Formularea Unu Ulei de Motor Semisintetic

8/18/2019 Formularea Unu Ulei de Motor Semisintetic

1/50

UNIVERSITATEA PETROL - GAZE DIN PLOIEŞTI

FACULTATEA DE TEHNOLOGIA PETROLULUI ŞI PETROCHIMIE

MASTER:

TEHNOLOGII AVANSATE ÎN PRELUCRAREA PETROLULUI

LUCRARE DE DISERTAŢIE

Coordonator, Absolvent,

Conf.Dr.Ing. CONSTANTIN TĂNĂSESCU Pascu Ștefan Lucian

PLOIEŞTI

2014


2/50

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALEUNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEŞTI FACULTATEA: Tehnologia Petrolului și Petrochimiei DEPARTAMENTUL : Ingineria Prelucrării Petrolului și Protecției Mediului

SPECIALIZAREA :Tehnologia Avansate în Prelucrarea PetroluluiCURSURI DE (ZI / FR / ID) :ZI

VizatFacultatea Tehnologia Petrolului și

Petrochimiei

Aprobat,Director de departament,Conf.Dr .Ing. CONSTANTIN

TĂNĂSESCU


FORMULAREA UNUI ULEI DE MOTOR SEMISINTETIC

Conducător ştiinţific: Conf.Dr .Ing. CONSTANTIN

TĂNĂSESCU

Absolvent:

Pascu Ștefan Lucian

PLOIEŞTI 2014


3/50

3

MINISTERUL EDUCAŢIEI NAŢIONALE UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEŞTI FACULTATEA: Tehnologia Petrolului și Petrochimiei DEPARTAMENTUL : Ingineria Prelucrării Petrolului și Protecției Mediului

SPECIALIZAREA :Tehnologia Avansate în Prelucrarea PetroluluiCURSURI DE (ZI / FR / ID) :ZI

VizatFacultatea Tehnologia Petrolului și

Petrochimiei

Aprobat,Director de departament,Conf.Dr .Ing. CONSTANTIN

TĂNĂSESCU


FORMULAREA UNUI ULEI DE MOTOR SEMISINTETIC

Conducător ştiinţific:

Conf.Dr .Ing. CONSTANTINTĂNĂSESCU

Absolvent:

Pascu Ștefan Lucian

PLOIEŞTI 2014


4/50

4

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEŞTI FACULTATEA: Tehnologia Petrolului și PetrochimieiDEPARTAMENTUL: Ingineria Prelucrării Petrolului și Protecției Mediului

SPECIALIZAREA: Tehnologii Avansate în Prelucrarea Petrolului șiPetrochimieiCURSURI DE (ZI / FR / ID) : ZI

Aprobat,Director de departament,Prof. Dr. Ing. Dorin Stănică Ezeanu

Declar pe propria răspundere că voi elabora personal proiectul de diplomă / lucrarea delicenţă / disertaţie şi nu voi folosi altemateriale documentare în afara celor

prezentate la capitolul „Bibliografie”. Semnătură student:

DATELE INIŢALE PENTRU PROIECTUL DE DIPLOMĂ / LUCRARE LICENŢĂ /LUCRARE DISERTAŢIEProiectul a fost dat studentului/studentei:Pascu Ștefan Lucian 1) Tema proiectului / lucrării Formularea unui ulei de motor semisintetic

2) Data eliberării temei: octombrie 20133) Tema a fost primită pentru îndeplinire la data: 4) Termenul pentru predarea proiectului/ lucrării: 5) Elementele iniţiale pentru proiect / lucrare:

a) Date de literatură privind uleiurile sintetice și minerale; b) Date de literatură privind aditivii pentru uleiurile lubrifiante; c) Studiul privind formularea unor uleiuri de motor semisintetic;

6) Enumerarea problemelor care vor fi dezvoltate:a) Îmbunătățirea caracteristicilor unor amestecuri de uleiuri de bază;

b) Alegerea compoziției optime a unui ulei de bază; c) Scopul utilizării aditivilor; d) Alegerea aditivilor utilizați;

7) Enumerarea materialului grafic (acolo unde este cazul):

8) Consultaţii pentru proiect / lucrare, cu indicarea părţilor din proiect care necesităconsultarea:

Conducător ştiinţific: StudentConf.Dr.Ing. CONSTANTIN TĂNĂSESCU Pascu Ștefan Lucian

Semnătura: Semnătura:


5/50

5

UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEŞTI FACULTATEA : Tehnologia Petrolului și Petrochimiei DOMENIUL: Inginerie Chimică SPECIALIZAREA: Tehnologii Avansate în Prelucrarea Petrolului

CURSURI DE (ZI / FR / ID): ZI

APRECIERE privind activitatea absolventului:

în elaborarea proiectului de diplomă / lucrării de licenţă / disertaţie cu tema:

Nr.crt.

CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV

1. Documentare, prelucrarea informaţiilor din bibliografie 2. Colaborarea ritmică şi eficientă cu conducătorul temei

proiectului de diploma /lucrării de licenţă 3. Corectitudinea calculelor, programelor, schemelor, desenelor,

diagramelor şi graficelor 4. Cercetare teoretică, experimentală şi realizare practică 5. Elemente de originalitate (dezvoltări teoretice sau aplicaţii noi

ale unor teorii existente, produse informatice noi sau adaptate,

utile în aplicaţiile inginereşti) 6. Capacitate de sinteză şi abilităţi de studiu individual

CALIFICATIV FINALCalificativele pot fi: nesatisfăcător / satisfăcător / bine / foarte bine / excelent .

Comentarii privind calitatea proiectului / lucrării: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________ ___________________________________________

Data:Conducător ştiinţific

Conf.Dr.Ing. CONSTANTIN TĂNĂSESCU


6/50

6

Cuprins

1.Date de literatura privind uleiurile de motor .................................................................................... 8

1.1.Introducere .......................................................................................................................... 8

1.2.Uleiuri de bază .................................................................................................................. 10

1.2.1.Uleiurile minerale ....................................................................................................... 10

1.2.2.Uleiurile sintetice ....................................................................................................... 11

1.2.3.Condiții de calitate pentru uleiurile de bază în viitor ................................................. 12

1.3.Aditivi pentru uleiuri lubrifiante ....................................................................................... 14

1.3.1.Aditivi modificatori de viscozitate ............................................................................. 15

1.3.2.Aditivi depresanți ai punctului de curgere ................................................................. 18

1.3.3.Aditiv detergent-dispersanți ....................................................................................... 19

1.3.4.Aditivi antioxidanți, anticorozivi și antiuzură ............................................................ 22

1.3.5.Aditivi de extremă presiune și antiuzură .................................................................... 23

1.3.6.Aditivii antispumanți.................................................................................................. 25

1.4.Uleiuri de motor ................................................................................................................ 251.4.1.Clasificarea uleiurilor de motor.................................................................................. 25

1.4.2.Condiții de calitate pentru uleiurile de motor ............................................................. 31

1.4.3.Uleiuri pentru diferite motoare ................................................................................... 42

1.4.4.Aprecierea degradării uleiului și stabilirea momentului de înlocuire ........................ 42

2.Studii privind formularea unui ulei de motor semisintetic. ............................................................ 44

2.1.Caracteristicile fizico-chimice ale uleiurilor de bază........................................................ 44

2.2.Caracteristicile fizico-chimice ale aditivilor .................................................................... 452.3.Determinarea caracteristicilor fizico-chimice ale unor amestecuri de uleiuri de bază ..... 47

2.4.Determinarea caracteristicilor fizico-chimice ale unor amestecuri de uleiuri de bază şi

aditivi ..................................................................................................................................... 48

2.5.Stabilirea formulei optime de aditivare pentru obținerea uleiului de motor semisintetic

SAE 10W40 API SL/CF. ........................................................................................................ 49

Bibliografie


7/50

7

FORMULAREA UNOR ULEIURI DE MOTOR SEMISINTETICE

Absolvent: Pascu Ștefan Lucian

Coordonatorul lucrării: Conf.Dr.Ing. CONSTANTIN TĂNĂSESCU

Rezumat

Această lucrare de disertație are ac scop formularea unor uleiuri de motorsemisintetice.

În prima parte a lucrării sunt prezentate date de literatură despre uleiuri de bazăsintetice, minerale și neutrale precum și caracteristicile fizico-chimice ale acestora. Tot în

prima parte mai sunt prezentate și tipurile de aditivi folosiți pentru formularea uleiurilor demotor semisintetice.

În cea de-a doua parte s-a realizat un studiu de laborator privind formulareauleiurilor de motor semisintetice în care sunt prezentate și determinate caracteristicilefizico-chimice ale aditivilor și ale uleiurilor de bază folosite. Acest studiu s-a axat peformularea și alegerea unor amestecuri de ulei de bază, influența concentrației de aditiv

pachet și stabilirea formulei optime de aditivare pentru obținerea uleiului de motorsemisintetic SAE 10W40 API SL/CF.

FORMULATING SEMI-SYNTHETIC MOTOR OILS

Summary

The hereby dissertation project is intended in formulating of some semi-syntheticmotor oils.

The first part of the study presents general literature data on synthetic, mineral andneutral base oils and their physicochemical characteristics. In this first part are also

presented several types of additives which are used in formulation of semy-synthetic motoroils.

In the second part of this project, a laboratory study has been made, regarding semi-synthetic motor oil formulation, where are presented and determined the additives and abseoils physicochemical characteristics which are used. This study was focused on theformulation and selection of base oil mixtures, additive’s package concentration influenceand setting optimal additive formulae in order to achive semi-synthetic motor oil SAE10W40 API SL/CF.


8/50

8

1. DATE DE LITERATURA PRIVIND ULEIURILE DE MOTOR

1.1. Introducere

Astăzi se știe că funcționarea motoarelor cu ardere internă ar fi imposibilăfără o ungere. corespunzătoare. De aceea, uleiurile lubrifiante nu mai sunt socotiteacum ca un simplu accesoriu, ci ca o parte a motorului.

Pentru asigurarea unei funcționări raționale a motoarelor cu ardere internăîn cele mai diferite condiții de exploatare ale autovehiculelor, uleiul trebuie săîndeplinească o serie de condiții, dintre acestea evidenţiindu-se următoarele:

să aibă o viscozitate corespunzătoare jocurilor dintre piesele motorului latemperatura lor de funcționare;

să prezinte o rezistență superioară la oxidare pentru prevenirea formăriidepunerilor;

să asigure conservarea pieselor motoarelor pe perioada de nefuncționare,cum sunt cele de la sfârșitul programului zilnic și săptămânal de lucru,

precum și cele din perioada concediilor de odihnă sau medicale aleconducătorului autovehiculului respectiv;

să aibă proprietăți-dispersante superioare în stare să mențină în suspensieimpuritățile ajunse sau formate în ulei, pentru a asigura evacuarea lor dinmotor odată cu înlocuirea uleiului:

să prevină formarea depunerilor pe piesele motorului, care să seînrăutățească funcționarea;

să nu spumeze în timpul agitărilor în sistemul de ungere pentru a asigura

ungerea, răcirea și conservarea corespunzătoare a motorului; să prezinte o rezistență ridicată la forfecare, în cazul uleiurilor multigrade;

Multe din proprietățile menționate au devenit mai necesare în ultimii ani,odată cu creșterea performanțelor motoarelor, concretizate în special prin:

reducerea cantității de ulei din carterul motorului; creșterea densității de putere pe unitatea de cilindre, ca urmare a măririi

raportului de compresie și a turației; ridicarea temperaturii uleiului;

Aceste îmbunătățiri ale motoarelor au condus pe de o parte la creșterea performanțelor și implicit ale mijloacelor de transport, iar pe de altă parte laînăsprirea condițiilor de funcționare ale uleiurilor de ungere, prin:

sporirea încărcării termice și intensificarea proceselor de oxidar e aleacestora;

creșterea solicitărilor mecanice transmise pieselor și implicit filmului deulei dintre suprafețele lor de frecare;

mărirea debitului de gaze arse, scăpate din camera de ardere în carterulmotorului, cu implicații asupra creșterii temperaturii uleiului și aimpurificării lui ca produse de ardere incompletă.

De aceea uleiurile folosite astăzi la ungerea motoarelor trebuie să aibăcaracteristici superioare, care să asigure rodarea, conservarea și funcționareamotoarelor în toate condițiile de exploatare ale acestora, pe o perioadă de timp cat

mai lungă, cu un consum redus de combustibil și ulei, precum și cu cheltuieli deîntreținere și reparații cât mai reduse.


9/50

9

Astfel de uleiuri nu pot fi obținute decât din component de bază cucaracteristici natural cât mai favorabil și aditivi corespunzători.

Cu cât un ulei de bază va avea, de exemplu o rezistență termo-oxidantănaturală cât mai mare, o variație a viscozității cu temperatură mai redusă, un punctde curgere mai coborât, proprietăți detergent-dispersante mai bune și o pierdere

prin volatilitate mai mică, cu atât nivelul de performanță al uleiului finit va fi mairidicat, iar aditivii și cantitatea lor necesară mai redusă. Firmele mari, producătoare de uleiuri pentru motoare, au elaborat nor me

speciale pentru componenții de bază folosiți, deoarece prin aditivare nu pot ficorectate de cât unele din caracteristicile acestora și numai într -o măsurădeterminată. Indiferent de cantitatea aditivilor folosiți.

Dacă un ulei de bază n-a fost, de exemplu, bine rafinat sau deparafinatsuficient, uleiul obținut nu va avea o rezistență corespunzătoare la oxidare și nici ocomportare adecvată la temperaturi scăzute chiar dacă i se va adăuga un aditivantioxidant sau depresant în cantitate maximă.

Pe de altă parte se știe că influența benefică a aditivilor asupra uleiului de

bază este limitată și se reduce pe măsura creșterii concentrației lor peste o anumitălimită.

Aditivii organo-metalici folosiți în uleiurile de motoare prezintă și uneleinfluențe negative, cum ar fi:

depășirea conținutului în cenușă sulfat, admis de constructorii de motoare,contribuie la creșterea uzurii pieselor și a depunerilor formate;

unii din aditivii folosiți sunt greu solubili sau chiar insolubili în ulei, așacum sunt antis pumanții siliconici;

alți aditivi, cum sunt cei detergenți accelerează procesul de spumare auleiului, cu consecințe nedorite.

Aditivii folosiți în uleiurile de motoare trebuie să se găsească, de aceea, într -un anumit echilibru, știind că între aceștia se manifestă o acțiune de sinergism.

La realizarea uleiurilor monograde și multigrade, de motoare, trebuie să seaibă în vedere toate informațiile, pentru a satisface într -o măsură cât mai mare acondițiilor impuse acestora de condițiile de funcționare ale motoarelor moderne.

Evaluarea caracteristicilor de comportare ale acestor uleiuri se face prinanalize de laborator, verificări pe standuri speciale și testări pe motoarestandardizate și motoare comerciale în condiții reale de funcționare.

După parcurgerea acestui drum, destul de lung de verificare, testare și deurmărire a comportării lor pe motoare în condiții reale de exploatare, uleiurilerespective pot fi omologate și trecute apoi în fabricarea industrială.


10/50

10

Tabelul 1.1. Caracteristici fizico-chimice ale uleiurilor neutrale

Caracteristici 100 N 200 N 600 N BSDensitate la 20

˚ C, g/cm3 0,859 0,881 0,880 0,899

Viscozitate, cStla 4 C

19,85 39,2 111 432

Viscozitate, cStla 100 C

4,08 6,15 12,2 29,6

Indice deviscozitate

104 102 99 97

Punctul decurgere, C

-12 -9 -12 -12

nD 1,4752 1,488 1,489 1,498

1.2. Uleiuri de bază

1.2.1. Uleiurile minerale

Uleiurile minerale separate din țiței reprezintă clasa cea mai importantă deuleiuri de bază folosite pentru fabricarea lubrifianților lichizi sau plastici. Seestimează că în anul 199 uleiurile minerale au reprezentat 91% din lubrifianți, iarîn anul 2000 87% [1,2].

În comparație cu uleiurile sintetice, acestea prezintă anumite avantaje și anume:

lubrifianți fabricați din uleiurile minerale, selecționate și rafinate

corespunzător, se comportă foarte bine în numeroasele aplicații, fiindrelativ inerți chimic, stabili la efecte termice sau de hidroliză și perfectmiscibili între ei;

prețul uleiurilor minerale este mai mic decât al celor sintetice; sunt disponibile; uleiurile minerale de bază sunt susceptibile la ameliorări (prin

hidrocracare, izodeparafinare etc.), la prețuri de cost admisibile. Uleiurile de bază minerale se obțin din țițeiuri selecționate, în urma unor

prelucrări tehnologice (distilare în vacuum, extracție sau hidrocracare, deparafinarecu solvenți sau catalitică, tratare cu hidrogen sau chimicale). Ele sunt amestecuricomplexe de hidrocarburi care conțin 2-8 atomi de carbon în moleculă, cu mase

molare de la 3 până la 8. Rășinile au mase molare medii până 15, iarasfaltenele până la 3.

În uleiurile minerale se găsesc următoarele tipuri de hidrocarburi a căror proporție variază cu natura țițeiului din care provin și condițiile de rafinare:

hidrocarburi parafinice (normale și ramnificate) 5-25%; hidrocarburi naftenice cu catene laterale 50-80%; hidrocarburi alchil-benzenice 5-10% hidrocarburi aromatice policiclice 1-5%;

Uleiurile parafinice sunt folosite în mod deosebit la obținerea uleiurilor demotor, de transmisii și hidraulice, în timp ce uleiurile naftenice se întrebuințează la

producerea uleiurilor de transformator, industriale, pentru prelucrarea metalelor, pentru fabricarea cauciucului ți pentru transfer de căldură.


11/50

11

În funcție de natura țițeiului, gradul de rafinare și viscozitatea exprimată însecunde Saybold, uleiurile de bază se clasifică în următoarele categorii:

uleiuri neutrale și bright-stock solventate (obținute din țițeiuri parafinice selecționate, rafinate cu solvenți selectivi, deparafinate șihidrofinate);

uleiuri naftenice solventate (provenite din țițeiuri nafteniceselecționate rafinate cu solvenți selectivi);

uleiuri convenționale (fabricate din țițeiuri naftenice selecționate,rafinate cu hidrogen).

Caracteristicile unor uleiuri de bază neutrale sunt prezentate în tabelul 1.1. Pentru multe scopuri, în special pentru motoare, sunt preferate uleiuri “neutral”

provenite din țițeiuri parafinoase cu conținut ridicat de sulf din Orientul Apropiat.Compușii cu sulf din aceste uleiuri au o acțiune antioxidantă, iar susceptibilitatea laaditivare antioxidantă cu aditivii actuali este superioară uleiurilor de alte

proveniențe.

1.2.2.

Uleiurile sintetice

Uleiurile sintetice reprezintă o sursă relativ nouă de obținere a uleiurilorlubrifiante. Ele se pot folosi ca atare sau, în cele mai multe cazuri, în amestec cuuleiurile minerale. Fiind produse de sinteză, caracteristicile acestor uleiuri suntsuperioare în multe privințe uleiurilor de bază minerale (IE ridicat 14-18,

puncte de curgere foarte coborâte -6 C, volatilitate mică) 1-4.8,9].Tipurile mai importante de uleiuri de sinteză și aplicații ale acestora sunt

prezentate mai jos: polialfaolefine folosite la uleiuri de motoare, transmisii, hidraulice;

dialchil benzeni-uleiuri de motoare, pentru transmisii, hidraulice; diesteri-uleiuri de motoare, pentru transmisii și hidraulice; poliglicoli-fluide de frână, uleiuri pentru transmisii.

O comparaţie între caracteristicile unor uleiuri de bază sunt prezentate întabelul 1.2.

Tabelul 1.2. Comparație între caracteristicile unor uleiuri minerale șisintetice [4].

Caracteristici Uleimineral

SAE 20

Polialfa-olefină

Diester A BrightStock

Polialfa-olefină

Diester B

Viscozitate,cStla 1 C

5,2 5,7 4,6 32 39 42

Viscozitate,cSt la 4 C

29,5 29 21 480 391 392

Viscozitatea,cSt la -1,8 C

a) 1010 474 a) 37000 38170

Viscozitatea,cSt la -4 C

a) 7790 5465 a) a) a)

Indice deviscozitate

102 140 140 98 145 158

Punctul de -18 -54 -57 -4 -51 -46


12/50

12

curgere, C Punctul de

inflamabilitate, C

218 235 243 274 271 249

Distilat la 4

C, % vol.

20 2 3 1 1 2

a) Prea vâscos pentru a fi măsurat

1.2.3. Condiții de calitate pentru uleiurile de bază în viitor

Cercetările efectuate în ultimii ani au urmărit realizarea unor uleiuri de bazăși aditivi cu caracteristici cât mai bune astfel încât să permită formularea unorlubrifianți superiori 5-10].

Astfel pentru uleiurile de bază se recomandă următoar ele caracteristici:Condiții de calitate pentru uleiuri de bază în viitor :

stabilirea termică la oxidare cât mai mare asigură o perioadă cât mailungă de utilizare a lubrifiantului, un consum mic de lubrifiant în timpși o funcționare a mecanismului la temperaturi mari (v. Tab.1.3);

volatilitate mică. olatilitatea influențează consumul de lubrifiant, perioada de utilizare și emisia de particule solide pentru motoareDiesel.(v. Tab.1.4);

indice de viscozitate ridicat. Indicele de viscozitate al uleiului naturalimpune proporția de aditivi modificatori de viscozitate. Un uleilubrifiant cu un conținut mic de aditivi prezintă anumite avantaje(stabilitate la forfecare ridicată, stabilitate la oxidare mare, prevenireaformării depunerilor, cost redus al aditivării);

Tabelul 1.3 Stabilitatea la oxidare a uleiurilor de hidrocracare

Ulei H1 H2 HVI LVI PAOGrupă API II II II III IVViscozitatecinematică

la 4 C, cSt

20.85 17.16 20.28 20.56 30.29

Viscozitate

cinematică la1 C, Cst

4.16 3.72 4.22 4.35 5.78

Indicele deviscozitate

100 103 112 121 136

Volatilitatea Noack

24.5 33.2 22.1 17.1 9

Compozițiechimică,% Saturate

97.1 97.3 96.5 99.1 -

Compozițiechimică,%

CPPN

17.5 15.8 3.5 0.9 -

Compoziție 2.9 2.7 3.5 0.9 -


13/50

13

chimică,% Aromatice

Stabilitate laoxidare, min

ASTM D

222, 15 C, 6.2 bar

142 371 600 926 1791

Stabilitate laoxidare, min

ASTM D222, 16 C, 6.2 bar

269 272 281 300 309

1-CPPN: cicloparafine polinucleare;H1;H2-uleiuri de hidrocracare;HVI, LVI-uleiuri de hidrocracare severă;

ASTM D 222 pentru ulei de turbină; ASTM D 4742 pentru ulei de motor;

conținut redus de sulf sau sulf lipsă. Compușii cu sulf sunt nedoriți înuleiul lubrifiant deoarece sunt incompatibili cu anumiți aditivi făcânddificilă optimizarea aditivării, influențează negativ funcționareaconvertorului catalitic de Nox, conduc la creșterea compușilor cu sulfdin gazele de combustie. Impunerea unor condiții foarte severe pentrucombustibilul Diesel (5 ppm sau mai puțin) trebuie însoțită delimitarea conținutului de sulf din lubrifiant sub 0,03%;

viscozitatea mică. iscozitatea determină consumul de combustibil șidin acest motiv uleiurile de motoare au viscozități din ce în ce maimici. Pentru a realiza uleiurile din clasa 10W-40, 5W-30, 0W-30 estenecesar ca uleiul de bază să aibă o viscozitate mică;

toxicitate mică.

Tabelul 1.4. Influența volatilității uleiurilor de bază asupra altorcaracteristici ale uleiului lubrifiant

Volatilitatea Noack,%masă

5 10 15 20

Emisia de particulela motor Diesel 100 140 160 200

Consumul relativ deulei lubrifiant 5W-X

100 130 175 240

Date recente obținute la nivel de laborator pun în evidență caracteristicilefoarte convenabile ale uleiurilor de bază obținute prin izodeparafinarea parafineiobținute din gaz de sinteză prin pr ocedeul Fischer-Tropsch (v. Tab.1.5).


14/50

14

Tabelul 1.5. Comparație între uleiurile de bază obținute prin rafinare cusolvenți, hidrocracarea uleiului DV, izodeparafinarea parafinei din ulei și

izodeparafinarea parafinei Fischer-Tropsch

UleiRafinat cu

solvențiHC1 HC2 HC3 PAO

Grupă API I II III III IVViscozitate

cinematică la1 C, cSt

4 4 4 4 4

Indicele deviscozitate

100 105 130 140 125

Volatilitatea Noack

23 18 13 11 12

Punct decurgere, C

-15 -15 -20 -30 -65

Compozițiechimică,% parafine

25 30 75 100 96

Compozițiechimică,%

cicloparafine50 69 25 0 4

Compozițiechimică,%aromatice

24 0.5 0.1 0 -

HC1-ulei de hidrocracare a distilatului de vid;

HC2-ulei de izodeparafinare a parafinei din țiței; HC3-ulei de izodeparafinare a parafinei Fischer-Tropsch;PAO-polialfaolefine;

Caracteristicile uleiului de bază obținut prin izodeparafinarea parafineiFischer-Tropsch:

indice de viscozitate: 140-150; conținut de sulf: ppm; conținut de azot: ppm; volatilitatea Noack: 6-12; caracteristici de curgere la temperaturi coborâte: bune.

Etape în procesul dee izodeparafinarea parafinei Fischer-Tropsch: sinteză Fischer -Tropsch a parafinei; hidrogenarea olefinelor și hidrcracarea parafinelor; hidroizomerizarea și izodeparafinarea produsului hidrocracat.

1.3. Aditivi pentru uleiuri lubrifiante

Aditivii pentru uleiurile lubrifiante sunt substanțe chimice de o largăvarietate care, adăugate uleiurilor de bază, ameliorează sau creează noi proprietăținecesare unei lubrifieri cât mai bune.

În ultimii ani s-au produs din ce în ce mai puține tipuri și cantități de uleiurilubrifiante neaditivate, iar proporția de aditivi folosiți la obținerea uleiurilor


15/50

15

lubrifiante și diversitatea acestora a crescut continuu. Datele prezentate în tabelul1.2 evidențiază aceste tendințe.

Tabelul 1.6. Proporția și tipurile de aditivi folosiți la formularea uleiurilorsuperioare de motor [1].

Anul Concentrația de aditiv din lubrifiant, % masă Modific. deviscozitate

Deter-gent

Disper-sant

EP șiAntiuzură

Diverși Total

1958 3 3 - 1 1 81970 7 3 5 2 1 181980 7 5 5 3 1 211990 7 5 6 3 1 22

Clasificarea aditivilor pentru uleiuri lubrifiante se poate face, în funcție de proprietățile uleiului pe care le îmbunătățesc, astfel:

modificatori de viscozitate; depresanți ai punctului de curgere; detergenți-dispersanți; antioxidanți; anticorozivi și antirugină; pentru extremă presiune și antiuzură; antispumanți;

Un aditiv, indiferent de acțiunea sa, trebuie să îndeplinească anumitecondiții:

o solubilitate bună în uleiul lubrifiant la temperaturi înalte și joase precumși la depozitarea îndelungată;

o bună compatibilitate cu ceilalți aditivi și cu uleiul; o eficacitate cât mai bună pentru îmbunătățirea caracteristicilor uleiurilor

lubrifiante.Evaluarea eficacității aditivilor se face prin metode standardizate sau

speciale, completate cu încercări de performanță în aparate și mașini care reproducîn bună măsură utilaje sau motoare reale.

1.3.1. Aditivi modificatori de viscozitate

Realizarea uleiurilor lubrifiante cu indice de viscozitate ridicat și punct decurgere coborât, în condiții economice, nu este posibilă prin tehnologii clasice defabricare (extracție și deparafinare cu solvenți). Pentru obținerea uleiurilormultigrade se folosesc polimeri cu mase molare cuprinse între , a cărorfuncție principală este de ameliorarea proprietăților reologice ale lubrifianților.Acești aditivi pot îndeplini și alte funcții ( modificatori de cristale , dispersanți etc.).

Acțiunea polimerilor este de a se opune reducerii puternice a viscozitățiiuleiului la creșterea temperaturii. La temperaturi joase firele lungi ale moleculelorde polimeri se găsesc în ulei sub formă de ghem, fără ca polimerul să conducă lacreșterea exagerată a viscozității. La temperaturi –olefinelor se prepară prin

copolimerizarea olefinelor, cei mai răspândiți de tip etil ridicate ghemul se


16/50

16

desfășoară, se solvatează mai bine și, prin acesta, împiedică scăderea puternică aviscozității (figura 1.1.).

Figura 1.1. Mecanismul de acțiune a aditivilor modificatori de viscozitate

Eficiența aditivilor depinde de concentrația acestora și de structura lorobținându-se creșteri importante de indice de viscozitate (figura 1.2.).

Deși ponderea polimerilor în producția de aditivi este 25-3%, iar numărul brevetelor care revendică structuri de acest tip depășește câteva mii, industrial sefabrică doar câteva tipuri: polizobutene, polialchil metacrilați, copolimeri aiesterilor fumarici cu acetat de vinil, copolimeri ai α-olefinelor, copolimeri stiren-

butadienă sau stiren-izopren și polialchilstireni [1,6,12,16].

Figura 1.2. Corelația dintre concentrația de aditiv și IV ulei aditivat


17/50

17

Poliizobutenele sunt obținute prin polimerizarea la temperaturi joase aizobutenei în prezență de clorură de aluminiu, trifluorură de bor sau alți catalizatoride tip acid Lewis. Masa molară medie a acestor polimeri depinde de temperatura de

polimerizare. Uleiurile aditivate cu acești aditivi au o comportare modestă latemperaturi joase.

Polialchil metacrilații se obțin prin polimerizarea radicalică a esterilormetacrilici cu 4-23 atomi de carbon în catena alchil și au mase molare cuprinseîntre 40 000-800 000.

Polimerii de tip metacrilat au permis obținerea unor uleiuri cu o comportare bună la diverse temperaturi, ocupând un loc important în producția de aditivi deacest tip.

Pentru a ameliora proprietățile lor au fost realizați copolimeri care conferăuleiului și alte proprietăți. În continuare sunt prezentați câțiva copolimeri folosiți la

ameliorarea anumitor caracteristici ale uleiurilor lubrifiante.Copolimerii esterilor fumarici cu acetatul de vinil au formula:

Copolimerii α-olefinelor se prepară prin copolimerizarea olefinelor, cei mairăspândiți fiind de tip etilenă- propilenă, cu mase molare de 5 - 120 000.

Copolimerii stiren-butadienă obținuți pe catalizatori organo-metalici aumase molare 50 000-250 000.


18/50

18

Ultimele două tipuri de copolimeri s-au dezvoltat în ultimii având ocapacitate mare de îngroșare și o stabilitate foarte bună.

Polialchil stirenii se obțin prin polimerizare pe catalizatori organo-metalici,au o dispersie foarte scăzută, dar monomerii în condiții dificile:

Aditivii de tip polimeri sunt constituiți din macromoleculele cu grad de polimerizare diferit și ei pot fi caracterizați prin analiză cromatografică (metoda permeației de gel) care permite determinarea masei molare medii gravimetrice(MW), a masei molare medii numerice (Mn) și a gradului de dispersie (MW/Mn).

Viscozitatea uleiului aditivat cu polimeri crește potențial cu concentrația deaditiv, dar fiecar e aditiv are efect de îngroșare diferit. Astfel poliizobutenele au unefect de îngroșare mai puternic decât ceilalți aditivi, dar creșterea indicelui de

viscozitate este mai mică. La temperatură ridicată sau la frecare între piesele unse, la presiuni și turațiimari se produce o rupere a macromoleculelor. Din acest motiv, rezistența laforfecare devine o caracteristică importantă a polimerilor și se determină prinrecircularea uleiului aditivat sub presiune în injectoarele Diesel în condiții bine

precizate (DIN 51382).Forfecarea (F) se poate calcula cu relația:

F=( ηin- ηfin )/ ηin în care:

ηin și ηfin reprezintă viscozotățile cinematice ale uleiului aditivatînainte și după testare.

1.3.2. Aditivi depresanți ai punctului de curgere

Aditivii de acest tip permit îmbunătățirea proprietăților de curgere latemperaturi coborâte. Prin urmare, deparafinarea cu solvenți se poate face latemperaturi moderate (mult mai economic) și în acest caz, uleiului deparafinatconține o cantitate mai mare de parafine, având un indice de viscozitate mai ridicat.

Depresanții sunt absorbiți la suprafața cristalelor incipiente de parafină șiinhibă, prin aceasta, creșterea lor. Este posibil ca ei să împiedice formarea rețeleicristaline și solvatarea cristalelor cu ulei. Astfel uleiul poate curge chiar dacă înmasa lui există cristale de parafină. În acest mod se explică acțiunea de presantă a

acestor aditivi pentru uleiurile parafinice și eficacitatea redusă asupra uleiurilornaftenice.


19/50

19

Ca aditiv depresanți ai punctului de congelare se folosesc derivați ainaftalinei și ai fenolului sau polimeri. Astfel, paragelul este o polialchil -naftalinăcare se obține prin condensarea parafinei clorurate cu naftalină, iar dintre derivațiifenolului se menționează ditetra alchil-fenol-ftalat.

Polialchil-acrilați și polialchil matacrilați care au în catenele laterale cel puțin 12 atomi de carbon au și efect depresant asuprea uleiului.

Eficacitatea aditivilor depresanți este influențată de anumiți factori:concentrația de parafină, compoziția chimică a uleiului, natura și concentrațiaaditivului (fig.1.3).

Figura 1.3. Corelația dintre concentrația de aditivi depresant șitemperatura de curgere.

1.3.3.

Aditiv detergent-dispersant

Aditivii detergent-dispersanți sunt esențiali în fabricarea uleiurilor pentrumotoare moderne. Funcția detergentă a aditivilor din uleiuri permite ca pieselemotorului (piston, segmenți), care ajung la temperaturi ridicate, să rămână curate.Funcția dispersantă este atribuită aditivilor care au proprietatea de a menține însuspensie fină impuritățile solide ce apar în ulei în timpul utilizării sale, latemperaturi joase. În aceste fel, segmenții pot asigura o etanșare corespunzătoare încilindru și uleiul poate fi distribuit în mecanismele care necesită o circulațieabundentă de lubrifiant.

Aditivii detergenți cu rezervă de bazacitate (suprabazici) combat coroziunea

provocată de compușii acizi rezultați prin arderea combustibililor cu sulf sau dinoxidarea uleiului.


20/50

20

Acțiunea aditivilor detergent-dispersanți poate fi explicată prin trei tipuri demecanisme: adsorbție, solubilizarea și neutralizarea chimică.

Adsorbția aditivilor detergent-dispersanți la suprafața particulelor însuspensie, insolubile în ulei, împiedică aglomerarea acestora și depunerea lor pe

piesele calde sau reci ale motoarelor. Este posibil ca aditivii metalici, la

temperatură ridicată, să se ionizeze și să formeze un strat dublu electric în jurul particulelor solide. O altă teorie se referă la acțiunea aditivilor dispersanți fărăcenușă, la temperatură coborâtă. Partea polară a moleculelor aditivilor se fixează lasuprafața particulelor solide prin legături chimice slabe, în timp ce radicalulhidrocarbonat are o afinitate mare pentru ulei. Radicalii hidrocarbonații cu unanumit număr de atomi de carbon în moleculă sunt capabili să mențină particulelesolide în suspensie (fig. 1.4).

Solubilizarea impurităților din ulei este un mecanism prin care se considerăcă aditivii detergenți metalici pot forma, la concentrații mai mari decât concentrațiamicelară critică, micele de tip apă în ulei care înglobează particulele insolubile înulei.

Figura 1.4. Mecanismul de acțiune al aditivilor dispersanți.

Neutralizarea chimică a compușilor acizi, precursori de depuneri, de cătreaditivii detergenți cu rezervă de alcalinitate, stopează formarea produselor de

policondensare insolubile în ulei.Aditivii detergenți “cu cenușă” sunt săruri metalice neutre, bazice sau suprabaziceale acizilor organici, cu formula:

R-X-Mîn care:

R- este radicalul hidrocarbonat care asigură solubilitatea aditivului în ulei;

X-gruparea de legătură; M-metal (bariu, calciu, magneziu).


21/50

21

Principalele tipuri de aditivi detergenți „cu cenușă” întâlnite sunturmătoarele: sulfonații, fenații, tiofosfonații 1,2,4,13].

Alchil-aril sulfonații de calciu sau magneziu se obțin din sulfonați de sodiu petrolieri, rezultați ca produse secundare la rafinarea cu acid sulfuric a uleiurilorsau din acizi sulfonici sintetici, preparați prin sulfonarea alchil-benzenului. Pentru a

fi eficienți ca detergenți, masa molară medie a sulfonaților trebuie sa fie mai marede 450.Exemple de formule de aditivi de tip sulfonați: (RSO3)2Ca alchil-aril sulfonat de calciuRSO3 MgOH alchil-aril sulfonat bazic de magneziu(RSO3CaOH)n alchil-aril sulfonat de calciu suprabazicAditivii detergenți suprabazici sunt coloizi de asociație în care particulele decarbonat de calciu sunt menținute în suspensie de moleculele de alchil -aril sulfonatde calciu. Acești aditivi pot avea o cifră de bazicitate totală de 3-400 mg KOH/gși un conținut de cca 35% carbonați.

Fenații au formula generală:

în care M poate fi calciu sau magneziu, iar X poate fi S, S-S, CH2.Tiofosfații se obțin din reacția poliizobutenei (cu masă moleculară de 8-

15) cu pentasulfură de fosfor și sunt amestecuri de compuși de forma:

Aditivii dispersanți “fără cenușă” mențin particulele solide în suspensie și previn formarea mâlului la temperaturi coborâte.Radicalul hidrocarbonat este un polimer (poliizobutenă cu masă molară de 8-

15), partea polară este o amină, iar gruparea de legătură-anhidrida maleică saunucleul fenolic.Reprezentați tipici sunt succinimidele și bazele MANNICH:


22/50

22

Eficacitatea aditivilor detergent-dispersanți depinde de natura uleiului de bază și a combustibilului folosit, de natura aditivului, de solubilitatea și deconcentrația aditivului în ulei, de condițiile de lucru ți de caracteristi cileconstructive la motorului.

1.3.4. Aditivi antioxidanți, anticorozivi și antiuzură

Antioxidanții sunt aditivi care au rolul de a frâna oxidarea uleiului, fiindfolosiți în formularea tuturor uleiurilor lubrifiante. Rolul aditivilor antioxidanți este de a interfera cu mecanismul radicalic de

propagare și această acțiune poate interveni în diferite etape ale procesului: în etapa de propagare, prin reacții cu radicali liberi, aditivii numindu-se “ inhibitori

de radicali”; în etapa de formare a radicalilor liberi, prin reacții cu hidroperoxizii, aditivii fiind

numiți „ distrugători de peroxizi”. Inhibitorii de radicali sunt în general, derivați ai fenolului și amine

aromatice. Cea mai cunoscută structură fenolică este di-terț-butil-paracrezolul(Topanol ) care are efect antioxidant până la 18 ˚C.

Trebuie precizat că și alchilfenații sulfurizați, prezentați ca aditivi detergenți pentru uleiurile de motoare sunt, de asemenea, captori de radicali liberi.

Unele amine aromatice au și ele efecte de inhibitori de radicali care semanifestă până la 2 ˚C.


23/50

23

Distrugătorii de peroxizi sunt, în principal, compuși cu sulf, cu seleniu, cusulf și azot, cu sulf și fosfor, foarte răspândit fiind alchil ditiofosfatul de zinc:

Acidul ditiofosferic se obține prin reacția dintre pentasulfură de fosfor șialcooli, iar neutralizarea acidului se face cu oxid de zinc. Radicalii R pot fi alchil,aril sau alchil-aril și trebuie să aibă 3-8 atomi de carbon în moleculă pentru aasigura solubilitatea aditivului în ulei. Cele mai bune rezultate s-au obținut cuditiofosfații în care radicalii R sunt diferiți, de exemplu cu trei și șase atomi decarbon sau cu patru și opt atomi de carbon.

Ditiofosfații de zinc formează filme protectoare pe metale și previncoroziunile datorate produșilor de oxidare din uleiurile de motoare. Ei posedă

rezistență la presiuni mari acționând și ca aditivi antiuzură. Aditivii anticorozivi și antirugină sunt substanțe care favorizează aderența

uleiului la suprafața metalelor. Ei acționează prin formarea unui fil protectorhidrofob pe suprafața metalului care trebuie protejat.

Inhibitorii de coroziune pot fi substanțe neutralizate care au și proprietățidetergent-dispersante. Ditiofosfații metalici, terpenele fosfosulfirizate,ditiocarbonații etc. acționează și ca aditivi anticorozivi.

Ca aditivi-antirugină se folosesc derivați ai acizilor grași, săruri ale acizilorsulfonici, fosforici sau compuși ai acestora cu aminele. În ceea ce priveșterezistența la coroziune, acestea se testează prin metode standardizate.

1.3.5.

Aditivi de extremă presiune și antiuzură

Acest tip de aditiv asigură reducerea frecării și ungerea în domeniile limităși extremă limită.

Aditivii de extremă- presiune acționează în domeniul în care filmul delubrifiant este rupt (domeniul extremă-limită), iar aditivii antiuzură în regim deungere elastohidrodinamic și limită.

Principalele categorii de aditivi: compuși organici polari (alcooli, esteri, amine, acizi grași) care se

orientează și se adsorb la suprafața metalului formând o peliculă protectoare

la temperaturi joase, sub 15 ˚C. compuși ai fosforului

(RO3) P=0 fosfați (RO)3 P fosfiți (RO)2 P=0

fosfonați

R’ (RO)2P=0 fosforamidați

R’-N-R’’


24/50

24

Acești compuși sunt aditivi antiuzură excelenți, eficacitatea lorcrescând astfel:fosfați < fosforamidați < fosfați.

compuși cu clor sau cu sulf și clor Acești aditivi sunt obținuți prin clorurarea sau sulfoclorurarea

directă a parafinelor sau aromaticelor. Ei sunt aditivi de extremă presiuneexcelenți, dar posedă o activitate antiuzură mediocră. În contact cu metalulformează un film lubrifiant solid de clorură sau sulfură. Se folosesc laobținerea uleiurilor industriale, mai ales pentru prelucrarea metalelor. Eisunt caracterizați printr -o activitate corozivă importantă și de aceea suntimpropii pentru ungerea mecanismelor din aliaje de cupru. Deși aueficacitate ridicată, din diferite motive, în prezent acești aditiv nu mai suntadmiși în formularea uleiurilor.

compuși cu sulf Dintre compușii cu sulf au o activitate antiuzură și de extremă

presiune: sulfurile, disulfurile, polisulfurile, olefinele sulfurizate, esterii

acizilor grași nesaturați sulfurizați, uleiurile sulfurizate. De exemplu:

R-S-S-R alchil sau aril disulfură R-(S)n-R dialchil polisulfură

esteri ai acizilor grași nesaturați sulfurizați

Pentru a asigura o protecție corespunzătoare, aditivii cu sulf trebuie să aibăo activitate optimă. Astfel, dacă activitatea aditivului este slabă, protecția suprafețeimetalice este redusă, iar dacă activitatea este foarte puternică se observă un atacimportant al suprafețelor și apariția unei uzuri corozive severe. Disulfurile sunt maieficiente decât sulfurile, iar pentru alchil polisulfuri valoarea optimă n=3. Compușiicu sulf sunt, în general,mai puțin eficienți decât compușii cu fosfor și ditiofosfatulde zinc.

Eficacitatea ca aditiv de extremă presiune se repartizeză astfel:

difenil < di-n-butil < di-terțbutil < dibenzil < dialchil

Esterii acizilor grași sulfurizați au un component diferit de al compușilor cusulf, fără oxigen. În funcție de polaritatea lor, grupările de tip ester intră încompetiție cu sulful pentru adsorbția lor pe suprafața metalică. În comparație cusulfurile, ei au proprietăți de extremă presiune inferioară.

Aditivii cu sulf sunt utilizați pentru obținerea uleiurilor de prelucrare ametalelor, pentru uleiuri de angrenaje industriale, pentru uleiuri de transmisie aautovehiculelor și pentru puncte foarte solicitante ale autovehiculelor.


25/50

25

1.3.6. Aditivii antispumanți

În anumite condiții (agitare în prezență de aer), în lubrifiant se formeazăspume stabile. Aditivii antispumanți împiedică formarea și stabilizarea spumei. Eise adsorb la suprafața bulelor de gaz, luând locul substanțelor active ce favorizează

spumarea. Cei mai folosiți aditivi de acest tip sunt siliconii:

Pentru a avea acțiune antispumantă, aditivul trebuie să fie insolubil în ulei șisă aibă o tensiune superficială mai mică decât aceasta.

Aditivarea se face cu proporții foarte mici de antispumant (1 -100 ppm), iar

aditivul poate fi diluat cu solvenți organici.

1.4. Uleiuri de motor

1.4.1. Clasificarea uleiurilor de motor

A. Clasificarea SAE a uleiurilor după viscozitate

Clasificarea SAE a uleiurilor de motoare, adoptată și folosită în toată lumea,este practic singura care permite clasificarea corectă, în funcție de viscozitate,

pentru condiții de pornire (la temperaturi ridicate) a motorului. Ea cuprinde șaseclase de uleiuri de iarnă (w) și cinci clase de uleiuri de vară (v: tabelul 1.7.).

Tabelul 1.7. Clasificarea SAE J 300 Dec. 1995 a uleiurilor de motor dupăviscozitate [1,2].

ClasaSAE

Viscozitateadinamică, cP

latemperatură,

˚C max.

Temperaturade

pompabilitate,˚C

Viscozitatecinematică, Cst la

100 ˚C

Viscozitateadinamică,cP, la 150˚C min. Min. Max.

0 W 3250 la -30 -40 3,8 - -5W 3500 la -25 -35 3,8 - -10 W 3500 la -20 -30 4,1 - -15 W 3500 la -15 -25 5,6 - -20 W 4000 la -10 -20 5,6 - -25 W 6000 la -5 -15 9,3 - -

20 - - 5,6


26/50

26

2) Uleiurile au viscozitatea dinamică aparentă de max. 6 cP,determinată cu aparatul MR după metoda ASTMĂ D 4648.

3) Viscozitatea cinematică se determină cu viscozimetru capilar dupămetod ASTMĂ D 445.

4) Viscozitatea dinamică se determină cu viscozimetrul rotativ Ravenfield

după metoda ASTMA D 4683, CEC L 36-A-90.Dacă un ulei are viscozitatea care să corespundă unei singure clase SAE senumește ulei monograd, iar dacă viscozitatea corespunde la două sau mai multeclase se numește ulei multigrad. Uleiurile multigrade, pentru a avea o variație maimică a viscozității cu temperatura, trebuie să aibă indici de viscozitatea ridicați, cuvalori peste 1, De exemplu, ulei multigrad 1 W 5 pentru a îndeplini condițiileimpuse claselor SAE și SAE 1 W (cu I=1) trebuie să aibă IV=180. Seremarcă, de asemenea, că în ultimii ani se impune și viscozitatea la 15 ˚C.

La alegerea unui ulei monograd sau multigrad pentru motor trebuie să sețină seama de temperaturile ambiante minime (iarna) și maxime (vara). Dacă uleiuleste menținut în motor peste 6 luni este necesar să se folosească un ulei multigrad

(v. fig. 1.5.).

Figura 1.5. Recomandări pentru utilizarea diferitelor clase de uleiuripentru motoare, în funcție de temperatura ambiantă [1,4].

B. Clasificarea API-ASTMĂ-SAE a uleiurilor după nivelul de solicitare

Clasificarea SAE după viscozitate nu dă nici un fel de indicații privind

nivelul de solicitare a uleiului și gradul de aditivare al acestuia. Din această cauză afost nevoie ca solicitare a uleiului și gradul de aditivare al acestuia. Din aceastăcauză a fost nevoie ca uleiurile să fie clasificate după tipul și gradul de solicitare almotorului, după condițiile de funcționare și după calitatea combustibilului.

Din 1971, în S.U.A. s-a elaborat în comun de API,ASTMĂ și SAE oclasificare care împarte uleiurile în două mari categorii: uleiuri „ Service” notate S,destinate motoarelor cu aprindere prin scânteie (MAS) și uleiuri „Comerciale”notate cu C pentru motoare Diesel (MAC). Inițial, clasificarea cuprindea patruniveluri S (SA, SB, SC, SD) și trei niveluri C (CA, CB, CC) la acestea adăugându -se altele noi.

Uleiurile care îndeplinesc condițiile pentru două niveluri sunt denumite cu

mai multe simboluri. Clasificarea API a uleiurilor „ Service” este prezentată întabelul 1.1.5., iar a uleiurilor „Comerciale” în tabelul 1.8.


27/50

27

Tabelul 1.8.Clasificarea API/ASTM/SAE a uleiurilor „ Service”[1,11].

Nivel Tip de motor Tip de uleiTeste pe stand

impuse

SAMAS și MAC

vechi cu solicităriextreme de reduse

Neaditivat,

eventual aditivatcu antispumant șidepressant al punctului de

curgere

-

SBMAS vechi cu

solicitări minime

Aditivat în plus cuaditivi

antioxidanți,anticorozivi și

antiuzură

CRC l-38, SECIV

SCSC MAS

modelele 1964-1967

Cu aditivi

detergenți,dispersanți,antiuzură,

antirugină șianticorozivi

Secvențele II A,III A, IV, VCRCIL-38

SDMAS modelele

1968-1971

Idem SC dar cu ocantitate mai mare

de aditivi

Secvențele II B,III C, IV, V B,

CRC L-38, CATL-1, 1 H

SE MAS modele1972-1979

Aditivi cu

proprietățidetergente la cald,anticoroziune și

antirugină

Secvențele II B,III C, V C, CRC l-38

SFMAS modelele

1980-1989

Stabil la oxidare,cu aditiviantiuzură,

ameliorat față deSE

Secvențele II D,III E, V E, CRC

L-38

SGMAS modelele

1989-1994

Stabil la oxidare,aditivat antiuzură,

dispersanți,ameliorat față deSF

Secvențele II D,

III E,V E, CRC L-38

SHMAS modelele

1995-1998Ameliorat față de

SG

Secvențele II D,III E, V E, CRC

L-38

SJMAS modelele

după 1998 Ameliorat față de

SH

Secvențele II D,III E, V E,VI A,

CRC L-38


28/50

28

C. Specificațiile europene CCMC-ACEA

CCMC (Comité des Constructeurs d’automobiles du Marché Commun) aregrupat constructorii de automobile din Europa. Diferențele între motoareleeuropene și americane au impus apariția unor specificații europene.

Inițial, specificațiile CCMC au cuprins trei niveluri de uleiuri pentru MAS puternicsolicitate G1,G2,G3, trei niveluri de uleiuri pentru autovehicule industriale cu motorDiesel D1,D2,D3 și un nivel pentru autoturisme cu motor Diesel PD 1.

Din aprilie 1989 au fost propuse două noi niveluri G4 (cu viscozitateanormală) și G5 ( cu viscozitate scăzută pentru economia de carburanți). Nivelul G1 afost suprimat a fost suprimat urmând ca G4 și G5 să înlocuiască în timp nivelurileG2 și G3. De asemenea, pentru motoarele Diesel au fost propuse nivelurile D4 și D5

pentru autovehiculele industriale cu motor Diesel și nivelul PD 2 pentruautoturisme cu motoare Diesel.După 1995, CCMC s-a transformat în ACEA (Association des ConstructeursEuropéen d’automobiles) care a propus trei niveluri de uleiuri pentru motoarele cu

benzină A1-96, A2-96, A3-96, trei niveluri pentru motoarele Diesel de autoturismeB1-96, B2-96, B3-96 și trei niveluri de uleiuri pentru motoare Diesel puternicsolicitate E1-96, E2-96, E3-96.

Tabelul 1.9. Clasificarea API/ASTMĂ/SAE a uleiurilor „Comerciale”

Nivel Tip de motor Tip de uleiTeste pe stand

impuse

CA

MAS și MAC cuaspirație naturală și

combustibil decalitate excelentă

Ulei tip 1940-1950 nivel MIL L

2140 A

CRC L-38, CATL-1 (sulf în

combustibil peste0,35%)

CB

MAS și MAC cuaspirație naturală și

combustibil decalitate bună

Ulei tip 1940-1950 cu aditiviantioxidanți,

anticorozivi șidetergenți, nivel

supplement 1

CRC L-38, CATL-1 (sulf în

combustibil peste0,95%)

CC

MAS și MAC ușor

supraalimentat

Ulei nivel MIL-L-2104 B cu aditivi

antioxidanți,

anticorozivi,antirugină,detergenți șidispersanți.

CRC L-38, CAT

1-H, Secvențele IIA, II B

CDMAC puternic

supraalimentat cucombustibili

Ulei nivel MIL-L-45198, sau series

3

CAT ID,I G2,CRC l-38

CDHMAC în doi timpi,solicitare severă

Ulei nivel MIL-L-45199 sau series 3

CAT ID, I G2,CRC L-38, DD

6V-53T

CE

MAC

supraalimentat demodelele 1983-

Uleiul conferă

protecție mai bunăa CD

CAT 1G2, CRC

L-38, Mack T6,T7, NTC 400.


29/50

29

1990

CF

MACsupraalimentate îndoi timpi, modele

după 198

Uleiul conferă protecție mai bună

ca CDM

CRC L-38,CAIM-PC

CF-2MAC

supraalimentate îndoi timpi, modele

după 199

CRC L-38, CAT1M-PC, DD 6V-

92 TA

CF-4MAC

supraalimentate în patru timpi

Uleiul conferă protecție mai bună

ca CE

CRC L-38, CAT1K, Mack T6, T7,

NTC 400

CG-4MAC

supraalimentate în patru timpi

CRC L-38,Secvența III E,CAT 1N, MackT8, GM 6.2 1

Condițiile de calitate impuse uleiurilor de motor prin specificațiile ACEAsunt prezentate în tabelele 1.10. și 1.11.Față de specificațiile anterioare se observă că s-a renunțat la teste considerate mai

puțin severe (Peter W1, Fiat 132, Secvența II D) acestea fiind înlocuite cu teste pemotoare mai puternic solicitate (PSA TU-3MH).

De asemenea, uleiurilor alcătuite conform specificațiilor ACEA au ostabilitate mult mai bună la oxidare la temperaturi înalte, apreciată prin Secvența IIE (creșterea viscozității la 4 ˚C a scăzut de la 35% la 1-2%). Se mai remarcăo scădere a pierderilor la evaporare de la 15-20%, cca 13%.

Formarea depunerilor negre (black sludge) este o problemă care a apărut înEuropa după 1985, în special în Germania, pe motoarele care funcționează cuamestecuri sărace, cu un sistem eficient de recirculare a gazelor și cu durată marede schimbare a uleiurilor (15 000-20 000 km). Aceste depuneri, cu aspect degudroane mai mult sau mai puțin dure, se depun pe chiloasă, în carte (unde pot

bloca sita pompei de ulei, filtrul de ulei) în ferestrele segmenților producând gripaj.Pentru a evita formarea acestor depuneri s-au alcătuit uleiuri cu

caracteristici dispersante mai bune, testate prin metoda Black Sludge pe motorulMercedes M 102E.

D. Alte specificații

Foarte cunoscute în lumea producătorilor de lubrifianți sunt specificațiilemilitare americane (MIL-L….). Prima specificație MIL-L-214 a apărut în 1941 și se referea la uleiuri aditivate cuaditivi antioxidanți, anticorozivi și detergenți, iar de atunci au apărut multespecificații (MIL-L-2104 A, B, C, D, E, F, G, MIL-L-45199, MIL-L-46152).

Ultimele specificații militare sunt MIL-L-46152 E, MIL-L-214 E și F.Specificația MIL-L-46152 se referă la uleiuri pentru motoare cu benzină și

folosește testele: Catterpillar 1H2, Secvențele II D, III E, E și CRC L-38, iarspecificațiile MIL-L-214E și F se referă la uleiuri pentru motoare Diesel, fiind


30/50

30

caracterizate prin testele: CRC L-38, Caterpillar 1G2, 1K, Secvențele II D, III E, E, Detroit Diesel ^v 53T, 6V 92 TA.

Marile firme constructoare de automobile au elaborat specificații propriidintre care sunt prezentate câteva mai cunoscute și actuale:

Mercedes-Benz: MB 227.0/t; MB 228 0/1; MB 228.2/3; MB22.8

Volkswagen: VW 500.00; VW 505.00; VW 501.01.Volvo: VDS; VDS-2.Între aceste specificații se pot face echivalări care să permită

alegerea unui ulei corespunzător pentru motor. În România sunt produse uleiuri de motor cu diferite niveluri de

performanță, necesare unui parc de mașini dotate cu diverse tipuri de motoare, maivechi - Dacia 1300- dar și noi care, după 199, au început să dețină o ponderesemnificativă .

Corespondența aproximativă între nivelurile de performanță ale uleiurilor pentru motoare omologate în România și nivelurile de performanță API, ACEA șiMIL este prezentată în tabelul 1.10.

Tabelul 1.10.Nivelurile de performanță ale uleiurilor de motoare omologatesau în curs de omologare în ROMÂNIA

Nivelul deper-formanțădupă STAS

871

Nivelul deperformanță după

specificațiile: ACEA,API,

Domenii de utilizare în serviciu

Extra - SB -MAS cu solicitări ușoare

Super 1 - SD/CB-MAS și MAC construite până în 196

exploatate în condiții moderate care necesită o protecție antiuzură și antidepuneri

Super 2 A1/B1 SE/CC

MAS și MAC construite între 196-1973.Uleiul asigură o protecție mai bună la oxidar e,

la rugină, la coroziune și la formareadepunerilor la temperaturi ridicate

Super 3 A2/B2 SF/CD

- MAS și MAC cu admisie naturală sausupraalimentate construite între 1979-1983.

Aceste necesită o protecție superioarăîmpotriva coroziunii și împotriva depunerilor

formate la temperaturi ridicate.

Super 4 A3/B3 SG/CE

- MAS și MAC fabricate între 1984-1992 pentru autoturisme autofurgonete, autobuze șiautocamioane ușoare. Uleiurile asigură uncontrol îmbunătățit asupra depunerilor și

uzurii.

Super 5 E2/E3 SH/CF

-MAS și MAC construite după 1992. Uleiurileasigură performanțe superioare față de nivelele

SG și CE fiind destinate autovehiculelorexploatate în condiții grele.


31/50

31

1.4.2. Condiții de calitate pentru uleiurile de motor

A. Teste de laborator.

Calitatea uleiurilor de motor se verifică în cele mai multe cazuri prin teste de

laborator . În tabelele 1.11 şi 1.12 sunt prezentate testele de laborator şi pe motor pentru uleiurile de tip ACEA, iar în tabelul 1.13 condiţii de calitate pentru uleiuriLukoil.

T a b e l u l 1 . 1

1 .

S p e c i f i c a ț i i l e A C E A i m p u s e d i n a n u l 1 9 9 6 p e n t r u

u l e i u r i l e

d e m o t o r - T e s t e d e l a b o r a t o r

[ 1 ] .


32/50

32


33/50

33

T a b e l u l 1 . 1

2 . S p e c i f i c a ț i i l e A C E A i m p u s e d i n a n u l 1 9 9 6 p e n t r u u l e i u r i

d e m o t o r – T e s t e p e m o t o r

.


34/50

34


35/50

35

T a b e l u l

1 . 1

3 . C a r a c t e r i s t i c i a l e u l e i u r i l o r d e m o t o r p r o d u s e d e L u k

o i l L u b r i c a n t s [ 1 4 ] .


36/50

36


37/50

37


38/50

38


39/50

39

* * t e m p e r a t u r a p e n t r u :

G e n e s i s S A E 5 W 4 0 - 3 ˚ C ;

L u x e

S A E 5 W 4 0 - 2 5 ˚ C ;

L u x e

S A E 1 0 W 4 0 - 2 ˚ C ;

A v e n t g a r d e U l t r a S A E 1 0 W 4 0 - 2 5 ˚ C

;

L u x e

S A E 1 5 W 4 0 - 2 ˚ C ;

A v a n t g a r d e U l t r a S A E 1 0 W 4 0 - 2 ˚ C

;

* * * t e m p e r a t u r a p e n t r u :

G e n e s i s S A E 5 W 4 0 - 3 5 ˚ C ;

L u x e

S A E 5 W 4 0 - 3 ˚ C ;

L u x e

S A E 1 0 W 4 0 - 3 ˚ C ;

A v a n t g a r d e U l t r a S A E 1 0 W 4 0 - 3 ˚ C

;

L u x e

S A E 1 5 W 4 0 - 2 5 ˚ C ;

A v a n t g a r d e U l t r a S A E 1 5 W 4 0 - 2 5 ˚ C

;


40/50

40

B. Teste pe motoare.

1. Metode americane de încercare pe motoare

a) Încercări pe motoare monocilindrice

Primele încercări s-au făcut pe motoare cu aprindere prin comprimare de tipCaterpillar care funcționează în prezent în variantele CAT 1G2, 1H2, 1K, 1M și 1N[13,14]. Ele servesc pentru aprecierea uleiurilor în ce privește blocarea segmențilorapariția uzurilor și formarea depunerilor în condiții variabile de turație, raport desupraalimentare și de conținut de sulf în combustibil. Se precizează că, la perioadedestul de scurte, condițiile de încercare se modifică pentru a corespunde din ce în cemai severe impuse lubrifianților de motoarele moderne.

Motorul Labeco este un motor monocilindric cu aprindere prin scânteie careeste folosit La testarea uleiurilor prin metoda CRC L-38. Calitățile uleiului seapreciază prin pierderea în greutate a cuzinetului bielei (aliaj de cupru- plumb) și

cantitatea depunerilor de lac de pe suprafața laterală a pistonului după 4 orefuncționare.

b) Încercări pe motoare policilindrice

Clasificarea API a uleiurilor după gradul de solicitare a condus la elaborareaunor încercări numite ”secvențe”. Inițial seria încercări cuprindea cinci încercări,notate de la I la V, efectuate pe motoare policilindrice construite de mari firmeamericane (General Motors, Ford, Chrysler). De la început s-a stabilit ca toatecondițiile de încercare pentru aceste secvențe sa fie modificate în timp dupănecesități, în raport cu progresele realizate în construcția motoarelor.

În prezent sunt folosite secvențele II D, II D, III E, D, E, I și I A. Motoarele, în condițiile alese pentru fiecare secvență,supun lubrifiantul la

cele mai severe solicitări, în raport cu proprietățile pe care încercarea este destinatăsă le stabilească.

Secvența II D se efectuează în condițiile de funcționare a motorului latemperaturi joase care pot favoriza ruginirea și formarea depunerilor. Testuldurează în total 32 ore și cuprinde trei faze, în primele două, temperatura uleiuluieste de 49 ˚C, iar în ultima fază (2 ore) 12 ˚C.

Secvențele II E determină stabilitatea la oxidare a uleiului la temperaturăridicată a motorului. Motorul (Buick -6 1986) funcționează 64 ore, în condiții

foarte severe. La terminarea încercării, motorul se demontează și se examinează învederea stabilirii punctajului în ce privește depunerile de la lac și uzuramecanismului de comandă a supapelor.

Secvența E se efectuează pe un motor Ford OHC-4 cu 8 cilindrii în V.Încercarea evaluează mai multe aspecte ale ungerii și anume: formarea depunerilorde mâl pe motor, formarea depunerilor de lac pe mantaua pistonului, uzurasupapelor de admisie, blocarea segmenților pe piston, înfundarea ferestrelorsegmenților de ungere, blocarea sorbului pompei de ulei. Se desfășoară în trei fazecu durată totală de 228 ore.

Secvența I A este introdusă recent și permite aprecierea economiei decombustibil. Se selectează pe un motor Ford cu 8 cilindrii în model 1993 și

durează 5 de ore în două faze. Temperatura uleiului este menținută în primă fazăla 45 ˚C, iar în cea de-a doua la 15 ˚C.


41/50

41

Pe lângă aceste secvențe mai există și alte metode de testare pe motoare policilindrice ca: Metodele Mack T 6, T , T 8, metoda GM 6.2 și metoda DD 6 92 TA.

2. Metode europene de încercare pe motoare

În Europa, deși se aplică și încercări americane, s-au adoptat metodeși motoare mai puțin costisitoare, standardizate și acceptate de CEC ca metodeoficiale de evaluare a calității uleiurilor de motoare.

a) Încercări pe motoare monocilindrice

Motorul Petter W 1 este un motor cu aprindere prin scânteie care permiteaprecierea stabilității la oxidare a uleiului. Timpul de încercare este de 2 de ore,iar regimul termic al motorului este sever (temperatura lichidului de răcire 15 ˚C).

Rezistența la oxidare a uleiurilor în prezența cuzinetului de bielă din aliaj

cupru-plum b se apreciază prin creșterea viscozității uleiului, formarea depunerilorde lac pe piston și pe segmentul de ungere și prin pierderea în greutate acuzinetului.

Motorul Petter AV 1 este un motor cu aprindere prin comprimare careexaminează capacitatea uleiurilor de a preveni blocarea segmenților și formarea delac. Încercarea durează 12 de ore, motorul funcționând cu încărcare, turație șiregim termic constante. O încercare echivalentă este testul pe motorul MWMconform CEC L-12 A 76. Această încercare evaluează proprietățile detergent-dispersant ale uleiului, prin gradul de curățenie al motorului.

Motorul Petter AVB supraalimentat permite evaluarea uleiului de carterdestinat motoarelor cu aprindere prin comprimare, exploatate la putere maximă, latemperaturi înalte, privind tendința de formare a depunerilor pe piston și canalelesegmenților.

b) Încercări pe motoare policilindrice

Clasificarea API a uleiurilor după gradul de solicitar e a condus la elaborareaunor încercări numite ”secvențe”. Inițial seria de încercări cuprindea cinci încercări,notate de la I la V, efectuate pe motoare policilindrice construite de mari firmeamericane (General Motors, Ford, Chrysler). De la începutul s-a stabilit ca toatecondițiile de încercare pentru aceste secvențe să fie modificate în timp după

necesitățile, în raport cu progresele realizate în construcția motoarelor. În prezent sunt folosite secvențele II D, III D, III E, D, E, I și I A. Motoarele, în condițiile alese pentru fiecare secvență, supun lubrifiantul la

cele mai severe solicitări, în raport cu proprietățile pe care încercarea respectivăeste destinată să le stabilească.

Secvența II D se efectuează în condițiile de funcționare a motorului latemperaturi joase care pot favoriza ruginirea și formarea depunerilor. Testuldurează în total 32 ore și cuprinde trei faze, în primele două, temperatura uleiuluieste de 49 ˚C, iar în ultima fază (2 ore) 12 ˚C.

Secvența III E determină stabilitatea la oxidare a uleiului la temperaturăridicată a motorului. Motorul (Buick -6 1986) funcționează 64 ore, în condiții

foarte secere. La terminarea încercării, motorul se demontează și se examinează în


42/50

42

vederea stabilirii punctajului în ce privește depunerile de lac și mâl și uzuramecanismului de comandă a supapelor.

Secvența E se efectuează pe un motor Ford OHC-4 cu 8 cilindrii în V.Încercarea evaluează mai multe aspecte ale ungerii și anume: formarea depunerilorde mâl în motor, formarea depunerilor de lac pe mantaua pistonului, uzura

supapelor de admisie, blocarea sorbului pompei de ulei. Se desfășoară în trei fazecu o durată totală de 228 ore. Secvența I A este introdusă recent și permite aprecierea economiei de

combustibil. Se realizează pe un motor Ford cu 8 cilindrii în model 1993 șidurează 5 de ore în două faze. Temperatura uleiului este menținută în primă fazăla 45 ˚C, iar în cea de-a doua la 15 ˚C.

Pe lângă aceste secvențe mai există și alte metode de testare pe motoare policilindrice ca: Metodele Mack T 6, T , T 8, metoda GM 6.2 și metoda DD 6 92TA.

1.4.3. Uleiuri pentru diferite motoare

Uleiuri pentru motoare cu gaze. În motoarele staționare alimentate cu gazenaturale sau în cele pentru autovehicule alimentate cu gaze lichefiate (propan-

butan), combustia este mai bună decât în cele cu combustibili lichizi. De aceea,uleiurile pentru motoare cu gaze au o perioadă mai mare de utilizare. Ele sunt, deregulă, din clasa SAE 3 aditivate cu aditivi antioxidanți și detergenți.

Uleiuri pentru motoare Diesel de nave. Navele folosesc motoare lente în doitimpi sau motoare cu turație medie în patru timpi. Motoarele în doi timpi folosescdouă tipuri de uleiuri: un ulei din clasa SAE 5 pentru ungerea cilindrului curezervă mare de alcalinitate și un ulei din clasa SAE 3 neaditivat pentru ungerealagărelor, iar motoarele cu turație medie utilizează un ulei aditivat din clasa SAE 4aditivat complet.

Uleiurile pentru aviație sunt aditivate cu aditivi amelioratori I, depresanțiai punctului de curgere și antispumanți, iar uneori cu aditivi dispersanți fără cenușă.În mod obișnuit au viscozitate de cca 10-25 cSt la 1 ˚C (iarna se folosesc uleiurimai fluide cu 10-18 cSt la 1 ˚C, iar vara uleiuri cu 2-25 cSt la 1 ˚C).

Uleiuri pentru conservare. Pentru protejarea motoarelor se folosesc uleiuriaditivate cu aditivi detergenți neutralizați și corozivi. În motoarele depozitate untimp mai îndelungat nu este indicat să se mențină uleiuri de motor uzate dinexplorare normală, fiind necesar ca ele să fie înlocuite cu uleiuri de conservare.

Uleiuri pentru rodaj. Au rolul de a favoriza rodajul pieselor și de a înlătura

particulele metalice rămase după montaj sau formate în timpul rodajului. Durata lorde lucru este mică (5-1 km) și, de aceea, se folosesc uleiuri cu nivel redus deaditivare.

1.4.4. Aprecierea degradării uleiului și stabilirea momentului de înlocuire

Degradarea uleiului se face prin oxidare și prin impurificare cu apă și particule solide.

Gradul de impurificare și durat de utilizare a uleiului depind de condițiile deexploatare, de calitatea uleiului, de construcția și de starea tehnică a motorului.Aprecierea stadiului de degradare și a momentului de schimbare a uleiului se face

prin determinarea periodică a caracteristicilor uleiului lubrifiant (densitate,


43/50

43

viscozitate, conținut de combustibil, punct de inflamabilitate, insolubile în pentansau în benzen, conținut de apă, aciditate și bazicitatea uleiului).

După cei mai mulți constructori de motoare de autoturisme, valorilemaxime admisibile ale unor caracteristici ale uleiului sunt:

cifra de aciditate puternică, mg KOH/g max. 0,2

aciditate organică, mg KOH/g max. 1,5 apă, % 0,2 combustibil, % 4 insolubile în pentan, % 1,5

alori apropiate se recomandă și pentru înlocuirea uleiului din motoarelelocomotivelor Diesel.

Întrucât micii consumatori nu pot efectua astfel de controale periodice,constructorii de motoare și producătorii de lubrifianți, pe baza rezultatelor și a uneiîndelungate experiențe, fac recomandări orientative pentru schimbarea uleiului.


44/50

44

2. STUDII PRIVIND FORMULAREA UNUI ULEI DE MOTOR SEMISINTETIC.

După cum se cunoaște, uleiurile de motor se alcătuiesc ca și celelalte uleiurilubrifiante, din uleiuri de bază și aditivi.

Scopul acestui studiu este de a formula un ulei de motor de nivel SAE1W4 API SL/ CF folosind două tipuri de ulei de bază cu caracteristici fizico-chimice diferite și trei aditivi pentru lubrifianți.

Prin studiu experimental s-a urmărit influența concentrațiilor de aditiviasupra caracteristicilor uleiurilor de motor semisintetice precum și alegereaconcentrației optime de aditivi pentru formularea unui anumit tip de ulei de motorsemisintetic.

2.1. Caracteristicile fizico-chimice ale uleiurilor de bază

Drept uleiuri de bază pentru formularea uleiului de motor semisintetic s-au

ales un ulei rafinat convențional SN 5 și un ulei de hidrocracare HI-4. Uleiulde bază mineral SN 5 a fost ales deoarece uleiurile de bază minerale rafinateconvențional sunt produsele cele mai ieftine dintre uleiurile de bază. iscozitatearelativ mică a uleiului nu constituie un inconvenient deoarece pentru formulareauleiului final se vor folosi aditivi modificatori de viscozitate. Cel de-al doilea uleide bază este un ulei de hidrocracare cu indice de viscozitate extins mai mare decât12 de unități. Acest ulei considerat sintetic este necesar pentru ca în uleiul final

proporția de aditiv modificator de viscozitate să nu crească excesiv de mult și să nuînrăutățească stabilitatea la forfecare a uleiului finit.

Pentru determinarea acestor caracteristici fizico-chimice au fost folositemetode de laborator standardizate menționate în tabele. alorile caracteristicilorfizico-chimice ale uleiurilor de bază au fost determinate în laborator și sunt

prezentate în tabelele 2.1. și 2.2.

Tabelul 2.1. Caracteristicile fizico-chimice ale uleiului SN 500

Nr.crt.

Caracteristici Valoare determinată

1. Aspect Limpede2. Densitate, g/cm 0,8821

3.Viscozitate cinematică la 1

˚C, mm2

/s10,81

4.Viscozitate cinematică la 4 ˚C,

mm2/s100,51

5. Indice de viscozitate 90

6.Punct de inflamabilitate

Cleveland, ̊ C 230

7. Punct de curgere, ˚C -18

8 Apă, % lipsă


45/50

45

Tabelul 2.2. Caracteristicile fizico chimice ale uleiului VH-VI 4 (ulei dehidrocracare)

Nr.crt.

Caracteristici Valoare prevăzută Valoare

determinată Metoda de încercare

1. Aspect limpede-galbendeschis limpede-galbendeschis vizual

2.Densitate la 20

˚ C, g/cm3 Se raportează 0,8308

SRENISO3675-02/C91

ASTM D7042

3.Culoare, UnitASTM max.

1,0 0,5SRISO2049

ASTMD 1500

4.Viscozitate la1 ˚C, cSt

3,9-4,6 4,53SREN ISO 3104ASTMD 7042

5.Viscozitate la

4 ˚C, cSt - 20,34

SRENISO3104ASTMD 7042

6.Indice de

viscozitatemin

125 138SRISO 2909ASTM D92

7.Punct de

inflamabilitateCOC, ˚C. min

210 212SRENISO2592

ASTMD92

8.Punct de

curgere, ̊ Cmax.

-15 -23SR13552

ASTMD97

9. Apă, % lipsă lipsă SR13484

ASTMD95

Datele prezentate tabelar arată că uleiul mineral SN 5 are indiceviscozitate 9 unități, o valoare suficient de mare pentru formularea uleiului demotor, punctul de curgere -18 ˚C care poate fi îmbunătățit prin aditivare, iar punctulde inflamabilitate 23 ˚C. Ținându-se cont de aceste date se poate spune că uleiulSN 500 poate fi folosit pentru formularea uleiului de motor.

Caracteristicile fizico-chimice ale uleiului VHVI-4 prezentate în tabelul 2.2arată că acesta are proprietăți de curgere foarte bune, indice de viscozitate 138unități, punctul de inflamabilitate și punctul de curgere de asemenea se încadreazăîn parametrii impuși de standarde.

2.2. Caracteristicile fizico-chimice ale aditivilor

Pentru formularea uleiurilor de motor au fost folosiți trei aditivi și anume: un aditiv pachet cu denumirea comercială HITEC 9386 L; un aditiv modificator de viscozitate, denumit comercial AIV; un aditiv depresant denumit comercial LLK 2508.3;

Date privind compoziția pachetului de aditiv HITEC 9386 L, precum șicaracteristicile fizico-chimice ale aditivilor folosiți sunt prezentate în tabele 2.3,2.4., 2.5 şi 2.6.


46/50

46

Tabelul 2.3. Compoziția pachetului HITEC 9386 L.

Nr.crt.

Componente Limite % masă

1. Ulei mineral 30-60

2. Dialchil ditiofosfat de zinc 5-9.93. Alchil fenat de calciu sulfurizat 1-4.94. Amidă organica de molidben 1-4.95. Dodecil fenol 0.1-0.5

Tabelul 2.4. Caracteristicile fizico-chimice ale aditivului HITEC 9386 L.

Nr.crt.

CaracteristiciMetoda de încercare

Min Max Valoare

1. Calciu, % ASTM D4951 2.12 2.55 2.352. Fosfor, % ASTM D4951 0.86 1.10 13. TBN, mg KOH/g ASTM D2896 67 82 754. Zinc, % ASTM D4951 0.94 1.21 1.085. Nitrogen, % ASTM D5291 0.53 0.71 0.6

6.Punct deinflamabilitate,˚C

ASTM D93 150 - 170

7. Molibden, % ASTM D4951 0.09 - 0.118. D ˚C, g/cm ASTM D4052 - - 0.961

9.Viscozitatecinematică la

1 ˚C, cSt

ASTM D445 - - 71.2

Tabelul 2.5 Caracteristicile fizico-chimice ale aditivului depresant LLK 2508.3.

Nr.crt.

Caracteristici U.M.Metoda de încercare

Valoare

1. Aspect - Vizual Limpede2. Culoare - ASTM D 1500 0.53. Viscozitate la 1 ˚C cST ASTM D 445 13504. Densitate la 2 ˚C g/cm ASTM D 4052 0.93

5.Punct de

inflamabilitate ˚C ASTM D 3278 >120

Tabelul 2.6. Caracteristicile fizico-chimice ale aditivului modificator deviscozitate AIV (Infineum, SV 261).

Nr.crt.

CaracteristiciValoare

prevăzută Valoare

determinată Metoda de încercare

1. Densitate la 2 ˚C g/cm3 ~0.865 0.872 ASTM D 70422. Viscozitate la 1 ˚C, cST 1300-1400 1364 ASTM D 70423. Culoare, ASTM


47/50

47

Referitor la aditivul pachet HITEC 9386 L se observă că acesta este unamestec de aditivi detergenți suprabazici cu calciu, antioxidanți și antiuzură de tiptiofosfat de zinc, precum și un antioxidant de tip alchil -fenol. Conținutul de metale(zinc, molibden) precum și TBN-ul pachetului sunt prezentate în tabelul 2.4, dincare se observă că pachetul de aditivi poate să confere proprietăți detergente,

dispersante și antiuzură, precum și rezervă de bazicitate necesare uleiului de motor. Ceilalți doi aditivi sunt polimeri sau copolimeri care măresc v iscozitateauleiului și asigură proprietățile de curgere ale uleiului la temperaturi scăzute. Astfeladitivul depresant LLK 2508.3 este un polimetacrilat de dodecil care reduce

punctul de curgere a uleiului de motor, iar aditivul AIV este un copolimer stiren-izopren hidrogenat diluat în ulei. Co polimerul AI asigură mărirea viscozitățiiuleiului de motor și a indicelui de viscozitate a acestuia.

2.3. Determinarea caracteristicilor fizico-chimice ale unor amestecuri deuleiuri de bază

Așa cum s-a menționat în paragrafele anterioare, cele două uleiuri de bazădiferită prin compoziția chimică și în consecință prin indicele de viscozitate.

Uleiul SN 5 obținut prin rafinare convențională este un ulei tipic parafinic, dar care conține și structuri naften-aromatice.

Uleiul de hidrocracare VHVI-4, în urma reacțiilor chimice care au loc în procesul de hidrocracare iși modifică structura chimică îmbogățindu-se în compușide tip izoparafinic și având un conținut foarte redus de hidrocarburi aromatice.

Proporția dintre cele două uleiuri de bază influențează puterniccaracteristicile fizico-chimice ale amestecului, dar și costul acestuia. Din acestmotiv au fost realizate trei amestecuri de uleiuri de bază pentru a determinaconcentrația optimă de ulei de hidrocracare care trebuie adăugat pentru un raportconvenabil preț-calitate ale căror caracteristici sunt prezentate în tab.2...

Tabelul 2.7. Caracteristicile fizico-chimice ale amestecurilor de ulei de bază

Nr.crt.

Amestec 1 Amestec 2 Amestec 3

Metodă de încercare

Compozițiaamestec % m

SN 500VH-VI4

5050

7525

8515

1. Densitatea la2 C, g/cm3 0,8531 0,8677 0,8760 ASTM D 7042-04

2.Viscozitateacinematică la

4 C, cSt,38,36 59,99 70,25

ASTM D 7042-04

3.Viscozitateacinematică la1 C, cSt,

6,51 8,11 8,91ASTM D 7042-

04

4.Indice de

viscozitate121 102 99

ASTM D 7042-06

5. Cenușă, % 0,002 0,0028 0,003 ASTM D 482


48/50

48

După cum se observă din acest tabel amestecul (A2) cu 5 % SN 5 șiVHVI-4 are un indice de viscozitate de circa 12 unități, nivel corespunzător pentruformularea uleiului de bază.

2.4. Determinarea caracteristicilor fizico-chimice ale unor amestecuri de

uleiuri de bază şi aditivi

Pentru stabilirea influenței concentrației de aditiv asupra caracteristicilorfizico-chimice a uleiului de motor au fost formulate în laborator trei amestecuri încare s-au menținut constante concentrațiile aditivilor modificatori de viscozitate șidepresant, modificându-se doar concentrația de aditiv pachet HITEC 9286 L.

Aditivii modificatori de viscozitate și depresanți, au fost dozați în proporțiile recomandate de către furnizorul de aditivi și folosite în mod curent în producţia uleiurilor de motor. Concentrația de aditiv pachet HITEC L variază de la0 la 15 % masă.

Compoziția amestecurilor precum și caracteristicile fizico-chimice ale

acestora sunt prezentate în tabelul 2.8.

Tabelul 2.8. Caracteristicile fizico-chimice ale unor amestecuri de ulei de bazăcu aditivi.

Nr.crt.

Ames-tec 1

Ames-tec 2

Ames-tec 3

Condițiiulei SAE10W40,

APISL/CF Metoda

de încercareAmestec % mSN 500 71,7 65,7 60,7VH-VI4 24,0 22,0 20

HITEC 9386 L 0 8 15AIV 4,0 4,0 4,0

LLK 25083.3 0,3 0,3 0,3

1.Densitatea la 2 C

(g/cm3)0,8680 0,8710 0,8740

se rapor-tează

ASTM D7042-04

2.Viscozitateacinematică la4 C, (mm2/s)

84,30 91,81 125,35se rapor-

tează ASTM D7042-04

3.Viscozitateacinematică la

1 C, (mm2/s)11,93 12,52 15,44 12,5-16,3

ASTM D7042-04

4.Punct de

inflamabilitate ( C)

220 221 222 min.210ASTMD92-05

5.Punct de curgere (

C)-31 -35 -32 max. -32

ASTM D7042-06

6.Indice de

viscozitate133 126 128 min.125

ASTM D482


49/50

49

Din acest tabel reiese că proprietățile reologice (visc

Formularea Unu Ulei de Motor Semisintetic

Documents

Transcript of Formularea Unu Ulei de Motor Semisintetic