Lubrifiere – Tribologie

Notiuni de baza

Utilizarea lubrifiantilor este atestata istoric inca inainte de anul 900 I.C, cand grasimile de natura animala sau vegetala erau utilizate la ungerea lemnului sau pentru a facilita procesul de transport. Odata cu inceputul prelucrarii titeiului, o noua generatie de lubrifianti pe baza minerala a venit sa inlocuiasca vechii lubrifianti.

Cu toate ca utilizarea lubrifiantilor este aproape la fel de veche precum omenirea, baza stiintifica ce se axeaza pe tehnologia de lubrifiere este relativ noua. Tribologia este un termen care a aparut in anul 1966 si este stiinta care studiaza si ofera solutii pentru procesele de frecare, uzura si ungere. Termenul tribologie este folosit acum la nivel global pentru a descrie aceasta activitate vasta cu caracter interdisciplinar in toate aspectele sale si ofera o baza stiintifica pentru intelegerea modalitatilor de lubrifiere in diverse sisteme tribologice.

Functiile lubrifiantilor

  • reducerea frictiunii si uzurii intre piesele aflate in contact ceea ce duce la economisirea energiei;
  • functionarea ca agenti de racire pentru piesele foarte fierbinti;
  • neutralizarea acizilor din motor;
  • indepartarea suspensiilor si depunerilor;
  • prelungirea duratei de functionare a motorului;
  • micsorarea consumul de carburant, etanseizare;
  • inlesnirea transferului de energie si racire;
  • protectia impotriva coroziunii.

Fabricarea unui lubrifiant care sa realizeze performantele mentionate mai sus in diferite sisteme de lubrifiere reprezinta un proces complex de imbinare si echilibru al proprietatilor uleiului de baza si performantele aditivului folosit.

Componenta lubrifiantilor

Pentru a satisface mai mult de 90% din totalul aplicatiilor lubrifiantilor, sunt necesare intre 5000 si 10000 de formulari diferite care se finalizeaza in obtinerea lubrifiantilor ceruti de specificatiile tehnice ale producatorilor de motoare si utilaje. Calculand o medie, lubrifiantii sunt compusi din circa 93% ulei de baza si 7% aditivi chimici sau alte componente.

Uleiul de baza

Uleiurile de baza utilizate in formularea lubrifiantilor sunt obtinute din petrol, impreuna cu uleiurile sintetice si cele pe baza vegetala, care se pot incorpora pentru obtinerea aplicatiilor speciale. De accea, performantele uleiului finit depind foarte mult de tipul si calitatea uleiului de baza folosit si aditivul utilizat. Se poate utiliza ca lubrifiant finit si uleiul de baza neaditivat, insa in aplicatii foarte restranse.

Uleiurile de baza sunt un complex de hidrocarburi parafinice, aromatice si naftenice , care contin si alte elemente precum azot, sulf, oxigen si urme de sodiu, clor, potasiu si magneziu. Uleiurile minerale de baza sunt constituite din fractii de uleiuri obtinute prin distilare in vid si imbunatatite prin procese diverse de prelucrare fizica sau chimica. Uleiurile de baza pot fi:

  • Uleiuri parafinice – structura moleculara predominanta este de natura parafinica: 45-60%
  • Uleiuri naftenice – structura moleculara predominanta este de natura naftenica: 65-75%
  • Uleiuri aromatice – structura moleculara predominanta este de natura aromatica: 20-25%
Procesul de rafinare al țițeiului
  • Solventare – este o tehnologie menita sa imbunatateasca performantele uleiului de baza. Uleiurile rafinate obtinute in urma acestui proces sunt uleiuri de grupa I. Prin acest proces se inlatura compusii aromatici care au un raspuns slab al viscozitatii la schimbarile de temperatura. Al doilea pas in acest proces este deparafinarea, pentru a imbunatati performantele uleiurilor la temperaturi joase si prevenirea inghetarii.
  • Hidrotratarea – este un proces de imbunatatire de baza de hidrogen a uleiului, la o temperatura de 316°C in prezenta unui catalizator. Astfel se inlatura impuritatile , se stabilizeaza caractesisticile celor mai reactivi componenti din uleiul de baza, se imbunatateste culoarea si se prelungeste „viata” uleiului de baza. Doar hidrotratarea nu este general suficienta pentru a fabrica uleiul de baza.
  • Hidrocracarea – este o metoda mai severa de hidrotratare. Prin acest proces, uleiul de baza trece peste un pat catalitic foarte activ, la o temperatura de peste 343°C si o presiune de peste 1000 psi. Astfel, se inlatura aproape tot sulful si azotul, multe componente se satureaza prin hidrogen, iar majoritatea moleculeleor din uleiul de baza se divizeaza. Compusii obtinuti au un indice de viscozitate ridicat si punct de curgere scazut.
  • Deparafinare catalitica si hidroizomerizare – prima tehnlogie de acest fel a fost experimentata de Shell, cand uleiul de baza obtinut a prezentat cel mai inalt indice de viscozitate in Europa doar prin deparafinare catalitica. Exxon si alte rafinarii au construit asemenea instalatii abia in anii 1990, insa Chevron a fost prima rafinarie care a combinat deparafinarea catalitica si hidroizomerizarea. Acest proces chimic duce la scaderea punctului de curgere astfel incat uleiul de poate curge la temperaturi extrem de mici si ii perfectioneaza proprietatile de lubrifiere.

Uleiurile de baza difera foarte mult in structura moleculara precum si in proprietatile fizico-chimice, functie de sursa si calitatile petrolului si metodele de procesare utilizate. Aceste diferente in compozitia de baza, chiar daca pe undeva cu proprietati fizice aproape similare, pot avea un impact asupra performantelor finale ale lubrifiantilor finiti. In 1990 Institutul American al Petrolului (API) a stabilit un sistem de clasificare a uleiurilor de baza pentru a ajuta marketerii in scaderea costurilor de analiza pentru licentele uleiurilor de baza provenite de la mai multi producatori. Sistemul desemneaza parametrii fizico-chimici ca principal element de separare a grupelor de uleiuri de baza.

Grupa Sulf % Saturatie % Indice de viscozitate
I > 0.03 si/sau < 90 > 80 la < 120
II ≤ 0.03 si ≥ 90 ≥ 80 la ≤ 120
III ≤ 0.03 si ≥ 90 ≥ 120
IV Toate PoliAlfaOlefinele (PAOs) – sintetice
V Toate uleiurile de baza neincluse in grupele I-IV
API – Clasificarea Uleiurilor de Baza

Aditivii

In aditie la uleiurile de baza, ceea ce producatorii numesc „pachete de aditivi” apar automat in componenta unei game foarte largi de lubrifianti comerciali, iar menirea acestora este de a le imbunatati performantele . In funtie de aplicatiile pentru care sunt fabricati lubrifiantii, ponderea aditivilor in compozitie variaza de la > 1% la 25% iar in unele cazuri chiar un procent mai mare.

Iata ce trebuie sa faca pentru uleiurile dumneavoastra un pachet de aditivi:

  • protejarea suprafetelor metalice (inele, rulmenti, angrenaje, etc);
  • extinderea gamelor de aplicatii ale lubrifiantilor;
  • prelungirea vietii lubrifiantilor.

Aditivii de ultima generatie se impart in mai multe grupe, fiecare dintre acestea avand o clasa specifica de aplicabilitate functie de tipul de ulei care urmeaza a fi fabricat:

  • Aditivi pentru protectia suprafetelor – proprietati:
    • Imbunatatirea frecarii
    • rezistenta la extrema presiune
    • agent antiuzura
    • inhiba coroziunea si rugina
  • Aditivi amelioratori – proprietati:
    • Imbunatatirea punctului de curgere
    • ameliorator al indicelui de viscozitate
    • dezemulsificator
    • ameliorator retentie
    • detergent
    • dispersant
  • Aditivi de protectie ai uleiului – proprietati:
    • Inhiba oxidarea
    • neutralizeaza
    • agent antispumare
  • Alti aditivi – proprietati:
    • colorant
    • agent olfactiv
    • agent antistatic
    • bactericid

Postări Recente

Tastează apoi apasă tasta Enter pentru a căuta