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Grupo de Lubricación y análisis de fluidos



El papel del aditivo antidesgaste en los motores diesel y gaslina

juan
Cajamarca, Perú
Escrito por Juan Perez
el 11/04/2010

Buen dia, Ramiro.

Tu post me parece sumamente interesante, y creo que la mejor manera de iniciar el debate es dando a conocer tu informacion o comentarios respecto a los mismos.

Quedo al pendiente.

Escrito por Ariel Hernandez Mascorro
el 06/08/2012

Dando continuidad a este debate, cito al mas importante de los aditivos antidesgaste.

El ZDDP es una familia de quimicos organometalicos que son utilizados para descomponerse sobre las superficies donde hay contacto metal-metal y al hacerlo, formar una capa protectora que reduzca el desgaste.

Los ZDDP están compuestos de atomos de Zinc, Carbono, Fosforo y Oxigeno y se sintetizan a través de la reacción de alcoholes tipo primarios o secundarios, con cadena cortas o largas, según sea requerido, pentasulfuro de fosforo y oxido de zinc. La reacccion de estas entidades dara como resultado lo que se conoce como dialquilditiofosfatos de zinc. Otro tipo de ZDDPs son los llamados arilditiofosfatos y se forman a través de la reacción de alcoholes arilicos con pentasulfuro de fosforo y oxido de zinc.

Las propiedades de los ZDDPs, entre ellas control de desgaste, prevención de la oxidación estabilidad térmica y degradación, dependen significativamente del alcohol utilizado inicialmente de las cadenas de hidrocarburos que lo componen. De esto se extrae que no todos los ZDDPs son iguales y en cuestiones de formulación, el tipo de ZDDP a utilizar debe ser cuidadosamente seleccionado para un optimo rendimiento en la aplicación deseada.

En formulaciones para aceites de motor se utilizan ZDDPs de cadena organica primaria y secundaria (segun el tipo de alcohol original), con el fin de proporcionar la adecuada protección antidesgaste y antioxidante. Los niveles de ZDDPs utilizados en formulaciones para motor a gasolina están limitados por el contenido de fosforo establecido en los lineamientos de ILSAC GF4 y GF5 (0. 08% en peso o 800 ppms) por lo que se encuentran en niveles de 0. 5 a 1. 5 % en peso (5000 a 15000 ppms) dependiendo de la longitud de la cadena de alquil utilizada inicialmente.

En formulaciones para motor a diesel dependientes de los lineamientos de categorías de servicio de API, los niveles pueden ir de 0. 5 a 2. 0 % en peso (5000 a 20000 ppms) Vale la pena aclarar que los números mostrados resultan muy diferentes a los mostrados en un resultado de análisis de lubricante, y esto se debe a que el Zn, que es el elemento mostrado es un pequeño porcentaje en peso del total de la molecula de ZDDP.

Tipicamente, en aceites de especificación ILSAC GF4 y GF5 asi como en API SM y SN los niveles de Zn se encuentran de un 0. 05 a 0. 075 %. Para estas dos ultimas especificaciones, el único limite es el contenido minimo de 600 ppms de fosforo.
Para formulaciones diesel que que cumplan con la categoría de servicio API CJ, los niveles de Zn se encuentran típicamente entre un 0.11-0.13% en peso y los niveles de fosforo de un 0. 1 a un 0. 12% en peso.

Para los fluidos hidráulicos, los tipos de ZDDP utilizados como aditivos antidesgaste y antioxidantes, respectivamente, son de tipo de cadena corta y cadena larga. Lo anterior se debe a su mejor estabilidad térmica e hidrolitica. Los niveles de ZDDP van desde un 0. 02 a un 0. 7% en peso (2000 a 7000 ppms). En formulaciones de lubricantes para engranes y grasas, se utilizan ZDDPs derivados tanto de alcoholes primarios como alcoholes secundarios, estos últimos debido a que su menor estabilidad hidrolitica les permite formar mas rápidamente una película protectora bajo condiciones de altas cargas. Cuando son usados en estas aplicaciones, los niveles en que pueden estar presentes van desde un 1. 5 a un 4. 0% en peso.

En las condiciones de operación de un motor de combustión interna, los ZDDP sufren de una descomposición térmica a través de una serie compleja de reacciones, entre cuyos productos intermediarios se encuentran fosfatos, tiofosfatos, polifosfatos, dialquil sulfuros, mercaptanos, olefinas etc, etc, dependiendo del tipo de alcohol con el que los ZDDPs fueron formados.

Existen 3 mecanismos a través de los cuales el ZDDP puede proteger las superficies del desgaste.

1 En un régimen de lubricación mixta, el ZDDP interactua con las superficies metalicas a través de un fenómeno de absorción. Conforme la temperatura se incrementa, las especies que contienen fosforo se descomponen. Las especies generadas por la descomposición de la molecula de ZDDP reaccionan con las superficies metalicas formando una película de estructura cristalina amorfa semejante al vidrio que alcanza un espesor de entre 10 a 20 nm. Esta película es continuamente reformada, mientras exista aditivo.

2 Las moléculas de ZDDP tienen una tendencia a interactuar con agentes oxidantes fuertes como peróxidos e hiperperoxidos formados durante el proceso de combustión y por la oxidación de la base lubricante. Esta interaccion da lugar a la formación de sulfuro de fierro, el cual se absorbe en las superficies metalicas, creando a su vez, una película antidesgaste.

3 A través de la absorción de partículas abrasivas de oxido de fierro en el interior del motor.


Esteban Reyes
Secundaria rolando calles
Escrito por Esteban Reyes
el 29/09/2012

Habria sido interesante, despues de mas de dos años, leer la postura de Ramiro.