EVALUACIóN FISICOQUíMICA DE LOS LUBRICANTES Y ACEITES

Universidad de Carabobo
Facultad Experimental de Ciencia y Tecnología
Departamento de Química
Evaluación fisicoquímica de los lubricantes y aceites elaborados
en Productora de Lubricantes C.A. (PROLUBCA)
Tutor Empresarial: Ing. Mariana Martinez
Autor:Br. Teresa Cadenas
Tutor Académico: Juan Carlos Pereira
Naguanagua, Mayo 2014
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL: Realizar y evaluar los análisis fisicoquímicos que
son aplicados a los aceites y lubricantes elaborados en la empresa
Productora de Lubricantes C.A. (PROLUBCA)
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
- Determinar la viscosidad cinemática de aceites y lubricantes, mediante
la medición del tiempo en el cual un volumen de liquido fluye por
gravedad, a través de un viscosímetro de vidrio
- Determinar el punto de inflamación de aceites y lubricantes con
contenido de kerosene (Método Pensky-Martens de copa cerrada)
- Determinar el punto de inflamación de aceites y lubricantes, que
tengan un punto de inflamación superior a los 79°C e inferiores a 400
°C. (Método Cleveland de copa abierta)
- Determinar la gravedad y densidad de los aceites y lubricantes a
través del método del hidrómetro
- Determinar los constituyentes básicos de los aceites y lubricantes por
medio de titulación potenciométrica con acido perclórico
- Determinar el contenido en masa de los metales Zn, Ca y Mg en
muestras de aceites y lubricantes por absorción atómica.
- Determinar las características espumantes de los aceites y lubricantes
a 24 °C y a 93,5 °C.
- Determinar la viscosidad aparente a bajas temperaturas de lubricantes
y aceites multigrado utilizando un simulador de arranque en frio.
- Determinar de manera cualitativa la presencia de agua en lubricantes
y aceites elaborados. Crepitación.
DESCRIPCION DE LA EMPRESA
Productora de Lubricantes C.A. (PROLUBCA) fue fundada en la
ciudad de La Victoria, Estado Aragua, el 3 de Diciembre de 1997, por
empresarios con una amplia experiencia en el mantenimiento en el área
de lubrificación automotriz e industrial.
Esta empresa ofrece al público lubricantes elaborados con
tecnología moderna con bases lubricantes y aditivos de la más alta
calidad, para lograr la máxima protección en las partes mecánicas de
sus motores y maquinarias. Una amplia gama de productos conforman
el estándar de producción en las líneas de lubricantes automotrices,
industriales y agrícolas.
La Dirección de Productora de Lubricantes C. A. esta
comprometida con satisfacer los requerimientos del cliente, mediante la
fabricación y comercialización de aceites lubricantes automotrices e
industriales, buscando la excelencia de los productos basados en los
requisitos de la norma ISO 9001:2008 y el cumplimiento de los
objetivos de la calidad.
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Semana
1-2
3-4
5-6
7-8
9-10
11-12
Actividad a ejecutar
Inducción de seguridad industrial y recorrido de la
planta.
Adiestramiento teórico de los tipos de lubricantes
y aceites, ensayos, normas y procedimientos
Adiestramiento practico de los ensayos y
procedimientos aplicados a los aceites y
lubricantes elaborados
Ejecución de los ensayos y procedimientos
aplicados para el análisis de los aceites y
lubricantes elaborados
Comparación de los resultados con los Estándares
establecidos e interpretación de los mismos
Ejecución de los ensayos y procedimientos
aplicados para el análisis de los aceites y
lubricantes elaborados
Comparación de los resultados con los Estándares
establecidos e interpretación de los mismos
Ejecución de los ensayos y procedimientos
aplicados para el análisis de los aceites y
lubricantes elaborados
Comparación de los resultados con los Estándares
establecidos e interpretación de los mismos
Ejecución de los ensayos y procedimientos
aplicados para el análisis de los aceites y
lubricantes elaborados
Comparación de los resultados con los Estándares
establecidos e interpretación de los mismos
RESUMEN DE ACTIVIDADES
El trabajo principal de un lubricante es evitar que las piezas
metálicas entren en contacto para que así no haya fricción y por ende
desgaste dentro del motor o piezas en movimiento. Adicionalmente, su
trabajo es disipar el calor que se genera por la fricción, además de
transferirlo fuera del ciclo de la combustión. Para que ocurra esto cada
tipo de aceite lubricante debe cumplir ciertas condiciones para que
cumpla su función determinada, en este caso debemos decir que existen
distintos tipos de aceites lubricantes dependiendo de las características
de la maquina, automóvil, o equipo en el que se use.
Un lubricante se compone de una base, que puede ser mineral o
sintética y un conjunto de aditivos que le confieren sus propiedades y
determinan sus características. Los aceites básicos parafínicos son las
bases para la manufactura de los aceites lubricantes automotrices. Los
aceites básicos parafínicos de alta calidad son mezclados entre sí y con
aditivos, permitan obtener lubricantes de muy alta calidad y que
cumplan sus funciones básicas. Para obtener estos aceites lubricantes
que los hace uno distinto de otro, estos deben cumplir ciertas
características y estándares para ser aprobados, además de que con
esto son identificados y separados según su uso. Entre estas
características se encuentran:
Viscosidad cinemática.
Punto de Inflamación (Copa Abierta y Copa Cerrada).
Gravedad y densidad a través del método del hidrómetro
Titulación Potenciométrica con acido perclórico.
Masa de los metales Zn, Ca y Mg por absorción atómica.
Características espumantes a 24 °C y a 93,5 °C.
Viscosidad aparente a bajas temperaturas de lubricantes y
aceites multigrado con un simulador de arranque en frio
 Crepitación







En nuestro país existe la Comisión Venezolana de Industriales
(COVENIN), la cual es la encargada de velar por la estandarización y
normalización bajo lineamientos de calidad en Venezuela estableciendo
los requisitos mínimos para la elaboración de procedimientos,
materiales, productos, actividades y demás aspectos que estas normas
rigen. En el caso de los aceites lubricantes existen varias normal que la
empresa debe cumplir para tener esos estándares de calidad que se
exigen para los distintos tipos de lubricantes. Además de trabajar con
estas normas, los métodos analíticos usados se apoyan en la ASTM
(American Society for Testing Materials) - Sociedad Americana de
Prueba de Materiales, las cuales definen cuales son los procedimientos a
seguir para realizar cada ensayo.
La prueba principal o base que se le realiza a un aceite lubricante
es la Viscosidad Cinemática, esta se rige por la norma COVENIN
889:1995, en esta prueba se determinaba la viscosidad del aceite
lubricante a 40 ºC y a 100 ºC, con un viscosímetro de Ostwald, el cual
se encontraba en un baño de un aceite liviano para mantener así la
temperatura del aceite lubricante a medir, para realizar este ensayo se
adicionaba 7ml del aceite lubricante a determinar y se dejaba reposar
aprox. 10 min en el cual es el tiempo estipulado para que el este llegue
a la temperatura del baño en el que se encontraba, luego se realiza la
succión de la muestra con una bomba de vacío y se toma el tiempo que
tarda el liquido en desalojar de una marca a otra, con este tiempo y la
constante del viscosímetro obteníamos la viscosidad del lubricante,
luego guiándonos con los valores tabulados de las viscosidades se
aprobaba o no el aceite elaborado. Además con estas determinaciones
se puede saber el Índice de Viscosidad de un Aceite lubricante, este un
método que adjudica un valor numérico al cambio de la viscosidad de la
temperatura. Un alto índice de viscosidad indica un rango relativamente
bajo de viscosidad con cambios de temperatura y un bajo índice de
viscosidad indica un alto rango de cambio de viscosidad con la
temperatura. En otras palabras, si un aceite de alto índice de viscosidad
y un aceite de bajo índice de viscosidad tienen la misma viscosidad a
temperatura ambiente, a medida que la temperatura aumenta el aceite
de alto IV se adelgazará menos, y por consiguiente, tendrá una
viscosidad mayor que el aceite de bajo IV a temperaturas altas.
Otra de las pruebas que se realizaban y que era de suma
importancia para la aprobación de las muestras era la de la
determinación de Gravedad y densidad a través del método del
Hidrómetro (COVENIN 883:2002). Este método está basado en el
principio de que la gravedad API de un liquido está relacionada
directamente con la profundidad de inmersión de un cuerpo que en el
flote, en este caso el cuerpo flotando que esta previamente calibrado en
unidades de gravedad API es el hidrómetro. El aceite lubricante se vierte
en un cilindro graduado de vidrio de 1000ml, todo esto en un mesón
donde se mantenga reposado, se introduce el hidrómetro lentamente y
se espera hasta que este se estabilice y quede totalmente estacionario,
cuando este flote libremente se toma la lectura en la división más
cercana a la escala. Luego se toma la temperatura introduciendo un
termómetro y agitando para que tomemos la lectura del mismo. Se
corrige la temperatura con la presión del laboratorio y con ambos datos
nos vamos a las tablas internacionales normalizadas para obtener la
densidad y la gravedad API del aceite lubricante.
Básicamente estas son las dos pruebas principales que se le
realiza a los aceites lubricantes al llegar al laboratorio. Luego de esto se
realiza tambien la prueba de crepitación, para evidenciar la presencia de
agua en la muestra, la cual es una prueba cualitativa que se realiza con
un cautin, la muestra de aceite lubricante se colocaba en un recipiente
el cual se introducía en este aparato y si el agua está presente se
evapora rápido y produce una crepitación o ruido seco, con esta prueba
podemos conocer si el aceite se encuentra contaminado por arriba de su
punto de saturación.
Prueba exigida por las Normas COVENIN son las pruebas de punto
de inflamación del aceite, esta prueba esta relacionada con la volatilidad
del aceite. Cuanto más bajo sea este punto, más volátil será el aceite y
tendrá más tendencia a la inflamación. Un punto de inflamación alto es
signo de calidad en el aceite, es la temperatura mínima a la cual el
aceite
desprende
suficientes
vapores
que
se
encienden
instantáneamente al aplicárseles una llama abierta, es de gran
importancia conocer esta propiedad ya que puede determinar cuando un
aceite lubricante se encuentra contaminado de alguna sustancia que
pueda producir alguna llama al alcanzar altas temperaturas y a su vez
produzca un desperfecto en el vehículo o el equipo en el cual se utilice el
producto. En este se utiliza el Método Cleveland de copa abierta, que
determina el punto de inflamación en un rango de temperatura entre 40
y 360ºC. Tambien se determina puntos de inflamación con el Método
Pensky-Martens de copa cerrada, esto para aceites lubricantes que
contienen kerosene en su composición.
Con un equipo de absorción atómica podemos determinar el
contenido en masa de los metales Zn, Ca y Mg, este es un método de
calidad para los aceites, ya que estimar la concentración de metales
empleados como aditivos determina que ese aceite está fallando si se
encuentra en altas concentraciones. Esta es una técnica cuantitativa,
consiste en la medición de las especies atómicas por su absorción a una
longitud de onda en particular. Su alta sensibilidad permite detectar
elementos en trazas y es por esta razón que se utiliza en los aceites
para determinar la concentración de partículas metálicas en suspensión
y dependiendo de su cantidad, visualizar probables fallas mecánicas
antes que se produzcan. Se utilizaba un espectrofotómetro, un equipo
con lámpara de cátodo hueco, el cátodo estaba constituido con el metal
cuyo espectro se deseaba obtener, primero se pasaban los patrones
para obtener una curva de calibración y luego se realizaba la medición
de la muestra problema, automáticamente el equipo realizaba la
medición sin necesidad de realizar ningún otro calculo.
En los aceites multigrados, los grados de viscosidad (números)
van acompañados por la letra W, haciendo referencia a la estación
climatológica de invierno (Winter, en inglés) y se basan en el
cumplimiento de requerimientos de comportamiento a baja y a alta
temperatura. La capacidad del lubricante para permitir el fácil arranque
del motor bajo condiciones de bajas temperaturas, en virtud de su poca
resistencia al movimiento o baja viscosidad dinámica a altos esfuerzos
de corte, la cual es evaluada con Método de Ensayo Estándar para
determinar la Viscosidad Aparente de Aceites de Motor entre -5 y -35°C,
tilizando el Simulador de Arranque en Frío (Standard Test Method for
Apparent Viscosity of Engine Oils Between -5 a -35°C Using the ColdCranking Simulator). Este ensayo se correlaciona con el fenómeno que
se presenta en el cigüeñal de un motor de combustión interna cuando
este gira dentro de la película de aceite durante el arranque a bajas
temperaturas. Solo se inyectaba la muestra al equipo previamente
calibrado con un aceite ya estandarizado y este nos arrojaba el
resultado de la viscosidad aparente el cual se comparaba con los rangos
establecidos para cada tipo de aceite multigrado que se realizaba en la
compañía.
Otra característica que se determinaba era la condición espumante
de los aceites a 24 °C y a 93,5 °C. Esta prueba se realiza con la
finalidad de observar la presencia de aire en el lubricante. La espuma se
produce en la superficie del aceite con elevado número de burbujas de
distintos tamaños, mientras que el aire atrapado se encuentra disperso
en todo el volumen del fluido. Generalmente la presencia de aire en un
fluido trae aparejado: cavitación de la bomba, vibraciones,
interferencias con el consiguiente riesgo de falla mecánica y, finalmente,
debido a que el aire es compresible, se tendrá un comportamiento
irregular en la transmisión de potencia en los sistemas hidráulicos. Si la
espuma excede los niveles permitido puede traer todas estas
consecuencias al motor, por ello es de gran importancia medirlo,
además que entra en las normas COVENIN para tener un aceite de
calidad según sea su función.
Una determinación que se realizaba en el laboratorio de
PROLUBCA era la de constituyentes básicos por medio de titulación
potenciométrica con acido perclórico. El producto se disuelve en una
mezcla anhidra de acido acético glacial y tolueno y se titulaba
potenciometricamente con una solución de acido perclórico en acido
acético glacial. Por medio de esta titulación nos daba el número exacto
de basicidad del aceite lubricante. Estos índices son útiles como guía
para control de calidad del producto. En el momento en que se realizo la
pasantía el equipo no se encontraba operativo por lo que no se pudo
realizar la determinación del mismo.
CONCLUSIONES
 Las propiedades fisicoquímica de los aceites lubricantes son
de gran importancia para los equipos, maquinas y
automóviles, por lo que deben cumplir las normas
establecidas en los estándares de calidad.
 Las normas COVENIN son las que determinan los estándares
de calidad de cada producto y en este laboratorio se
apoyaba en estas normas y los métodos usados para llegar a
ellas era a través de la ASTM, la cual define que
procedimiento se debe seguir para realizar cada ensayo.
 La viscosidad cinemática del producto, crepitación, además
de la determinación de la gravedad y densidad por el
método del hidrómetro resultan de gran importancia para la
aprobación del producto final. Ya que si estas no cumplen
con los parámetros establecidos no se pueden llevar a cabo
el resto de ellas.
 En el laboratorio tambien se realizaba la determinación de
estas características para la materia prima o aceites bases
que llegaban para realización del producto final. Los cuales
deben cumplir ciertos estándares establecidos. La mayoría
de ellos difería era en la viscosidad del mismo.
RECOMENDACIONES
 Realizar con más frecuencia el mantenimiento de los
equipos, para realizar mediciones mas exactas, además de
mejorar significativamente la vida útil de los mismos, y
garantizar que los resultados obtenidos para los métodos
utilizados sean lo más exactos posible y se ajusten asi a los
estándares de calidad.
 Se pudiese implemente un sistema de gestión de la Calidad
del producto, para garantizar que los aceites lubricantes
siempre salgan dentro de los parámetros de la idealidad.
 Realizar las instrucciones de trabajo de cada método de
ensayo y su documentación, para que estos datos queden
registrados y se pueda hacer el seguimiento y trazabilidad a
la hora de algún reclamo.