Modificadores del Índice de Viscosidad
Índice de viscosidad (IV) es una característica comúnmente utilizada para indicar la variación en la viscosidad de un fluido a diferentes temperaturas. Cuanto menor la variación de la viscosidad, mayor será el IV. Los modificadores del índice de viscosidad permiten modificar esta propiedad, ayudando a mantener una adecuada lubricidad a diferentes temperaturas, característica fundamental de los lubricantes.
Viscosidad
Viscosidad es la propiedad que determina la resistencia al cizallamiento de un fluido.
Es una de las propiedades más importantes de los lubricantes, por ser responsable em de determinar el espesor de la película de aceite, mejorando la lubricidad del sistema y reduciendo la fricción y el desgaste, lo que evita mantenimientos no planeados.
Además, la viscosidad influye en la generación de calor en algunos sistemas; determina el efecto de sellado de un aceite y, consecuentemente, su tasa de consumo; y también define la facilidad con la que los equipos comenzarán a trabajar en condiciones de baja temperatura.
La viscosidad se puede determinar midiendo la fuerza requerida para superar la fricción del fluido en una película de dimensiones conocidas. Cuando calcula de esta manera, se denomina viscosidad dinámica o absoluta, que generalmente se reporta unidad Poise (P).
La viscosidad cinemática puede ser calculada dividiendo el valor de la viscosidad dinámica del fluido por su densidad, cuando medido en la misma condición de temperatura. La unidad más utilizada para esta propiedad es centistokes (cSt).
La viscosidad cinemática se puede obtener con la ayuda de viscosímetros capilares de vidrio calibrados, midiendo el tiempo requerido para que un volumen específico de fluido sometido a la fuerza de la gravedad fluya a través del capilar. Una de las metodologías de referencia más reconocidas para este análisis es la ASTM D445.
La medición de la viscosidad Saybolt también se realiza con la ayuda de un viscosímetro, que tiene una sección cilíndrica y un orificio en la parte inferior. La viscosidad se calcula cronometrando el tiempo en que 60 ml del fluido tarda en fluir hacia otro recipiente. El método que describe este análisis es la norma ASTM D88-07 y el resultado se reporta con la unidad SSU (Segundo Universal Saybolt).
Índice de viscosidad
El índice de viscosidad (IV) es la propiedad de un fluido que cuantifica la relación entre la viscosidad y la temperatura. Un IV bajo indica una mayor diferencia en esta relación, mientras que un IV alto indica un cambio relativamente pequeño, lo cual es importante para que la lubricidad de los equipos no se vea afectada a diferentes temperaturas.
El IV de los aceites minerales producidos a través de la ruta convencional de refinados varía según la base de la refinería, y puede estar por debajo de 0 y ligeramente por encima de 100. Los aceites minerales hidrotratados y algunos aceites sintéticos pueden tener un IV por encima de 120. El IV es considerado muy bajo cuando su valor es inferior a 0, bajo entre 0 y 40, medio entre 40 y 80, elevado entre 80 y 120 y muy elevado por encima de 120.
El IV es calculado con base en una escala empírica creada por Dean y Davis, que tiene estándares con dos series de aceites: uno considerado arbitrariamente como IV igual a 100 y otro designado como IV igual a 0.
Para calcular el IV de un aceite, es necesario analizar sus viscosidades a 40 °C y a 100 °C. Luego, el cálculo se realiza a partir de su viscosidad a 40 °C y las viscosidades a 40 °C de los patrones, teniendo una viscosidad a 100 °C igual a la del aceite cuyo IV se busca determinar, de acuerdo con la siguiente fórmula:
Donde:
L = viscosidad a 40 ° C de un aceite del estándar IV = 0, que tiene la misma viscosidad a 100 ° C que el aceite en estudio;
H = viscosidad a 40 °C de un aceite del estándar IV = 100, que tiene la misma viscosidad a 100 °C que el aceite en estudio;
U = viscosidad a 40 °C del aceite en estudio.
En el método ASTM D2270 es posible consultar las tablas para determinar el IV de Dean y Davis en base a la viscosidad cinemática o viscosidad Saybolt a 40°C y 100 °C.
Modificadores del índice de viscosidad
Los modificadores del índice de viscosidad son polímeros de alto peso molecular de cadena larga que funcionan proporcionando un aumento de la viscosidad relativa de un aceite más alto a altas temperaturas que a bajas temperaturas. Esto generalmente se debe a la forma en que el polímero cambia su configuración física a medida que aumenta la temperatura de la mezcla.
Se observó que la molécula de polímero adquiere una forma contraída a bajas temperaturas, ya que el poder disolvente del aceite es menor, lo que provoca que las moléculas de polímero se atraigan entre sí.
Sin embargo, a temperaturas más elevadas, el poder disolvente del aceite aumenta, lo que hace que las moléculas de polímero se desenrollen y aumenten de volumen. La interacción del aceite con estas moléculas largas provoca un aumento de la viscosidad de la mezcla.
Los principales compuestos utilizados como modificadores del índice de viscosidad son:
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- Poliisobuteno (PIB);
- Polimetacrilatos;
- Copolímeros de acetato de vinilo;
- Copolímeros de olefinas: etileno-propileno, estireno-butadieno, etc;
- Poliacrilatos;
- Poliestirenos alcohólicos
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Todos estos polímeros tienen una estructura lineal y la elección de cuál usar dependerá de la aplicación final del lubricante terminado.
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