Hidrólisis y estabilidad hidrolítica

Para lubricantes, agua es el segundo más destructivo contaminante, después de las partículas. Causa problemas como el moho y disminuida capacidad portante (resistencia de la película) en los aceites y también conduce a una permanente degradación de los aceites. Similar a la oxidación, hidrólisis es la degradación de las moléculas de la base lubricante por el efecto del agua. Pero no sólo el base lubricante es presa de este proceso, los aditivos también son susceptibles a degradarse por el efecto de la hidrólisis.

Traducido por Francisco J. Páez Alfonzo

Publicada inMachinery lubricación (6/2013)

Aceites por naturaleza son higroscópicos, es decir absorben la humedad del aire. La tendencia de un aceite a someterse a este proceso se conoce como higroscopicidad. Tipo éster líquidos, especialmente poliol ésteres y ésteres de fosfato, fácilmente absorben la humedad del ambiente.

Puesto que el lubricante se contamina con agua, la pregunta es cómo de estable el aceite relativo al agua. La capacidad de un lubricante y sus aditivos para resistir la descomposición química en presencia de agua se conoce como su estabilidad hidrolítica. La prueba de ASTM para determinar la estabilidad hidrolítica de los aceites es D2619-09. La prueba se conoce como la prueba de la botella de Coca-Cola, ya que utiliza una botella de refresco que se tapa durante el ensayo.

La prueba se realiza al mezclar 75 ml de aceite a probar con 25 ml de agua. Luego, una tira de cobre se coloca dentro de la muestra. La botella es capsulada, calienta a 93 ° C (200 ° F) y girar durante 48 horas. Al final de la prueba, se quita la tira de cobre y su pérdida de peso, así como el cambio de color se determina (reportado como ASTM D130). El número ácido del aceite – un determinado, así como el nivel de acidez del agua. Los resultados indican la estabilidad hidrolítica del aceite y qué tan bien se comporta contra la formación de ácido, que coincide con la hidrólisis.

Algunos factores influyen en resultados de la prueba, incluyendo la pureza del agua, contaminación del fluido, viscosidad y el paquete de aditivos. Por ejemplo, el zinc dialkyldithiophosphate (ZDDP) añadidos antiusuras aditivo produce ácidos cuando hidrolizado. Al analizar los resultados de la prueba, se determina la pérdida de peso de la tira de cobre. El zinc cubre la tira de cobre (como era de esperar), pero una vez que la tira de cobre se lava (generalmente con heptano o tricloroetano), se determina exactamente cuánta fue la pérdida de peso de la tira.
Esta tabla muestra los resultados de una prueba de ASTM D2619. Observe la diferencia en los resultados de líquido y acidez, así como daños a la tira de cobre.

Con el tiempo, incluso aceites de alta estabilidad hidrolítica comienza a hidrolizar. En aceites, aditivos y lubricantes minerales se degradan. La degradación de estas moléculas con la adición de agua produce una reestructuración de los bonos y una modificación de los compuestos dentro del líquido. Este proceso es acompañado por un cambio en el pH y puede controlarse mediante el análisis de la cantidad de ácido del aceite. Previamente establecidos, basado en éster líquidos son altamente susceptibles a la hidrólisis y deben ser vigilados cuidadosamente para detectar cualquier signo de hidrólisis, especialmente en equipos con un alto riesgo de ingreso de la humedad.

Hidrólisis en lubricantes causa una amplia variedad de problemas. No sólo afecta a las propiedades físicas del aceite (viscosidad, color, etc.), también afecta a sus propiedades químicas. Uno de los efectos más comunes de la hidrólisis es la formación de ácidos, la predominantes ser ácidos carboxílicos. Estos ácidos son débiles en comparación con el ácido sulfúrico, pero aún causan daños a la maquinaria. Estos ácidos se detectan utilizando transformada de Fourier infrarrojo (FTIR) y pueden controlarse mediante un programa de análisis de aceite rutinarias.

Como la hidrólisis proceso continúa, la viscosidad del aceite comienza a disminuir. Esta disminución de viscosidad representa una amenaza real para la salud de la máquina. A medida que la viscosidad disminuye, disminuye su capacidad portante también, resultando en una operación en un régimen de lubricación de película límite y un desgaste más pronunciado.

Ser proactiva y evitar la entrada de agua en el aceite, el proceso de hidrólisis puede ser mitigado. Monitoreo de agua ácido y contenido número, FTIR son las mejores armas para determinar si se presenta hidrólisis en el aceite. Mantener el aceite en evitará los efectos devastadores de este proceso químico.

Referencias

Bosque, M. y Araud, C. «Un nuevo enfoque para las formulaciones de aceite».

Papay, Andrew G. y Harstick, Christian S. «petróleo-B