es importante para el arranque de un motor frío y para la manipulación del sistema de combustible en zonas muy frías. El punto máximo de derrame para un combustible diésel norma será de -17°C aproximadamente.

Acidez:
Un combustible no debe ser corrosivo, por esa razón no debe contener ácidos libres, para no dañar las superficies metálicas con las cuales entra en contacto en el tanque y en el motor.

Poder calorífico o calórico:
Es la cantidad de calor producida por la combustión completa de la unidad de peso del combustible. Se expresa en kilocalorías* o BTU**.

*Caloría=Unidad de energía térmica, de símbolo cal, que equivale a la cantidad de calor necesaria para elevar 1 grado centígrado la temperatura de 1 gramo de agua en condiciones atmosféricas normales.

**BTU (british thermal unit)=Unidad térmica, de símbolo BTU o BTu, que representa la cantidad de calor que se requiere para elevar en un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.

 DEMORA DE LA IGNICIÓN O INTERTIEMPO DE COMBUSTIÓN
Se llama demora de la ignición al tiempo que transcurre para calentar las partículas de combustible, convertirlas en gas y llevarlas al estado de combustión.
Esto depende de:
1. El número de cetano
2. Presión inyección
3. Velocidad del motor
4. Relación de compresión del motor

Este intertiempo se encuentra entre 0,0012 y 0,0018 segundos. Se puede bajar mejorando la turbulencia del aire y/o aumentando la presión de compresión.
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NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACIÓN DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (NOCEM) CAPITULO 32 COMBUSTIBLES Y SISTEMAS RELACIONADOS 2daEdición 2001 
 
Gasoil.
Es el corte más importante en uso en el país, y en aumento en los últimos años, por la masiva incorporación de vehículos de poco porte que utilizan este tipo de combustible. Normalmente se lo utiliza sin aditivos, es decir, tal como se produce en la refinería.
Su principal uso naval es en la combustión en motores diesel, generalmente del tipo rápido (en general de 1000 a 1500 RPM) ya que los motores diesel de menor número de vueltas, puede funcionar satisfactoriamente mediante diesel-oil o IFO.
Según normas europeas, el punto de inflamación debe estar por encima de los 55ºC. En nuestro país ante la necesidad de elaborar mayor cantidad de gasoil, por el incremento de consumo de este tipo de combustible en el parque automotor, en detrimento de la nafta, el valor ha sido reducido a 45ºC, es decir, que ha sido llevada la parte más pesada de la nafta al gasoil para producir mayor cantidad. El gasoil para buques, vehículos anfibios y vehículos de combate embarcados, deberá tener más de 60ºC por razones de seguridad, mientras que para el uso automotor se utiliza el gasoil que se encuentra en el mercado.
El valor del punto de inflamación no produce alteraciones de la combustión en el motor diesel, sino que deben considerarse otras condiciones de seguridad en su manipulación.

6. Gasoil antártico (GOA).
El gasoil antártico es recomendado para ser usado a temperaturas menores de -5ºC ya que este combustible tiene un punto de escurrimiento de -40ºC.
No debe ser utilizado en zonas cálidas por los peligros derivados de la formación de gases, dado que su punto de inflamación de 44°C mínimo, es sensiblemente inferior al del gasoil en uso en la Armada.
Se deberá utilizar el gasoil para zonas muy frías o gasoil antártico, exclusivamente en el Área Naval Austral. Dicho combustible deberá ser utilizado en esa zona tanto en invierno como en verano, para evitar que restos del combustible usado durante el verano sean consumidos en invierno, con resultados no satisfactorios.

7. Diesel-oil.
El diesel-oil es un combustible con características en la curva de destilación similar a la del gasoil, pero de menor calidad en lo que respecta a otros parámetros tales como: sedimento, color, contenido de azufre, menor estabilidad al almacenamiento, mayor contenido de aromáticos y en general menor índice de cetano.
Este producto ha tenido participación en el mercado petrolero cuando el fuel-oil pesado era utilizado en grandes cantidades directamente en las calderas.
El uso del IFO en los motores diesel requirió una demanda mayor de hidrocarburos diluyentes (normalmente del corte del gasoil o diesel-oil) para alcanzar viscosidades menores a la del fuel-oil pesado, motivo por el cual en la actualidad no es común su uso; sumado a ello, las destilerías disponen de mayores cantidades de hidrógeno, obtenido por el mejoramiento octánico de las naftas, con el cual pueden realizar el tratamiento de hidrogenado al diesel-oil, llegando de esta manera a un combustible de calidad superior, que es comercializado como gasoil (limpio y con buena estabilidad al almacenamiento).

Por no ser utilizado en el ámbito de la Armada, no se incluyen especificaciones en estas Normas.
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Generalidades:
En los distintos órganos en movimiento de las maquinas, existen rozamientos en las superficies de contacto que disminuyen su rendimiento. Este fenómeno se debe a diversos factores, el mas característico de los cuales es el coeficiente de rozamiento, causado principalmente en las irregularidades de las superficies de las piezas en contacto.
Se llama lubricante a la sustancia capaz de disminuir el rozamiento entre dos superficies en movimiento. Sus fines son, principalmente, dos

1) Disminuir el coeficiente de rozamiento.
2) Actuar como medio dispersor del calor producido.

Además, con él se consiguen los siguientes objetivos secundarios:

a) Reducir desgastes por rozamiento.
b) Disminuir o evitar la corrosión.
c) Aumentar la estanqueidad en ciertos órganos (cilindros, aros de pistón, juntas, etc.).
d) Eliminar y/o trasladar sedimentos y partículas perjudiciales.

Características:

Para cada lubricante, dentro de su gran variedad de aplicaciones, hay unas características en común que, en mayor o menor grado, deben cumplir.

Las principales son: viscosidad,punto de combustión, punto de inflamación, punto de congelación y punto de descongelación.

Las secundarias son: poder anticorrosivo, poder antioxidante, poder antiespumante, poder detergente y resistencia a elevadas presiones.

Viscosidad:

Es la característica mas importante para la elección de los aceites y se define como la resistencia de un liquido a fluir. Es la inversa de la fluidez y se debe a la fricción de las partículas del liquido. La viscosidad se valora según los métodos usados para su determinación, y las unidades, en orden decreciente a su exactitud, son:

Viscosidad dinámica o absoluta.
La unidad de viscosidad absoluta es el poise, que se define como la viscosidad de un fluido que opone determinada fuerza al deslizamiento de una superficie sobre otra a velocidad y distancia determinadas.


Números SAE.
Establecidos por la Society of Automotive Engineers para especificar gamas de viscosidades de aceites para automóviles. Los números de invierno (SAE 0 W, 5W, 10W, 15 W, 20W, 25 W ) se determinan a temperaturas bajo cero, y los de verano (SAE-20, 30, 40, 50, 60) a 100 °C.


Índice de viscosidad.
La viscosidad de los lubricantes disminuye al elevarse la temperatura. Y es necesario conocer los grados de variación, principalmente cuando los lubricantes se van a emplear en maquinas o motores que trabajan a altas temperaturas.

La escala de los índices de viscosidad fue establecida tomando aceites de diferentes procedencias y clasificándolos desde 0 (mucha variación) hasta 100 (muy poca variación). En la practica, se consideran:
  • Bajo: menos de 40
  • Medio: de 40 a 80
  • Alto: mas de 80
En la práctica, la viscosidad se expresa por la cantidad de tiempo en segundos que un determinado volumen de fluído, a una cierta temperatura, tarda en pasar por un orificio calibrado de un diámetro determinado.

Untuosidad
Es la capacidad que tienen los aceites de adherirse a la superficie de los órganos lubricados. No se valora porque no existe una unidad de medida ni aparatos normalizados que permitan su medición.

Punto de inflamación
Es la temperatura a la cual, bajo ciertas condiciones, hay que calentar un lubricante para que los vapores emitidos se inflamen al aproximar una llama.

Punto de combustión
Es la temperatura que debe alcanzar un lubricante para que empiece a arder ininterrumpidamente. Se considerara llegado al punto de combustión cuando el lubricante arda durante cinco segundos por lo menos.

Porcentaje de coquización
Los aceites que son sometidos a temperaturas demasiado elevadas y que no disponen del aire suficiente para arder debidamente se carbonizan, produciendo una especie de coque que perjudica la superficie lubricada. Para determinar la tendencia a la coquizacion, se calcula el porcentaje de coque producido en una atmósfera limitada.

Punto de congelación
Es la temperatura a la cual los aceites dejan de fluir, solidificándose. Se determina enfriando progresivamente el lubricante en un tubo de ensayo hasta que este se pueda poner horizontal sin que el aceite se derrame.

Punto de descongelación
Es la temperatura a la cual, en el calentamiento, deja de estar bloqueada una pieza que había quedado sujeta por el lubricante al congelarse este.

Poder anticorrosivo
Es la propiedad de un lubricante de proteger a los órganos mecánicos contra la corrosión. Puede mejorarse añadiendo agentes anticorrosivos

Poder antioxidante
Es la propiedad de mantenerse estable a altas temperaturas, con la cual, al no oxidarse el lubricante, tampoco aumenta su acidez, y no se forman en su seno partes insolubles que con el tiempo originarían lodos.
Poder antiespumante 
Es la propiedad de impedir la retención de burbujas de aire en el aceite. Se mejora añadiendo agentes que reducen la tendencia a formar espuma

Poder detergente
En los motores de explosión se producen residuos en el proceso de la combustión y de la descomposición del lubricante que contribuyen al rápido desgaste de sus distintos órganos. Por esta razón se añaden al lubricante productos detergentes que arrastran los posibles sedimentos y los mantienen en suspensión en el aceite.

Poder lubricante a elevadas presiones
Es la capacidad de mantener la película lubricante entre las superficies de las piezas aun en el caso de someterlas a elevadas cargas.
Clasificación
Según su consistencia, los lubricantes se pueden clasificar en:
  • Sólidos.
  • Pastosos.
  • Líquidos.

Dentro de cada clase, pueden ser de origen mineral, vegetal y animal, o sintéticos.

Aceites minerales. Obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo, y también de ciertos carbones. Una vez destilados, son convenientemente tratados para purificarlos y mejorar sus propiedades básicas con aditivos.

Aceites de origen vegetal y animal. Son denominados también aceites grasos y entre ellos se encuentran: aceite de lino, de algodón, de oliva, de tocino, glicerina, etc.

Aceites compuestos. Formados por mezclas de los dos primeros, con la adición de ciertas sustancias para mejorar sus propiedades.

Aceites sintéticos. Constituidos por sustancias liquidas lubricantes obtenidas por procedimientos químicos. Tienen la ventaja sobre los demás de que su formación de carbonillas es prácticamente nula; su inconveniente consiste en ser mas caros.

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NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACIÓN DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y MAQUINAS NAVALES (NOCEM) CAPITULO 23 LUBRICANTES Y SISTEMAS RELACIONADOS 3ª Edición 1999

Guía de Lubricación (
Carta de lubricantes a bordo)

Todos los Comandos, Organismos y Dependencias deberán tener una "Guía de Lubricación" la cual deberá estar aprobada por la DICE.

En el caso de Unidades de reciente incorporación o mecanismos que utilicen lubricantes de di­versa procedencia, los respectivos destinos lo informarán a la DICE solicitando la designación del reemplazo correspondiente de los mismos, por aquellos de uso en la Unidad o en la Armada. En ambos casos se consignarán los datos según modelo del anexo 23-06. Posteriormente a su aprobación, se ar­chivará en el Libro o Carpeta de Lubricación de la Unidad. En el caso que se desconozcan los datos consignados de los equipos y/o sistemas, se indicará:
- Velocidad de rotación del mecanismo.
- Temperatura de trabajo y cargas a que está sometido.
- Tipo de circuito de lubricación.
- Si existe posibilidad de contaminación con combustible, agua o cualquier otra sustancia.
- Cualquier otro dato ampliatorio que permita una correcta selección del lubricante (ambiente de trabajo húmedo, temperatura ambiental, etc.).

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Tipos de aceites lubricantes empleados en motores Diesel de la Armada.

Ejemplos:

ACEITE DISOLA 30
ACEITE DISOLA 40
ACEITE GADINIA 30
ACEITE FERRODIESEL 397
ACEITE HIDROMOVIL 15
ACEITE YPF TURBINA R 32 TB
ACEITE DROMUS B


PARA MAS DETALLES SOBRE LUBRICANTES
TRIBOLOGIA

ADITIVOS en LUBRICANTES Y COMBUSTIBLES

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 son perjudiciales.

Aditivos para Lubricantes
Los aditivos pueden dividirse en dos grandes grupos, según los efectos que producen:

-Inhibidores destinados a retardar la degradación del aceite actuando como detergente-dispersantes, antioxidantes, anticorrosivos, agentes antidesgaste, agentes alcalinos y agentes antiemulsificadores.

-Aditivos que mejoran las cualidades físicas básicas con acción sobre el índice de viscosidad, el poder antiespumante, el sellado, la oleosidad, la extrema presión y la rigidez dieléctrica.

La clasificación anterior no quiere decir que para conseguir cada cualidad sea preciso la mezcla de un aditivo diferente, ya que en el mercado existen productos que proporcionan varias ventajas simultáneamente.
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ENTRADAS RELACIONADAS
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FUENTES: