Contenido de cenizas de aceite
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Contenido de cenizas de aceite caracterizado por dos conceptos: contenido de ceniza de aceite base y contenido de ceniza de sulfato. En resumen, el contenido de ceniza habitual indica qué tan bien se limpió la base base, sobre la cual se fabricará el aceite final en el futuro (es decir, la presencia de diversas sales e impurezas no combustibles, incluidas las metálicas). En cuanto al contenido de cenizas de sulfato, caracteriza el aceite terminado, que contiene una cierta cantidad de aditivos, e indica con precisión su cantidad y composición (es decir, la presencia de sodio, potasio, fósforo, azufre y otros elementos).
Si el contenido de cenizas de sulfato es alto, esto conducirá a la formación de una capa abrasiva en las paredes del motor de combustión interna y, en consecuencia, al rápido desgaste del motor, es decir, a una disminución de su recurso. El bajo nivel de contenido de cenizas convencionales asegura que el sistema de postratamiento de gases de escape esté protegido contra la contaminación. En general, los indicadores de contenido de cenizas son un concepto bastante complicado, pero interesante, por lo que intentaremos poner todo en orden.
¿Qué es el contenido de cenizas y a qué afecta?
El contenido de cenizas es un indicador de la cantidad de impurezas no combustibles. En cualquier motor de combustión interna, cierta cantidad de aceite cargado va "para desecho", es decir, se evapora a alta temperatura cuando ingresa a los cilindros. Como resultado, en sus paredes se forman productos de combustión, o simplemente cenizas, que contienen varios elementos químicos. Y es por la composición de la ceniza y su cantidad que se puede juzgar el notorio contenido de ceniza del aceite. este indicador afecta la capacidad de formación de depósitos de carbón en las piezas del motor de combustión interna, así como el rendimiento de los filtros de partículas (después de todo, el hollín ignífugo obstruye los panales). Por lo tanto, no puede exceder el 2%. Dado que hay dos contenidos de ceniza, los consideraremos a su vez.
Contenido de cenizas de aceite base
Comencemos con el concepto de contenido de ceniza ordinaria, como uno más simple. De acuerdo con la definición oficial, el contenido de cenizas es una medida de la cantidad de impurezas inorgánicas que quedan de la combustión de una muestra de aceite, que se expresa como un porcentaje de la masa del aceite que se está analizando. Este concepto suele utilizarse para caracterizar aceites sin aditivos (incluidos los aceites base), así como diversos fluidos lubricantes que no se utilizan en motores de combustión interna ni en la tecnología de máquinas en general. por lo general, el valor del contenido total de cenizas está en el rango de 0,002% a 0,4%. En consecuencia, cuanto más bajo sea este indicador, más limpio será el aceite probado.
¿Qué influye en el contenido de cenizas? El contenido de ceniza normal (o básico) afecta la calidad de la purificación del aceite, que tampoco contiene aditivos. Y dado que actualmente están presentes en casi todos los aceites de motor usados, el concepto de contenido de cenizas ordinarias no se usa mucho, sino que el concepto de contenido de cenizas de sulfato se usa en un sentido amplio. pasemos a ello.
Cenizas sulfatadas
Impurezas en el aceite
Entonces, el contenido de cenizas de sulfato (otro nombre para el nivel o indicador de escorias de sulfato) es un indicador para determinar aditivos que incluyen compuestos de metales orgánicos (es decir, sus sales constituyentes de zinc, potasio, magnesio, calcio, bario, sodio y otros elementos) . Cuando se quema aceite con tales aditivos, se forman cenizas. Naturalmente, cuantos más haya en el aceite, más cenizas habrá. Este, a su vez, se mezcla con depósitos resinosos en el motor de combustión interna (esto es especialmente cierto si el motor de combustión interna es viejo y/o el aceite no se ha cambiado durante mucho tiempo), como resultado de lo cual un abrasivo se forma una capa sobre las piezas que se frotan. Durante el funcionamiento, rayan y desgastan la superficie, reduciendo así el recurso del motor de combustión interna.
El contenido de cenizas sulfatadas también se expresa como porcentaje del peso del aceite. Sin embargo, para determinarlo, es necesario llevar a cabo un procedimiento especial quemando y calcinando la masa de prueba. Y el porcentaje se toma del saldo sólido. Al mismo tiempo, se utiliza ácido sulfúrico en el trabajo para aislar los sulfatos de la masa. De ahí proviene el nombre de ceniza de sulfato.. Consideraremos el algoritmo exacto para realizar mediciones de acuerdo con GOST a continuación.
Efecto del contenido de cenizas de sulfato
Ahora pasemos a la cuestión de ¿Qué afecta la ceniza de sulfato?. Pero antes hay que aclarar que su concepto está directamente relacionado con el concepto de número base del aceite de motor. Este valor le permite establecer la cantidad de depósitos de carbón en la cámara de combustión. Por lo general, el aceite llega a través de los anillos del pistón, fluyendo por las paredes de los cilindros. La cantidad de dicha ceniza afecta directamente el funcionamiento del sistema de encendido, así como el arranque del motor de combustión interna en época de frío.
La dependencia del número base en el tiempo.
Por lo tanto, el contenido de cenizas de sulfato es directamente proporcional al valor inicial del número base del aceite también sin usar (o solo lleno). Al mismo tiempo, debe entenderse que el número base no es un indicador absoluto de la capacidad de neutralización de un fluido lubricante y, con el tiempo, disminuye. Esto se debe a la presencia de azufre y otros componentes nocivos en el combustible. Y cuanto más pobre es el combustible (cuanto más azufre contiene), más rápido cae el número base.
Tenga en cuenta que el contenido de cenizas de sulfato afecta directamente el punto de inflamación del aceite de motor, es decir, con el tiempo, a medida que se queman los aditivos en su composición, el valor de la temperatura mencionada disminuye. También reduce el rendimiento del aceite en sí, sin importar cuán alta sea la calidad.
El uso de aceites bajos en cenizas tiene "dos caras de la moneda". Por un lado, su uso está justificado, ya que dichos compuestos están diseñados para evitar la contaminación rápida de los sistemas de escape (es decir, equipados con catalizadores, filtros de partículas, sistemas EGR). Por otro lado, los aceites con bajo contenido de cenizas no brindan (reducen) el nivel requerido de protección para las piezas del motor de combustión interna. Y aquí, al elegir un aceite, debe elegir el "medio dorado" y guiarse por las recomendaciones del fabricante del automóvil. Es decir, observe el valor del contenido de cenizas y el número alcalino.
El papel del azufre en la formación de cenizas.
Tenga en cuenta que el contenido normal de cenizas de los aceites de motor no tiene nada que ver con el nivel de azufre en ellos. Es decir, los aceites bajos en cenizas no necesariamente serán bajos en azufre, y este tema debe aclararse por separado. Vale la pena agregar que el contenido de cenizas de sulfato también afecta la contaminación y el funcionamiento del filtro de partículas (la posibilidad de regeneración). El fósforo, por otro lado, desactiva gradualmente el catalizador para el monóxido de carbono de poscombustión, así como los hidrocarburos no quemados.
En cuanto al azufre, interrumpe el funcionamiento del neutralizador de óxido de nitrógeno. Desafortunadamente, la calidad del combustible en Europa y en el espacio postsoviético es muy diferente, no a nuestro favor. es decir, hay mucho azufre en nuestro combustible, que es muy dañino para los motores de combustión interna porque, al mezclarse con agua a altas temperaturas, forma ácidos nocivos (principalmente sulfúrico), que corroen las partes del motor de combustión interna. Por lo tanto, es mejor para el mercado ruso elegir un aceite con un número base alto. Y como se mencionó anteriormente, en los aceites donde hay un alto índice alcalino, hay un alto contenido de cenizas. Al mismo tiempo, debe entenderse que no existe un aceite universal, y debe seleccionarse de acuerdo con el combustible utilizado y las características del motor de combustión interna. En primer lugar, debe basarse en las recomendaciones del fabricante del automóvil (es decir, su motor de combustión interna).
¿Cuál es el requisito para el contenido de cenizas del aceite?
Ceniza por quemado de aceite
El bajo contenido de cenizas de los aceites modernos está dictado por los requisitos medioambientales de Euro-4, Euro-5 (obsoleto) y Euro-6, que son válidos en Europa. De acuerdo con ellos, los aceites modernos no deberían obstruir en gran medida los filtros de partículas y los catalizadores de los automóviles, y liberar un mínimo de sustancias nocivas al medio ambiente. también están diseñados para minimizar los depósitos de hollín en válvulas y cilindros. Sin embargo, en realidad, este enfoque reduce drásticamente el recurso de los motores de combustión interna modernos, pero también es beneficioso para los fabricantes de automóviles, ya que conduce directamente a reemplazo frecuente de un automóvil por parte de los propietarios de automóviles en Europa (demanda del consumidor).
En cuanto a los automovilistas domésticos (aunque esto se aplica más al combustible doméstico), en la mayoría de los casos, los aceites con bajo contenido de cenizas afectarán negativamente a los revestimientos, los dedos y también contribuirán a rayar las faldas del motor de combustión interna. Sin embargo, con un bajo contenido de cenizas en los aceites, la cantidad de depósitos en los anillos del pistón será menor.
Curiosamente, el nivel de contenido de cenizas de sulfato en los aceites estadounidenses (estándares) es más bajo que en los europeos. Esto se debe al uso de aceites base de alta calidad pertenecientes al grupo 3 y/o 4 (elaborados a base de polialfaolefinas o mediante tecnología de hidrocraqueo).
Células de catalizador obstruidas con hollín
Algunas palabras sobre los motores de combustión interna de los nuevos modelos, en los que los bloques de cilindros están hechos de aluminio con un revestimiento adicional (muchos automóviles modernos de la empresa VAG y algunos "japoneses"). En Internet, escriben mucho sobre el hecho de que tales motores tienen miedo al azufre, y esto es cierto. Sin embargo, en el aceite de motor, la cantidad de este elemento es mucho menor que en el combustible. Por lo tanto, en primer lugar, se recomienda utilizar gasolina estándar Euro-4 y superiory también utilizar aceites bajos en azufre. ¡Pero recuerde que el aceite bajo en azufre no siempre es un aceite bajo en cenizas! Por lo tanto, verifique siempre el contenido de cenizas en una documentación separada que describa las características típicas de un aceite de motor en particular.
Producción de aceites bajos en cenizas
la necesidad de fabricar aceites con bajo contenido de cenizas surgió en gran medida debido a los requisitos medioambientales (las notorias normas Euro-x). En la fabricación de aceites de motor, contienen (en diferentes cantidades, dependiendo de muchas cosas) azufre, fósforo y ceniza (que luego se convierte en sulfato). Así, el uso de los siguientes compuestos químicos da lugar a la aparición de los elementos mencionados en la composición de los aceites:
- dialquilditiofosfato de zinc (el llamado aditivo multifuncional con propiedades antioxidantes, antidesgaste y de extrema presión);
- el sulfonato de calcio es un detergente, es decir, un aditivo detergente.
En base a esto, los fabricantes han encontrado varias soluciones para reducir el contenido de cenizas de los aceites. Por lo tanto, los siguientes están actualmente en uso:
- la introducción de aditivos detergentes no en el aceite, sino en el combustible;
- uso de antioxidantes de alta temperatura sin cenizas;
- el uso de dialquilditiofosfatos sin cenizas;
- el uso de sulfonatos de magnesio con bajo contenido de cenizas (sin embargo, en cantidades limitadas, ya que esto también contribuye a la formación de depósitos en el motor de combustión interna), así como aditivos de alquilfenol para detergentes;
- el uso de componentes sintéticos en la composición de los aceites (por ejemplo, ésteres y aditivos espesantes resistentes a la degradación, necesarios para garantizar las características deseadas de viscosidad-temperatura y baja volatilidad, es decir, aceites base de 4 o 5 grupos).
Las modernas tecnologías químicas permiten obtener fácilmente petróleo con cualquier contenido de cenizas. Solo necesita elegir la composición que mejor se adapte a un automóvil en particular.
Estándares de nivel de ceniza
La siguiente pregunta importante es determinar estándares de contenido de cenizas. Vale la pena mencionar de inmediato que dependerán no solo del tipo de motor de combustión interna (para motores de combustión interna de gasolina, diesel, así como motores de combustión interna con equipo de globo de gas (GBO), estos indicadores diferirán), pero también sobre los estándares ambientales vigentes (Euro-4, Euro-5 y Euro-6). En la mayoría de los aceites base (es decir, antes de la introducción de aditivos especiales en su composición), el contenido de cenizas es insignificante y es de aproximadamente 0,005%. Y después de la adición de aditivos, es decir, la fabricación de aceite de motor listo para usar, este valor puede alcanzar la torre del 2% que permite GOST.
Los estándares de contenido de cenizas para aceites de motor están claramente establecidos en los estándares de la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles ACEA, y las desviaciones de ellos son inaceptables, por lo tanto, todos los fabricantes de aceite de motor modernos (con licencia) siempre se guían por estos documentos. Presentamos los datos en forma de tabla para la norma medioambiental actualmente extendida Euro-5, que combina los valores de los aditivos químicos y las normas existentes individuales.
| Requisitos de la API | SL | SM | SN-RC/ILSAC GF-5 | CJ-4 |
|---|---|---|---|---|
| El contenido de fósforo,% | 0,1 máximo | 0,06 - 0,08 | 0,06 - 0,08 | 0,12 máximo |
| Contenido sulfuroso, % | – | 0,5 - 0,7 | 0,5 - 0,6 | 0,4 máximo |
| Cenizas sulfatadas, % | – | – | – | 1 máximo |
| Requisitos de ACEA para motores de gasolina | C1-10 | C2-10 | C3-10 | C4-10 |
| – | Bajo SAPS | SAPS medio | SAPS medio | Bajo SAPS |
| El contenido de fósforo,% | 0,05 máximo | 0,09 máximo | 0,07-0,09 max | 0,09 máximo |
| Contenido sulfuroso, % | 0,2 máximo | 0,3 máximo | 0,3 máximo | 0,2 máximo |
| Cenizas sulfatadas, % | 0,5 máximo | 0,8 máximo | 0,8 máximo | 0,5 máximo |
| Número base, mg KOH/g | – | – | 6 min | 6 min |
| Requisitos de ACEA para motores diésel comerciales | E4-08 | E6-08 | E7-08 | E9-08 |
| El contenido de fósforo,% | – | 0,08 máximo | – | 0,12 máximo |
| Contenido sulfuroso, % | – | 0,3 máximo | – | 0,4 máximo |
| Cenizas sulfatadas, % | 2 máximo | 1 máximo | 1 máximo | 2 máximo |
| Número base, mg KOH/g | 12 min | 7 min | 9 min | 7 min |
Como se puede ver en la tabla anterior, es difícil juzgar el contenido de cenizas de acuerdo con el estándar API estadounidense, y esto se debe al hecho de que el contenido de cenizas no es tan escrupuloso en el Nuevo Mundo. es decir, simplemente indican qué aceites están en los botes: cenizas medias y llenas (MidSAPS). Como tales, no tienen bajo contenido de cenizas. Por lo tanto, al elegir uno u otro aceite, debe centrarse principalmente en la marca ACEA.
Por ejemplo, según la información proporcionada de acuerdo con el estándar Euro-5, que es válido y relevante en 2018 en el territorio de la Federación Rusa, para un automóvil de gasolina moderno está permitido llenar aceite C3 según ACEA (generalmente SN según API): el contenido de ceniza de sulfato no supera el 0,8% (ceniza media). Si hablamos de motores diésel que funcionan en condiciones difíciles, entonces, por ejemplo, la norma ACEA E4 no permite superar el 2% del contenido de cenizas sulfatadas en el combustible.
Requisitos de contenido de cenizas para vehículos de GLP
En cuanto a los automóviles con equipo de cilindro de gas, es mejor que usen aceites bajos en cenizas. Esto se debe a la composición química de la gasolina y el gas (no importa metano, propano o butano). Hay más partículas sólidas y elementos nocivos en la gasolina, y para no estropear todo el sistema, se deben usar aceites especiales con bajo contenido de cenizas. Los fabricantes de lubricantes ofrecen específicamente a los consumidores los llamados aceites “gas” diseñados para el ICE correspondiente.
Sin embargo, su inconveniente importante es su alto costo y, para ahorrar dinero, simplemente puede observar las características y tolerancias de los aceites de "gasolina" comunes y elegir la composición adecuada con bajo contenido de cenizas. ¡Y recuerde que debe cambiar dichos aceites de acuerdo con las regulaciones especificadas, a pesar de que la transparencia de la minería será mucho mayor que la de los aceites tradicionales!
Método para determinar el contenido de cenizas.
Pero, ¿cómo se determina el contenido de cenizas del aceite del motor y cómo entender con qué contenido de cenizas está el aceite en el recipiente? Es más fácil para el consumidor determinar el contenido de cenizas del aceite de motor simplemente por las designaciones en la etiqueta del envase. En ellos se suele indicar el contenido de cenizas según la norma ACEA (Norma europea para fabricantes de automóviles). De acuerdo con él, todos los aceites vendidos actualmente se dividen en:
- ceniza llena. Tienen un paquete completo de aditivos. En inglés, tienen la designación: Full SAPS. De acuerdo con el estándar ACEA, se designan con las siguientes letras: A1 / B1, A3 / B3, A3 / B4, A5 / B5. Las impurezas de ceniza aquí son aproximadamente 1 ... 1,1% de la masa total del fluido lubricante.
- ceniza mediana. Tienen un paquete reducido de aditivos. Conocido como Middle SAPS o Mid SAPS. Según ACEA se designan C2, C3. De manera similar, en los aceites de cenizas medias, la masa de cenizas será de aproximadamente 0,6 ... 0,9%.
- Bajo contenido de cenizas. El contenido mínimo de aditivos que contienen metales. SAPS bajo designado. Según ACEA se designan C1, C4. Para bajo contenido de cenizas, el valor correspondiente será inferior al 0,5%.
Tenga en cuenta que, en algunos casos, los aceites con designaciones ACEA de C1 a C5 se combinan en un grupo llamado "bajo en cenizas". es decir, dicha información se puede encontrar en Wikipedia. Sin embargo, esto no es del todo correcto, ya que tal enfoque simplemente indica que todos estos Los lubricantes son compatibles con convertidores catalíticos, ¡y nada más! De hecho, la gradación correcta de aceites por contenido de cenizas se da arriba.
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Estándares de ceniza
Probando diferentes muestras de aceite
Existe un estándar interestatal ruso GOST 12417-94 “Productos de petróleo. Método para la determinación de cenizas de sulfato, según el cual cualquier persona puede medir el contenido de cenizas de sulfato del aceite que se está analizando, ya que no requiere equipos ni reactivos complejos. También existen otras normas, incluidas las internacionales, para determinar el contenido de cenizas, a saber, ISO 3987-80, ISO 6245, ASTM D482, DIN 51 575.
En primer lugar, cabe señalar que GOST 12417-94 define el contenido de cenizas de sulfato como un residuo después de la carbonización de una muestra, tratada con ácido sulfúrico y calcinada hasta peso constante. La esencia del método de verificación es bastante simple. En su primera etapa, se toma una cierta masa del aceite probado y se quema hasta obtener un residuo carbonoso. luego debe esperar a que el residuo resultante se enfríe y tratarlo con ácido sulfúrico concentrado. encender más a una temperatura de +775 grados Celsius (se permite una desviación de 25 grados en una dirección y en la otra) hasta que el carbón se oxide por completo. A la ceniza resultante se le da un tiempo para que se enfríe. Después de eso, se trata con ácido sulfúrico diluido (en volúmenes iguales con agua) y se calcina a la misma temperatura hasta que su valor de masa se vuelve constante.
Bajo la influencia del ácido sulfúrico, la ceniza resultante será sulfato, de donde, de hecho, proviene su definición. luego compare la masa de la ceniza resultante y la masa inicial del aceite probado (la masa de ceniza se divide por la masa del aceite quemado). La relación de masa se expresa como un porcentaje (es decir, el cociente resultante se multiplica por 100). Este será el valor deseado del contenido de cenizas de sulfato.
En cuanto al contenido de ceniza (básico) habitual, también existe un estándar estatal GOST 1461-75 llamado "Petróleo y productos derivados del petróleo". Método para determinar el contenido de cenizas”, según el cual se verifica la presencia de varias impurezas nocivas en el aceite de prueba. Debido a que se trata de procedimientos complejos, y más aún para diversas aplicaciones, no presentaremos su esencia en este material. Si lo desea, este GOST se puede encontrar fácilmente en Internet.
También hay uno ruso GOST 12337-84 "Aceites de motor para motores diesel" (última edición del 21.05.2018/XNUMX/XNUMX). Explica claramente los valores de varios parámetros para aceites de motor, incluidos los domésticos utilizados en ICE diésel de varias capacidades. Indica los valores permitidos de varios componentes químicos, incluida la cantidad de depósitos de hollín permitidos.
