Formulación de Lubricantes: Aditivos

El aceite base requiere ser mejorada con aditivos, estos son productos químicos que potencian, añaden o protegen propiedades concretas del lubricante. Su contenido puede suponer entre el 5 % y el 20 % de un aceite lubricante.

Sin embargo, los aditivos también pueden provocar efectos perjudiciales, principalmente si su contenido es demasiado elevado, si hay reacciones entre ellos o si hay reacciones con superficies metálicas, juntas o recubrimientos. Por lo que su formulación debe realizarse de forma cuidadosa.

Estos aditivos se pueden clasificar en grupos, una propuesta de clasificación es la siguiente:

1. Aditivos Mejoradores de Rendimiento. Su misión principal es mejorar las propiedades de la base, permitiendo al lubricante trabajar en condiciones más extremas. Los principales son:

a. Mejoradores del índice de viscosidad, a base de polímeros de cadena larga y alto peso molecular, como polimetacrilatos (PMAs), poli-etilen propilenos (OCPs), poli-estirenos-co-butadienos hidrogenados (HSDs), poli-isopropenos hidrogenados (SIPs), poli-estirenos-co-maleico-anhidrido esterificados (SPE) o combinación de los anteriores; que provocan una mayor viscosidad relativa a altas temperaturas que a bajas, con lo que reducen la variación de la viscosidad con la temperatura.

b. Depresores del punto de congelación, formulados con polímeros alquilaromáticos y polimetacrilatos, que ralentizan la formación de ceras que reducen la fluidez a bajas temperaturas, reduciendo el punto de fluidez entre 11º y 17º C.

c. Protectores de juntas, recubren y protegen los elastómeros aumentando la estanqueidad del sistema al provocar que esas se hinchen ligeramente, un exceso de aditivación puede ser perjudicial ya que las debilita y agrieta.

d. Mejoradores de adherencia, se utilizan para mejorar la adherencia del lubricante y ayudan a prevenir o controlar salpicaduras, goteos y fugas del lubricante. Están compuestos por largas cadenas de polímeros, similares a los utilizados como mejorador del índice de viscosidad.

e. Emulsificadores y demulsificadores, según se necesiten, ayudan a emulsionar el agua para evitar separación de fases o separan el agua al disminuir la tensión superficial. Los agentes emulsificadores suelen estar formulados con jabones metálicos, aceites de origen vegetal o animal y compuestos que modifican la polaridad.

2. Aditivos de Protección del Lubricante. Su misión principal es proteger la base, aumentando su vida útil.

  a. Antioxidantes,  la oxidación se produce en presencia de oxígeno y altas temperaturas, y da como resultado el aumento de la viscosidad del aceite y la presencia de ácidos orgánicos, lo que provoca la formación de lacas y barnices en las superficies metálicas a más altas temperaturas. 

Para retrasar la oxidación se utilizan aditivos a base de Ditiofosfato de Zinc (ZDTPs), compuestos fenólicos, alquilatos de difenilaminas, compuestos orgánicos de molibdeno y ditiocarbamatos, incluso tienen capacidad antioxidante los compuestos de azufre y nitrógeno que se pueden encontrar en el aceite base; que reaccionan con los radicales libres y los peróxidos para hacerlos inertes, de esta forma alargan la vida útil del aceite al reducir el envejecimiento.

  b. Desactivadores metálicos, forman una película inerte sobre las superficies metálicas previniendo la oxidación catalítica producida por el contacto del aceite con el metal a altas temperaturas, especialmente hierro y cobre. Se formulan a base de ácidos salicílicos, fosfóricos, acéticos, cítricos, glucónicos y lecitinas.

  c. Antiespumantes, la resistencia a la espuma dependen del tipo de base del lubricante y de su viscosidad, se utilizan aditivos a base de polímeros de sílice de cadena larga y polímeros orgánicos que anulan la formación de burbujas de aire dentro del lubricante evitando la formación de espuma.

  d. Dispersantes, su misión principal es mantener el lubricante limpio de depósitos y se utilizan en combinación con los aditivos Detergentes. Los aditivos dispersantes operan a bajas temperaturas recubriendo las partículas y evitando su crecimiento; de esta manera mantienen limpio el equipo. Están diseñados para mantener las partículas de suciedad, formadas por carbonillas y metales de desgaste, separadas lo que reduce los efectos negativos que pueden causar estos contaminantes en la viscosidad, desgaste y obturación de filtros.

Existen dos tipos, los denominados dispersantes suaves formulados a base de polímeros de éster de metacrilato de bajo peso molecular, alcoholes de cadena larga y compuestos de vinilos polares; y los denominados dispersantes sobre dimensionados (over-based) formulados con alquilos, en exceso, combinados con calcio, bario, sales de cinc, fenoles o ácidos salicílicos.

3. Aditivos de Protección de Superficies. Su misión es proteger de forma activa las superficies de los equipos, aumentando la vida útil de los componentes.

a. Antidesgaste (AW), su función principal es reducir la fricción y el desgaste en condiciones de lubricación límite, formulados a base de compuestos orgánico oxigenados, compuestos sulfurados y sulfuro-nitrogenados, ésteres organico-fosfatados, compuestos azufre-molibdeno, tricresilfosfatos (TCP) y ditiofosfatos de zinc (ZDDP); forman una película protectora en las piezas móviles que reduce la fricción, la temperatura y el contacto metal-metal a bajas velocidades y cargas elevadas.

b. Extrema presión (EP), su función es también reducir la fricción y el desgaste en condiciones de lubricación límite, principalmente bajo cargas y temperaturas elevadas, están formulados a base de dibencildisulfuros, triclorocetanos y parafinas cloradas, ceras y aceites minerales parafínicos clorados y bisulfuros de molibdeno.

c. Inhibidores de la herrumbre y de la corrosión, la corrosión puede estar provocada por ácidos orgánicos producidos por la degradación del lubricante o por contaminantes externos, se utilizan aditivos muy alcalinos que reaccionan y neutralizan los ácidos. Están formulados con fosfitos orgánicos, olefinas sulfuradas, benzotriazolos, dietilditiocarbamatos y ditiofosfatos de zinc (ZDDP). 

Los aditivos anti-herrumbre tienen una fuerte atracción polar con las superficies metálicas, que forma una película protectora que repele la humedad. Están formulados a base de sulfonatos metálicos, succinatos y otros ácidos orgánicos polares.

d. Detergentes, su misión principal es mantener el lubricante limpio de depósitos, en combinación con los aditivos Dispersantes. Están formados por una porción soluble, denominada substrato, y una porción que reacciona con la superficie metálica. El substrato está formulada a base de ácidos sulfonicos, alquilfenoles sulfitos-formaldeidos y ácidos carboxílicos y salicílicos. La porción que reacciona con las superficies metálicas está formulada, principalmente, a base de calcio, magnesio y sodio, otras formulaciones incluyen bario, litio, potasio, aluminio, zinc, plomo y estroncio. Forman una película no adhesiva sobre las superficies metálicas a alta temperatura que mantienen las partículas en suspensión.

4. Otros Aditivos. Se pueden incluir otros aditivos con funciones accesorias, como pueden ser los Colorantes que se utilizan en muy pequeñas cantidades para corregir o modificar totalmente el color del lubricante, bien por motivos de identificación del producto, imagen de marca o por requerimientos de normativa. No tienen ninguna influencia en el rendimiento.

Formulation of Lubricants: Base Oils

Base oils are the fundamental building blocks of a finished lubricating oil or grease, their properties and endurance are depending on their quality. Typically comprise 80 % - 90 % of the finished lubricant.

Every base oil meet a series of properties related to its chemical composition, the main ones are:

· Oxidation stability, degradation process by oxidative mechanisms induced by temperature.

· Thermal stability, high-temperature stability without oxygen.

· Carbon residue, solid residues formation, as soot, produced by high temperature.

· Natural solvency, capacity to solve chemical products, as additives or contaminants.

· Seal compatibility, base stocks should protect seals.

· Viscosity index, or viscosity-temperature relationship.

· Low-temperature properties, base stocks should have low wax content, because they have got a high poor point.

· Volatility, the tendency to evaporation, high volatility reduce flashpoint.

· Oxidation, corrosion, and rust, base oils should be water and acid-free.

· Colour doesn't influence the final result. Refined base oils are brown-amber colored, hydrotreated are yellow-golden colored, synthetic base oils are uncolored, and heavy-based oils are black-greenish colored.

· Toxicity, as much refined are the base oils as low toxicity they are, reaching even no toxic base oils.

· Biodegradability, high refined and synthetic base oils are practically biodegradable. The biodegradability is ensured by bio-based ester.

· Demulsification, the ability of oil and water to separate.

· Foam characteristics, the tendency to foam formation and the stability of the foam results.

1.  Mineral Base Oils.

They are manufactured from crude oil, separated by a distillation process in a vacuum column, refining in several stages and various treatments which result in a large variety of medical, cosmetic, industrial and automotive oils and lubricants.

In any case, mineral base oils are combinations of paraffin, iso-paraffin, naphthene, aromatic, and sulfur and nitrogen compounds. According to content in paraffin and iso-paraffin, base oils are called naphthenic (content in paraffinic from 42 % to 50 %), neutral (from 50 % to 56 %) and paraffinic (from 56 % to 67 %). 

Figure 1 Mineral base oils: (a) y (b) - Paraffin, (c) - Naphthene, (d) - Aromatic.

Mineral-based oils provide good lubricity and protection against corrosion, compatibility with seals and paints, natural solvency, hydrolytic stability, and low costs.

On the other hand, they have got a low flash point, high pour point, and low oxidation and temperature stability, so the range of operation temperature and duration is limited.

API (American Petroleum Institute, USA) classifies base oils by sulfur content, saturates content and viscosity index.

Usually, Group I base oils are produced by refining and dewaxing, but Group II and Group III are produced by hydrotreating, followed by dewaxing or wax isomerization. 

Base Oils	Saturates Content	Sulfur Content	Viscosity Index
Group I	<90 %	>0.03 %	80 – 120
Group II	>90 %	<0.03 %	80-120
Group III	>90 %	<0.03 %	>120

Table 1 API Clasification (1st part)

2.  Re-refined Base Oils.

Used oils content wear metals, oxidation wastes, particles from combustion, fuel, water, and anti-freeze, so the oil should be changed, but the most of molecules of base oil are in good condition and can be used again. A re-refining process eliminates contaminants and additives to blend a new lubricant.

The regeneration process starts with a chemical treatment to bind wear metals and dirt to make their elimination easier. Next, the dewatering and vacuum distillation process removes water and lighter oils. Finally, a hydrotreating process introduces hydrogen to remove sulfur, nitrogen, chlorine and oxidation products.

The process produces Group I base oils and can reach Group II base oils by high-quality hydrotreating.

3.  Gas-to-Liquids (GTL) Base Oils.

Gas-to-Liquids is a process for converting natural gas into fuels and base oils, GTL process tears natural gas molecules apart and reassembles them into longer chain molecules. The result is extremely pure base oil, formed by iso-paraffin, free of contaminants such as sulfur, aromatics, and metals; that can be considered Group III or can be transformed to Group IV.

Iso-paraffin produced by the GTL process provides good viscosity properties, oxidation resistance, and good low-temperature conditions.

4.  Synthetic Base Oils.

Synthetic base oils are produced, mainly, from low molecular weight hydrocarbons, the process produces high quality and extended service life capability base oils under extremes operating conditions.

In general terms, synthetic base oils are able to handle a wider range of application temperatures, so they provide the best protection both to high and low temperatures.

Base Oils	Type of Base
Group IV	Polyalphaolefin
Group V	Other Synthetic Bases

Table 2 API Clasification (2nd part)

The more usual synthetic base oils are:

a.  Synthetic Hydrocarbon Fluids:

The SHFs comprise the fastest-growing type of synthetic lubricant base stock, they all are compatible with mineral base stocks.

Polyalphaolefins (PAO) are unsaturated hydrocarbons with the general formula (-CH₂-)_n, free of sulfur, phosphorus, metals, and waxes. Provide excellent high-temperature stability and low-temperature fluidity, high viscosity indexes, low volatility and compatible with mineral base oils. Although the oxidation stability is lower than mineral oils and their solvency of polar additives is poor, so usually PAOs are combined with other synthetic oils.

This base oil is recommended for engine oils and gear oils.

Alkylated Aromatics formed by alkylation of an aromatic compound, usually benzene or naphthalene. Provide excellent low-temperature fluidity and low pour points, good solubility for additives, thermal stability, and lubricity. Although their viscosity index is about the same as mineral oils, they are less volatile, more stable to oxidation, high temperatures, and hydrolysis. They are used as the base of engine oils, gear oils, and hydraulic fluids.

Polybutenes are produced by controlled polymerization of butenes and isobutylenes. Compared with other synthetic base oils are more volatile, less stable to oxidation and their viscosity index is lower; their tendency to produce smoke and shoot deposits is very low so they are used to formulate 2-Stroke engine oils, also as gear oils combined with mineral or synthetic base oils.

b.  Polyalkylene Glycols (PAG):

PAG are polymers made from ethylene oxide (EO), propylene oxide (PO), or their derivatives. Solubility in water or other hydrocarbon is depending on the type of oxide.

Both provide good viscosity/temperature characteristics, low pour point, high-temperature stability, high flash point, good lubricity, good shear stability, PAGs are not corrosive for most of the metals and compatible with rubber.

The main disadvantages are low additive solvency and pour compatibility with lubricants, seals, paints, and finishes.

They are used as a base for hydraulic brake fluids (DOT3 and DOT 4) due to their water solubility, 2-Stroke engine oils due to the low deposits at high temperatures, compressor lubricants, and fire-resistance fluids.

c.  Synthetic Esters:

They are oxygen-containing compounds that result from the reaction of an alcohol with an organic acid. They have good lubricity, temperature, and hydrolytic stability, the solvency of additives and compatibility with additives and other bases. But some esters can damage seals so require special compositions.

They are used as base oils for engine oils, mixed with other synthetic bases, because they improve low-temperature properties, reduce fuel consumption, increase wear protection and viscosity-temperature properties.

Also, as 2-Stroke engine base oils, they reduce deposit formation, protecting rings, pistons, and sparks. They allow reducing the quantity of lubricant from 50:1 of mineral oils to 100:1 and up 150:1 due to their outstanding lubricity.

Phosphate Esters are used as anti-wear additives due to their high lubricity and as base oils for hydraulic fluids and compressor oils due to their low flammability. But their hydrolytic and temperature stability and viscosity index is low and their low-temperature properties are poor. Also, they are aggressive with paints, coats, and seals.

Polyol Esters have good high-temperature stability, hydrolytic stability and low-temperature properties, low volatility and low Viscosity Index; the polyol esters also may have more effect on paints and cause more swelling of elastomers. To take advantage of their miscibility with hydrofluorocarbon (HFC) refrigerants, polyol esters are used in refrigeration systems.

d.  Polyethers:

In this group, we can find Perfluorinated Polyethers (PFPE) with a density nearly twice that of hydrocarbons, they are immiscible with most of the other base oils and non-flammable under all practical condition. Very good viscosity-temperature and viscosity-pressure dependence, high oxidation and water stability, inert chemically and radiation stable; these properties joined their shearing stability. They are suitable as hydraulic fluids in spacecraft and as a dielectric in transformers and generators.

Polyphenyl Ethers have excellent high-temperature properties and resistance to oxidation but they have fair viscosity-temperature properties, they are used as hydraulic fluid for high temperature and radiation resistance.

Polysiloxanes or Silicones have high viscosity index, over 300, low pour point, high-temperature stability, and oxidation stability so run well in a wide range of temperatures; they are chemically inert, non-toxic, fire-resistant, and water repellent, they have low volatility and are compatible with seals and plastics. Their disadvantage is formation of abrasive silicon oxides if oxidation does occur, effective adherent lubricating films are not formed due to their low surface tension, and also show poor response to additives. They are used are brake fluids and as antifoam agents in lubricants.

The table compares different synthetic base oils properties against mineral oil.

Table 3 Comparison among base oils.

5.  Bio-bases Oils.

They are mainly produced from soybeans, rapeseed, palm tree, sunflowers, and safflowers. Their advantages are high biodegradability, superior lubricity, higher flash point, and viscosity index; but their pour point is high and the oxidative stability is poor, also the recycling is difficult.
The main applications are hydraulic fluids, transmission fluids, gear oils, compressor oils, and greases. Better when an application is total loss, indoors or where low pour point is not an issue, food industry or environmentally-sensitive areas.

1. Introduction to Tribology and Lubrication

Formulación de Lubricantes: Aceites base

El aceite base es el componente fundamental de un lubricante, de su calidad van a depender sus propiedades y su duración. Además su contenido es muy elevado, entre el 80 % y el 90 % del total de un aceite lubricante.

Este aceite base tiene, por su composición, una serie de propiedades que marcan el comportamiento del lubricante con el que se han formulado, las propiedades principales son:

· Estabilidad a la oxidación, esto es, al proceso de degradación a la reacción con el oxígeno inducido por la temperatura.

· Estabilidad térmica, o estabilidad a altas temperaturas sin presencia de oxígeno.

· Formación de residuos carbonosos, o cantidad de formación de residuos sólidos por efecto de las altas temperaturas.

· Solvencia natural, es la capacidad de una base lubricante para disolver otros productos químicos, como son los aditivos o contaminantes.

· Protección de juntas, los aceites base no deberían dañar juntas de elastómeros, pero debido a su capacidad disolvente y su polaridad molecular pueden tener algunos efectos que se corrigen con la utilización de aditivos adecuados.

· Índice de viscosidad, o estabilidad de la viscosidad con la temperatura, que depende de la composición del aceite base.

· Comportamiento a baja temperatura, los aceites base no deben tener contenidos en ceras que solidifiquen a bajas temperaturas, sin embargo, las bases que cumplen con esta característica tienen un índice de viscosidad moderado.

· Volatilidad, es una medida de la tendencia a la evaporación de sus partículas más volátiles, lubricantes con alta volatilidad tienen un punto de evaporación más bajo y son más inflamables.

· Herrumbre y corrosión, los aceites base deben estar libres de agua y ácidos para evitar estos problemas.

· Color, el color de la base depende de su grado de refino, así las bases refinadas tienen un color marrón-miel, mientras que las hidroprocesadas presentan un color amarillo-dorado, las bases sintéticas son transparentes o las bases más pesadas presentan colores negro-verdosos. El color no tiene ninguna influencia en el comportamiento final del lubricante.

· Toxicidad, los aceites base son menos tóxicos según son más refinados, logrando obtener incluso bases no tóxicas para algunas aplicaciones.

· Biodegradabilidad, los aceites base muy refinados y sintéticos pueden llegar a ser prácticamente biodegradables, esta biodegradabilidad se garantiza utilizando ésteres de origen vegetal.

· Demulsibilidad, es la capacidad para separar el agua y depende de su polaridad molecular.

· Formación de espuma, depende de su capacidad para absorber partículas de aire.

1.  Bases Minerales.

Los lubricantes con base mineral, son aquellos que utilizan una base destilada y refinada del petróleo. Los productos válidos para la lubricación se obtienen por destilación al vacío. Dependiendo del tipo de petróleo y del proceso de destilación obtendremos lubricantes de diferentes calidades y propiedades.

En todos los casos se trata de una combinación de parafinas, iso-parafinas, naftas, aromáticos y compuestos de azufre y nitrógeno. En función del contenido en parafinas e iso-parafinas, los aceites base se denominan nafténicos (entre 42 % y 50 % de parafinas), neutros (entre 50 % y 56 %) y parafínicos (entre 56 % y 67 %). Este contenido en parafinas depende de la procedencia geográfica del crudo.

Figura 1 Bases minerales: (a) y (b) - Parafinas, (c) - Nafténicos, (d) - Aromáticos

Estas bases aportan, como principales ventajas, una excelente lubricidad y protección contra la corrosión, son compatibles con recubrimientos y juntas, facilitan la solubilidad de los aditivos, aportan estabilidad hidrolítica y unos costes muy competitivos.

Por otro lado estas bases tienen un punto de inflamación bajo, un punto de congelación elevado y baja estabilidad a la oxidación y a la temperatura, lo que limita su rango de temperaturas de trabajo y su duración.

La asociación API (American Petroleum Institute, USA) clasifica las bases minerales por su contenido en azufre, en saturados y su índice de viscosidad.

De modo general, las bases del Grupo I se producen de forma tradicional mediante procesos de refino y eliminación de ceras, mientras que las bases del Grupo II y Grupo III se obtienen mediante procedimientos de hidroprocesado, acompañados de eliminación de ceras o de isomerización respectivamente. 

Base	Contenido en saturados	Contenido en azufre	Índice de viscosidad
Grupo I	<90 %	>0.03 %	80 – 120
Grupo II	>90 %	<0.03 %	80-120
Grupo III	>90 %	<0.03 %	>120

Tabla 1 Clasificación API (1ª parte)

2.  Bases Regeneradas.

El lubricante, una vez utilizado, presenta restos de metales de desgaste, restos de oxidación, sustancias procedentes de la combustión, combustible, agua y refrigerantes, lo que hace que debamos sustituir el lubricante; sin embargo la mayoría de las moléculas del aceite base se encuentran en buenas condiciones y pueden utilizarse de nuevo, para ello se puede realizar un proceso de regeneración que elimine estos contaminantes así como su contenido en aditivos.

El proceso de regeneración comienza con un pre-tratamiento químico que aglomera metales de desgaste y lodos para facilitar su eliminación.

Posteriormente, se procede a un proceso de destilación que comienza con una deshidratación de la base, para eliminar todo el contenido en agua calentando la base por encima de 100º C; eliminación de combustible mediante calentamiento de la base a alta temperatura y baja presión; finalizando con un proceso de destilación al vacío.

Por último, se lleva a cabo un proceso de hidroprocesado en el que, mediante hidrogenación catalítica a alta temperatura y alta presión, se eliminan los restos de azufre, nitrógeno, cloro y componentes oxidados.

Con este proceso se producen bases del Grupo I pudiendo alcanzarse, según la calidad del proceso de hidroprocesado, bases del Grupo II.

3.  Bases Gas-to-Liquids (GTL).

Gas-to-Liquids es un proceso que transforma gas natural en combustible y aceite base, consiste en agrupar moléculas de gas natural hasta alcanzar cadenas de hidrocarburos más largas. El resultado es una base de gran pureza, compuesta por iso-parafinas, sin presencia de contaminantes como azufre, aromáticos o metales; que puede considerarse como Grupo III o incluso transformarse para considerarse Grupo IV.

Las iso-parafinas producidas por este proceso presentan una buena viscosidad, resistencia a la oxidación y buen comportamiento a bajas temperaturas.

4.  Bases Sintéticas.

Los lubricantes sintéticos utilizan como bases moléculas sintéticas, es decir obtenidas por síntesis en laboratorio, pudiendo ser o no de origen petrolífero. Este proceso permite obtener productos de muy alta calidad y duración, adecuados para las más duras condiciones de trabajo, incluso en competición.

De modo general, las bases sintéticas tienen una mayor capacidad para soportar temperaturas extremas que las bases minerales, por lo que proporciona una mayor protección a altas y bajas temperaturas.

Base	Tipo de Base
Grupo IV	Polialfaolefina
Grupo V	Resto de bases sintéticas

Tabla 2 Clasificación API (2ª parte)

Las bases sintéticas más habituales son:

a.  Hidrocarburos sintéticos:

Los hidrocarburos sintéticos (SHF) suponen el tipo de base sintética de más rápido crecimiento, tienen la característica común de que son totalmente compatibles con las bases minerales.

Las Polialfaolefinas (PAO) se componen de estructuras de oligómeros hidrogenados de un alfa-olefina, con la fórmula general (-CH₂-)_n, hidrocarburos libres de azufre, fósforo, metales y ceras. Aportan una excelente estabilidad térmica y fluidez a bajas temperaturas, un alto índice de viscosidad, una baja volatilidad y son compatibles con bases minerales. En su contra tienen baja resistencia a la oxidación y solvencia de aditivos, por lo que a menudo se combinan con otras bases sintéticas para compensar este problema.

Estas propiedades convierten a esta base en muy recomendable para la formulación de lubricantes de motor y para transmisiones en automoción. 

Los Alquilatos Aromáticos se forman por alquilación de un compuesto aromático, normalmente benceno o naftaleno. Aportan un buen comportamiento a bajas temperaturas, buena solvencia de aditivos, buena estabilidad térmica y lubricidad. Aunque su índice de viscosidad es similar al de las bases minerales, su volatilidad es inferior y son más estables a la oxidación, las altas temperaturas y la hidrólisis. Se utilizan en lubricantes de motor y transmisiones.

Los Polibutenos se obtienen por polimerización de butenos e isobutilenos. Comparándolos con otras bases sintéticas, es más volátil, menos resistente a la oxidación y tiene un menor índice de viscosidad; tiene baja tendencia a formar humos y carbonillas por lo que se utilizan en la formulación de lubricantes de 2 tiempos. Se utiliza también como base de lubricantes para cajas de cambios, en combinación con bases minerales o sintéticas.

b.  Polialquilenglicoles (PAG):

Se obtienen por polimerización de óxidos de etileno o de propileno para formar copolímeros. La solubilidad de la base en agua o en hidrocarburos depende del óxido utilizado.

Aportan excelentes características viscosidad/temperatura, bajo punto de congelación, buena estabilidad térmica, alto punto de inflamación, buena lubricidad, buena estabilidad al cizallamiento, no es corrosivo para la mayoría de metales y es respetuoso con cauchos.

Sus principales desventajas son su baja solvencia de aditivos y su incompatibilidad con otros lubricantes y con recubrimientos y juntas.

Se utilizan como base de los líquidos de frenos (tipos DOT3 y DOT 4), por su capacidad para absorber el agua; y en lubricantes para motores de 2 tiempos ya que no produce depósitos a altas temperaturas.

c.  Ésteres sintéticos:

Son el resultado de la reacción química entre un ácido orgánico y un alcohol. Presentan una excelente lubricidad, estabilidad térmica y a la hidrólisis, solvencia de aditivos y presentan una buena compatibilidad con otras bases y con aditivos.

Sin embargo algunos ésteres pueden dañar y envejecer juntas por lo que requiere materiales especiales.

Se utilizan como bases de lubricantes de motor, mezclados con otras bases sintéticas porque mejoran el comportamiento a bajas temperaturas, reducen el consumo de combustible, aumentan la protección al desgaste y la retención de la viscosidad.

Como base de lubricantes de motores de 2 tiempos, reducen la formación de residuos, protegiendo segmentos, pistones y bujías. Además, al proporcionar una mejor lubricidad, permite reducir la proporción de lubricante en el aceite de los 50:1 de una base mineral hasta 100:1 e incluso 150:1.

Los Ésteres Fosfatados se utilizan como aditivos anti-desgaste de otras bases lubricantes debido a su gran lubricidad, y como base para fluidos hidráulicos y lubricantes de compresores debido a su baja inflamabilidad. Sin embargo tienen una baja estabilidad hidrolítica y térmica, bajo índice de viscosidad y comportamiento pobre a bajas temperaturas. Además, es una base muy disolvente por lo que es muy agresivo con pinturas, recubrimientos y juntas.

Los Ésteres de Poliol presentan una alta estabilidad a altas temperaturas, buena estabilidad hidrolítica y buen comportamiento a bajas temperaturas, baja volatilidad y bajo índice de viscosidad; es una base agresiva con pinturas y juntas. Gracias a su buena miscibilidad con gases hidrofluorocarbonados (HFC) se utilizan en compresores de sistemas de refrigeración.

d.  Poliéteres:

En este grupo podemos encontrar Poliéteres Perfluorados, como el PFPE, que presenta una densidad de aproximadamente el doble que otras bases, con las que no es miscible, y no es inflamable. Tiene muy viscosidad muy estable con la temperatura, son muy estables a la oxidación y al agua, y son químicamente inertes a la vez que presentan estabilidad a la radiación. estas propiedades, junto a su estabilidad al cizallamiento, lo hacen adecuado como fluido hidráulico en aplicaciones aeroespaciales.

Los Polifenil Éteres presentan mayor estabilidad pero tienen peor comportamiento viscosidad - temperatura, se utilizan principalmente como fluidos hidráulicos resistentes a las altas temperaturas y a la radiación.

Los Polisiloxanos o Siliconas aportan índices de viscosidad muy elevados, bajo punto de congelación y buena estabilidad térmica y a la oxidación lo que les hace adecuados para operar en un amplio rango de temperaturas; son químicamente inertes y no tóxicos, resistentes al fuego y al agua, tienen baja volatilidad y son compatibles con plásticos y elastómeros. Sin embargo presentan varios inconvenientes, tales como la formación de residuos abrasivos al degradarse, no forman películas lubricantes adherentes debido a su baja tensión superficial, y no presentan una buena solvencia con aditivos. Se utilizan como fluidos en sistemas de frenos hidráulicos y como aditivos antiespuma en lubricantes.

En la tabla se comparan los comportamientos de diferentes bases sintéticas con una base mineral.

Tabla 3 Comparación entre aceites base

5.  Bases Biológicas.

Proceden principalmente de la soja, colza, palma, girasol y cártamo. Los lubricantes de base biológica aportan una gran biodegradabilidad, gran lubricidad, elevados puntos de inflamación e índice de viscosidad; por el contrario su punto de fluidez es muy elevado y tienen baja estabilidad a la oxidación, a esto hay que añadir la dificultad que presenta su reciclado.Sus aplicaciones principales son sistemas hidráulicos, transmisiones y reductores, compresores y grasas. Principalmente en aplicaciones a pérdida, en interior o en condiciones que no sufran bajas temperaturas, aplicaciones de industria alimentaria o donde se exija un especial cuidado del medio-ambiente.

1.- Introducción a la Tribología y Lubricación