Aditivos para lubricantes automotrices: cómo mejoran el rendimiento para lograr resultados excepcionales

Los lubricantes son necesarios para el funcionamiento fluido y eficaz de diversas máquinas y vehículos. Mejoran el rendimiento, la eficiencia del combustible y la durabilidad, a la vez que reducen la fricción, el desgaste y la corrosión. Sin embargo, no todos los lubricantes son iguales. Algunos fabricantes de equipos originales (OEM), como Mercedes-Benz, Volvo, Cummins y otros, tienen sus propios criterios y estándares, y ciertos lubricantes están diseñados específicamente para satisfacer sus necesidades y demandas.

Para garantizar que los lubricantes que autorizan sean compatibles con sus motores y sistemas, y proporcionen la mejor protección y rendimiento posibles, estos OEM tienen sus propios criterios y pruebas.

Además de las aprobaciones de los OEM, algunos productos químicos afectan el rendimiento de los lubricantes. Estos productos químicos son aditivos. Los lubricantes automotrices suelen incluir aditivos para otorgarles aceites con ciertas calidades que les permiten realizar estas tareas con expertos.

Los aditivos pueden mejorar el rendimiento de un lubricante de diversas maneras. La siguiente guía de aditivos para lubricantes automotrices le brindará más información:

Antifricción:

Estos aditivos reducen la fricción entre los elementos móviles, lo que reduce el consumo de energía y la generación de calor.

Antidesgaste:

Estos aditivos proporcionan una capa protectora sobre las superficies metálicas del motor, previniendo el desgaste y prolongando su vida útil.

Extrema presión:

Estos aditivos evitan el contacto metal con metal, previniendo el agarrotamiento y los daños bajo cargas muy elevadas.

Antioxidante:

Estos aditivos evitan que el aceite se oxide y degrade a altas temperaturas y presiones, lo que permite un mayor intervalo entre cambios de aceite y un menor consumo.

Anticorrosivo:

Estos aditivos evitan la corrosión de los elementos metálicos debido a la humedad o los productos ácidos de la combustión, mejorando el rendimiento y la limpieza del motor.

Detergente:

Estos aditivos mantienen los pistones, válvulas, anillos y otros módulos del motor limpios y optimizan su rendimiento al prevenir la acumulación de lodos y resinas.

Dispersante:

Estos aditivos mantienen las impurezas inmóviles en suspensión, evitando que se depositen y obstruyan el filtro de aceite u otros conductos.

Modificadores de Viscosidad:

Al mejorar las propiedades de viscosidad-temperatura del aceite, estos aditivos garantizan una lubricación suficiente tanto a bajas como a altas temperaturas.

Depresores del Punto de Fluidez:

Estos aditivos reducen el punto de fusión del aceite, manteniéndolo líquido a bajas temperaturas.

Inhibidores de Espuma:

Detienen la formación de burbujas de aire en el aceite, lo cual puede reducir sus propiedades lubricantes.

Factores que contribuyen al rendimiento de los aditivos para lubricantes automotrices

El tipo y la cantidad de aditivos utilizados en un lubricante varían según diversos factores, como el tipo de aceite base (mineral o sintético), la aplicación (automotriz, industrial o marina), el tipo de motor (gasolina o diésel), las condiciones de operación (temperatura, carga, velocidad) y las especificaciones del fabricante del equipo original (OEM).

En los últimos años, las nanopartículas como aditivos lubricantes han atraído más atención. Los materiales con al menos una dimensión entre 1 y 100 nanómetros se denominan nanomateriales. Las características físicas y químicas distintivas de los nanomateriales pueden mejorar la suavidad de las superficies de los lubricantes tradicionales. A continuación, se presentan algunos beneficios del uso de nanopartículas como aditivos lubricantes:

Tamaño diminuto: Para proporcionar una capa lubricante fiable y eficaz que proteja las superficies metálicas de la fricción, los nanomateriales pueden rellenar pequeños agujeros y protuberancias exteriores.

Alta aplicación: Gracias a su capacidad para soportar altas fuerzas sin alterar su forma ni función, estos nanomateriales son ideales para aplicaciones de alto rendimiento.

Composición química: Se pueden utilizar numerosas sustancias o elementos, como metales, óxidos metálicos, materiales a base de carbono, etc., para crear nanomateriales. Esto amplía considerablemente las opciones para modificar sus componentes y conexiones con el aceite base y las superficies metálicas.

Alta reactividad: Los nanomateriales tienen una alta relación superficie-volumen, lo que resulta en una mayor exposición de átomos o moléculas en su superficie. Esto los hace más reactivos con el aceite básico o las superficies metálicas, lo que conduce a la formación de enlaces o recubrimientos fuertes que pueden mejorar las características lubricantes.

La contribución de los nanomateriales

A continuación, se presentan algunos ejemplos de nanomateriales que se han investigado como aditivos para lubricantes:

• El grafeno es una capa única de una red hexagonal de átomos de carbono. Posee una resistencia mecánica, conductividad eléctrica, conductividad térmica y propiedades lubricantes excepcionales. El grafeno puede reducir el desgaste y la fricción al crear una capa fina y lisa sobre las superficies metálicas. Además, puede mejorar la estabilidad térmica y las propiedades antioxidantes del aceite base.
• Nanopartículas metálicas: nanopartículas metálicas con diámetros que varían de unos pocos a decenas de nanómetros, incluyendo cobre, plata, oro, hierro, níquel y otros. Pueden rodar o deslizarse entre las superficies metálicas para actuar como lubricantes sólidos. Al desarrollar recubrimientos protectores, o tribopelículas, sobre las superficies metálicas, estas nanopartículas pueden mejorar aún más las capacidades antidesgaste y de extrema presión del aceite base.
• Las nanopartículas de óxido metálico son partículas de óxidos metálicos con diámetros que varían de unos pocos a decenas de nanómetros, como el óxido de zinc, el dióxido de titanio, el óxido de cerio, el óxido de aluminio, etc. Al rodar o deslizarse sobre las superficies metálicas, las nanopartículas de óxido metálico pueden actuar como lubricantes sólidos. Las nanopartículas de óxido metálico también pueden mejorar las propiedades de alta presión y antidesgaste del aceite base al recubrir las superficies metálicas con capas protectoras llamadas tribofilms.

• Nanotubos de carbono: Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas compuestas por átomos de carbono. Su longitud puede alcanzar varios micrómetros, mientras que su diámetro varía desde unos pocos hasta decenas de nanómetros. Los nanotubos de carbono poseen características excepcionales de resistencia mecánica, conductividad eléctrica, conductividad térmica y lubricidad. Los nanotubos de carbono pueden minimizar el desgaste y la fricción al producir una capa delgada y lisa sobre las superficies metálicas. También pueden mejorar la estabilidad térmica y las propiedades antioxidantes del aceite base.

Resultados positivos

Aunque las pruebas de laboratorio y las simulaciones de nanomateriales como aditivos lubricantes han mostrado resultados positivos, aún existen ciertas dificultades y restricciones en cuanto a su uso práctico. Entre estas dificultades y restricciones se encuentran:

Costo: Debido al alto coste de síntesis, purificación y caracterización, los nanomateriales suelen ser más costosos que los aditivos tradicionales. La mejora en el rendimiento con respecto a los aditivos tradicionales, así como su accesibilidad y escalabilidad, determinan la rentabilidad de las nanopartículas como aditivos lubricantes.

Dispersión: Debido a su alta energía superficial y su limitada solubilidad, los nanomateriales tienden a agregarse o sedimentarse en los aceites base. Como aditivos lubricantes, esto puede reducir su estabilidad y eficacia. Para lograr una distribución uniforme y estable de los nanomateriales en el aceite base, se requieren técnicas y agentes de dispersión adecuados.

Compatibilidad: Los nanomateriales pueden interactuar con el aceite base u otros aditivos lubricantes, modificando las características o el rendimiento de dichos componentes. Por ejemplo, pueden interferir con la acción de otros aditivos o modificar la viscosidad, la acidez o el punto de inflamación del aceite base. Por lo tanto, es necesario garantizar el máximo rendimiento de las nanopartículas como aditivos lubricantes mediante pruebas y análisis de compatibilidad.
Toxicidad: Debido a su diminuto tamaño, su alta reactividad y sus efectos desconocidos en los seres vivos, los nanomateriales pueden representar peligros potenciales para la salud humana y el medio ambiente. Por ejemplo, pueden penetrar en el cuerpo humano a través de la respiración, la ingestión o el contacto con la piel y tener consecuencias negativas, como inflamación, estrés oxidativo o daño al ADN. Para verificar la seguridad de las nanopartículas como aditivos lubricantes, se requieren pruebas y evaluaciones de toxicidad.

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• Mejoradores del Índice de Viscosidad Chempol: Estos aditivos a base de polímeros, conocidos como Chempol, mejoran las propiedades de viscosidad-temperatura de los aceites de motor. Proporcionan una lubricación adecuada tanto a bajas como a altas temperaturas. Se presentan en diversas presentaciones, incluyendo copolímeros de estireno-dieno hidrogenados (HSD), copolímeros de olefina, copolímeros de estireno-isopreno y polimetacrilatos (PMA).
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