Estudio de diferentes técnicas de detección de la degradación de una grasa

Transcripción

1 Estudio de diferentes técnicas de detección de la degradación de una grasa Estíbaliz Aranzabe, Arrate Marcaide, Raquel Ferret

2 1. INTRODUCCIÓN Las grasas lubricantes se degradan entre otros efectos con la temperatura, presión y carga durante las condiciones de trabajo. Un problema generalizado grave en la industria es establecer adecuadamente las frecuencias de reengrase. A diferencia de que en los sistemas lubricados con aceite hay criterios claros de cambio del aceite en la lubricación con grasa los criterios están basados fundamentalmente en el calendario. En este trabajo se comparan las diferentes tecnologías disponibles en el mercado que permitirán optimizar las frecuencias de reengrase. Se seleccionarán las tecnologías que detecten con mayor rapidez cualquier cambio en el estado de la grasa y también se tendrán en cuenta criterios de costes de análisis. En resumen, este trabajo trata de cambiar los criterios de reengrase basados en el calendario por criterios basados en la condición de la grasa. Hay una serie de técnicas que pueden ser útiles a la hora de conocer el estado de una grasa. El objeto de este estudio es comprobar la validez y correlación de estas técnicas. El estudio se realizó con una grasa cuyos componentes eran un aceite base mineral y un espesante de jabón de litio. Sometiendo a la grasa a temperatura, se tomaron muestras en diferentes periodos de tiempo con objeto de conocer su estado mediante diferentes técnicas. A continuación se muestran dichas técnicas utilizadas y los resultados obtenidos con cada una de ellas. 2. MÉTODOS DE DETECCIÓN DE LA DEGRADACIÓN Es importante seleccionar las técnicas idóneas para la detección de la degradación de una grasa. Históricamente se han utilizado una serie de técnicas para la detección de la oxidación de aceites lubricantes. En el campo de las grasas queda aún mucho por explorar. Se compararon una serie de técnicas que se han utilizado durante muchos años para la detección de la degradación de lubricantes: - A.N (Acid Number) del aceite extraído de la grasa - Espectro de infrarrojo del aceite extraído de la grasa (con éter) - Viscosidad a 4ºC del aceite extraído de la grasa (con éter) - Espectro de infrarrojo de la grasa Asimismo, también se ensayaron otras técnicas nuevas en este campo: - DSC (Differential Scanning Calorimetry) de la grasa - RULER del aceite extraído de la grasa - RULER de la grasa Se realizaron estos ensayos con objeto de evaluar la utilidad de cada uno de ellos para la detección temprana de la degradación de una grasa. 1

3 2.1. Variación del contenido en antioxidantes en el aceite con la oxidación Tras la extracción del aceite de la grasa se procedió a la realización del ensayo de vida remanente (RULER). Figura 1- RULER CE 32 La voltamperometría lineal es una técnica instrumental analítica mediante la cual se consigue oxidar o reducir compuestos disueltos en el seno de un disolvente mediante la aplicación de un potencial positivo o negativo, respectivamente. Por medio de esta técnica se pretende determinar la concentración de antioxidantes (AO) en el seno de un lubricante en uso. Aplicando un potencial positivo entre unos rangos de potencial (.-1.7 voltios) y velocidades de.1 V/seg se consiguen oxidar los compuestos de interés, los antioxidantes. En la Tabla 1 se muestran los datos obtenidos de % de antioxidantes del aceite nuevo y de los oxidados a 125ºC en función del tiempo de oxidación. Tiempo % Antiox Tabla 1- % de antioxidantes del aceite con el tiempo A continuación se muestra representado (Figura 2) el porcentaje de antioxidantes que le quedan al aceite (extraído con éter de petróleo de la grasa) frente al tiempo que la grasa ha estado sometida a una degradación mediante aplicación de temperatura. Tiempo de oxidación a 125ºC (min) 2

4 Figura 2-% de Antioxidantes del aceite frente a tiempo de oxidación Tal y como se puede apreciar en la Figura 2, la mayor pérdida de antioxidantes en el aceite se produce entre los 8 y 9 minutos de sometimiento de la muestra a 125ºC. 2.2 Variación del contenido en antioxidantes de la grasa con la oxidación Se realizó el ensayo de vida remanente (RULER) a la grasa nueva y a las oxidadas durante diferentes tiempos de oxidación. En la Tabla 2 se muestran los datos obtenidos de % de antioxidantes de la grasa en función del tiempo de oxidación. Tiempo % Antiox Tabla 2- % de antioxidantes de la grasa con el tiempo A continuación se muestra representado (Figura 3) el porcentaje de antioxidantes que le queda a la grasa frente al tiempo que la grasa ha estado sometida a 125ºC. 3

5 Tiempo de oxidación a 125ºC (min) % Antioxidantes Figura 3-% de Antioxidantes de la grasa frente a tiempo de oxidación Tal y como se puede apreciar en el gráfico, la mayor pérdida de antioxidantes en la grasa se produce entre los 8 y 9 minutos de sometimiento de la muestra a una temperatura de 125ºC. 2.3 Variación del A.N. con la oxidación Tanto en los lubricantes nuevos como en uso aparecen compuestos ácidos en forma de aditivos o como resultado de la oxidación del lubricante. El A.N. es un indicativo de la cantidad de dichos compuestos ácidos presentes en el aceite. Figura 4- Valorador automático (Titroprocesador) Metrohm 664 4

6 En la Tabla 3 se muestran los resultados obtenidos de A.N. del aceite extraído de la grasa nueva y de los extraídos de las grasas oxidadas en función del tiempo de oxidación. Tiempo A.N. (mgkoh/g) Tabla 3- A.N. del aceite con el tiempo Se observa una caída del A.N. entre los 8 y los 9 minutos de degradación. Esta disminución se debe a la pérdida de aditivos de la grasa. Entre los 165 y los 3 minutos se observa un aumento de A.N. debido al comienzo de la degradación del aceite. A continuación aparecen representados (Figura 5) los resultados obtenidos de A.N. (Acid Number) para diferentes tiempos de oxidación del aceite. 3 A.N. (Acid number) (mgkoh/g) 2,5 2 1,5 1, Tiempo de oxidación (horas) Figura 5- A.N. (Acid Number) frente a tiempo de oxidación 5

7 Tal y como se puede apreciar en la Figura 5 la tendencia del índice de acidez pasa por tres etapas: ETAPA 1. % DE ANTIOXIDANTES CONSTANTE (de minutos a 8 minutos de degradación) El aceite apenas sufre variación en el % de antioxidantes durante los primeros minutos de la oxidación. ETAPA 2. AGOTAMIENTO DE ANTIOXIDANTES (de 8 minutos a 15 minutos de degradación) El aceite nuevo tiene un A.N. (Acid Number) tan elevado (2.37 mgkoh/gr) debido a los antioxidantes que contiene. Dicho índice de acidez disminuye como consecuencia de la pérdida de aditivos del aceite. Tal y como se puede apreciar en el gráfico, la mayor disminución del A.N. (Acid Number) del aceite se produce entre los 8 y 9 minutos de sometimiento de la muestra a temperatura. Esto se corresponde con lo obtenido con el ensayo del RULER. ETAPA 3. DEGRADACIÓN DEL ACEITE BASE (de 15 minutos de degradación en adelante) Llega un momento en que al agotarse los aditivos antioxidantes, se empieza a oxidar el mismo aceite base, dando lugar a una serie de compuestos de oxidación que dan acidez al mismo. De este modo, comienza un aumento en el índice de acidez del aceite extraído de la grasa Variación del espectro de infrarrojo del aceite con la oxidación La Espectroscopía Infrarroja permite realizar un seguimiento de las propiedades químicas del aceite, tales como la oxidación o el consumo de aditivos. Figura 6- FT/IR Perkin Elmer Spectrum BX-I 6

8 Se extrajo el aceite de la grasa nueva y de las oxidadas con éter de petróleo y se realizó el espectro de infrarrojo a dichos aceites. A continuación (Figura 7) se muestran los espectros de infrarrojos de las muestras %T cm-1 Figura 7- Espectros de infrarrojo de los aceites extraídos : minutos :6 minutos :8 minutos :9 minutos :15 minutos :15 minutos :165 minutos Se aprecian zonas de cambio en los espectros del aceite. Se van a analizar fundamentalmente las siguientes áreas del espectro de infrarrojo: - ZONA cm cm -1 : Esta zona correspondería al aditivo de EP que en principio no debería agotarse en una simple degradación a nivel de laboratorio. Además, en esta zona también se observan compuestos de oxidación. - ZONA 2-96 cm cm -1 : Esta zona corresponde al aditivo ZDDP y debería agotarse con la oxidación. - ZONA 3-65 cm cm -1 : Esta zona corresponde también al aditivo ZDDP. 7

9 ZONA DE 178 cm -1 A 17 cm %T cm-1 : minutos :6 minutos :8 minutos :9 minutos :15 minutos :15 minutos :165 minutos Figura 8- Zona de 178 cm-1 a 17 cm-1 Se puede apreciar que la banda se va ensanchando hacia la derecha con el tiempo. La tendencia no se correlaciona en todos los casos ya que en esta banda aparece tanto el aditivo como ciertos compuestos de oxidación y se solapan ZONA DE 96 cm -1 A 12 cm Ha desaparecido el aditivo Ha disminuido drásticamente el aditivo %T cm-1 Aún contiene prácticamente todo el aditivo : minutos :6 minutos :8 minutos :9 minutos :15 minutos :15 minutos :165 minutos Figura 9- Zona de 96 cm-1 a 12 cm-1 8

10 Se aprecia claramente como la banda del aditivo va desapareciendo. De hecho, el aditivo se reduce considerablemente de los 8 a los 9 minutos de oxidación. También se observa que entre 15 y 15 minutos el aditivo desaparece totalmente ZONA DE 65 cm -1 A 69 cm Ha desaparecido el aditivo %T 58 Ha disminuido drásticamente el aditivo cm-1 Aún contiene prácticamente todo el aditivo Figura 1- Zona de 65 cm -1 a 69 cm -1 : minutos :6 minutos :8 minutos :9 minutos :15 minutos :15 minutos :165 minutos Se aprecia claramente como la banda del aditivo (ZDDP) va desapareciendo. De hecho, el aditivo se reduce considerablemente de los 8 a los 9 minutos de oxidación. También se observa que entre 15 y 15 minutos el aditivo desaparece totalmente. Se midió el área de las dos bandas correspondientes al aditivo ZDDP y se obtuvieron los resultados que se muestran en la Tabla 4. TIEMPO (minutos) ÁREA DE LA BANDA (Abs*cm -1 ) DE 688 cm cm ÁREA DE LA BANDA (Abs*cm -1 ) DE 18 cm cm -1 Tabla 4- Áreas correspondientes al aditivo ZDDP 9

11 Se calcularon los porcentajes de aditivo que quedan en los diferentes aceites suponiendo que a tiempo de oxidación de minutos el aceite contiene todos los aditivos (un 1%) y que a tiempo de 165 minutos el aceite no contiene ya aditivos (%). Dichas suposiciones se han hecho basándose en los resultados del ensayo de vida remanente (Ruler) y en el A.N. (Acid Number). Los resultados de los porcentajes de aditivo obtenido según la banda medida fueron los que se muestran en la Tabla 5. % DE ADITIVO (según el área de la banda de % DE ADITIVO (según el área de la banda de TIEMPO (minutos) 688 cm cm -1 ) 18 cm cm -1 ) Tabla 5- Porcentaje de ZDDP que queda en el aceite según la banda de IR medida Se observa claramente que la mayor disminución de aditivos (según ambas bandas) ocurre en el intervalo de 8 a 9 minutos de degradación de la grasa. Dichos resultados se correlacionan con los obtenidos con el RULER (tanto de la grasa como del aceite) y con los obtenidos con el A.N. (Acid number) del aceite Variación del contenido en Zn y P por ICP La espectroscopía de emisión atómica se utiliza para la determinación de forma rápida y precisa de las concentraciones expresadas en partes por millón (ppm) de los diferentes elementos presentes en la grasa, ya sea en de forma de aditivos, partículas de desgaste metálicas o de contaminantes diversos. En este caso, se plantea como una técnica útil para la detección de la desaparición de antioxidantes en la grasa debido a que el aditivo ZDDP está compuesto por Zn y P y ambos elementos son detectables por ICP. 1

12 Figura 11- EOS-ICP -Perkin Elmer Optima 33 RL Se debe tener en cuenta que si el aditivo de la grasa no fuese detectable por ICP, habría que desestimar esta técnica como útil para la detección de la degradación de una grasa. Por tanto, se evaluará si esta técnica es útil para ciertos tipos de grasa con unos aditivos determinados (ZDDP). En la Tabla 6 se muestran los resultados de contenido en Zn y P (expresados en ppm) para la grasa tras determinados tiempos de oxidación de la misma. Minutos de degradación a 125ºC Contenido en Zn (ppm) Contenido en P (ppm) % de Zn respecto del inicial % de P respecto del inicial Tabla 6- Contenido en Zn y P (ppm) para diferentes tiempos de oxidación de la grasa 11

13 Zn (ppm) P (ppm) Tiempo de oxidación (minutos) Figura 12- Contenido en P y Zn en ppm para cada tiempo de oxidación En la Figura 12 se aprecia un claro descenso del contenido de Zn y P con el tiempo de oxidación. El mayor descenso ocurre entre los 8 y 9 minutos (tal y como se apreciaba con el RULER, A.N. y FTIR). A partir de 12 minutos ya no desciende más el contenido en Zn y P, por lo que se podría considerar el aditivo se ha agotado totalmente (aunque parte del Zn y del P queden en la grasa en forma de otros compuestos). Si se considera que a 12 minutos queda un % de aditivos y a minutos de oxidación la grasa contiene el 1% de aditivos, obtendríamos los porcentajes de aditivo que se muestran en la Tabla 7. Tiempo de oxidación (minutos) % de Zn % de P MEDIA (% de aditivo) Tabla 7- Porcentaje de antioxidantes en la grasa 12

14 2.6. Variación de la viscosidad a 4ºC La viscosidad es una de las propiedades más importantes a tener en cuenta a la hora de conocer el estado de un aceite, y es importante conocer las variaciones en la viscosidad en un aceite en uso ya que: - Un aumento de la viscosidad, puede ser indicativo de la oxidación/polimerización del aceite, evaporación de las fracciones más ligeras, o incluso de la presencia de agua o la formación de óxidos insolubles. - Una disminución en la viscosidad puede ser debido a ruptura térmica de las moléculas del lubricante (craqueo térmico), cizallamiento de los aditivos mejoradores de IV... Figura 13- Viscosímetro Hoillon V66/23 Tiempo Visco ºC Tabla 8- Variación de viscosidad a 4ºC con el tiempo (min.) de oxidación 13

15 A continuación se han representado los resultados obtenidos de viscosidad a 4ºC para diferentes tiempos de oxidación del aceite. 15 Viscosidad a 4ºC (cst) Tiempo de oxidación (minutos) Figura 13- Viscosidad a 4ºC frente a tiempo de oxidación La tendencia de la viscosidad a 4ºC no es clara. Primero sufre una ligera disminución y más tarde comienza a aumentar, pero en ningún caso de forma significativa. Por tanto no se extrae ninguna conclusión del análisis de la viscosidad a 4ºC con la oxidación. La medida de la viscosidad no sería sensible a la degradación de la grasa (al menos a los primeros niveles de degradación de la misma) Variación del DSC La Calorimetría Diferencial de Barrido es un método analítico que permite medir las transiciones térmicas que ocurren en una muestra y un material de referencia mientras se someten a condiciones extremas de temperatura, presión y atmósfera oxidante. Esta técnica se emplea para estudiar la estabilidad a la oxidación que presentan los lubricantes y para cuantificar la vida útil remanente del lubricante frente a la oxidación. Aunque esta técnica puede proporcionar importantes datos sobre propiedades térmicas de los lubricantes en un amplio rango de temperaturas, los ensayos realizados se han enfocado en estudiar, la variación que experimentan los tiempos de inicio de degradación de la grasa nueva y sus correspondientes oxidadas a una temperatura dada (18ºC). Se realizaron los ensayos con algunas variaciones respecto de la norma ASTM D Las condiciones de ensayo seleccionadas fueron las siguientes: 14

16 - 5.ºC-18ºC a 1ºC/min y 18ºC hasta 12 minutos. - Peso muestra: mg de muestra - Crisol de cobre sin tapa - 5 ml/min de oxígeno. El sistema se equilibra inicialmente a 5ºC. Una vez alcanzado el equilibrio y mediante una rampa de 1ºC/min, se somete a la muestras de grasa nueva y oxidadas a una temperatura de 18ºC durante 12 minutos. Aplicando una temperatura constante, la degradación del lubricante se produce en un determinado tiempo (tiempo Onset) con el consiguiente desprendimiento de calor (proceso exotérmico). Este valor nos da idea la de estabilidad de la grasa. Se ha seleccionado una temperatura suficientemente alta que proporcione una señal muy bien definida (proceso exotérmico) de la degradación de la grasa nueva y sus correspondientes usadas, y permita asimismo, comparar un amplio rango de estados de oxidación. Figura 14- Calorímetro diferencial de barrido, Mettler DSC27HP En la Tabla 9 se muestran los resultados obtenidos al aplicar el método de Calorimetría Diferencial de barrido en la muestra de grasa nueva y sus correspondientes degradadas: Tiempo de oxidación (minutos) DSC (Tiempo onset en minutos) Tabla 9- Resultados de los parámetros analizados de la grasa oxidada a 125ºC 15

17 Se puede apreciar una disminución proporcional en el tiempo onset de las diferentes muestras oxidadas en el laboratorio respecto a la grasa nueva a una temperatura dada, lo que significa que las muestras más oxidadas tardan menos tiempo en comenzar a degradarse a 18ºC. A continuación se muestran superpuestos algunos de los termogramas obtenidos. ^exo 2 mw T297G , :49:24 T297G , 4.1 mg T297G , :36:7 T297G , 3.9 mg T297G , :1:25 T297G , 3.9 mg T297G1, :11:47 T297G1, 3.9 mg Method: ISOTERMO_T1_ C 1. C/min 18. C 12. min 18 C min e Lab: METTLER METTLER TOLEDO TA R S System Figura 15- Termogramas obtenidos : T297G1 : T297G1-45 : T297G1-9 : T297G1-165 Se puede apreciar claramente en todas las muestras ensayadas, el pico correspondiente al desprendimiento de calor que nos permite calcular el tiempo onset. Asimismo se puede observar que a mayor grado de oxidación de la muestra menos tiempo tarda en comenzar a degradarse a la temperatura de ensayo Variación del espectro de infrarrojo de la grasa Se realizó el FTIR de la grasa. Dichos espectros pueden dar información acerca del estado de la grasa, pero no es cuantificable, ya que en el FTIR de una grasa interfieren más factores que si se realiza el FTIR del aceite extraído de la grasa. 16

18 %T cm-1 Figura 16- Espectros de infrarrojos de las grasas Se aprecia claramente cómo se van perdiendo los aditivos, pero dicha pérdida no es cuantificable. 3. CORRESPONDENCIA ENTRE LAS DIFERENTES TÉCNICAS 3.1. Espectro de infrarrojo del aceite- ruler-a.n. (acid number) Ruler (% de antioxidantes) Tanto con el ensayo del RULER para el aceite extraído de la grasa como para la grasa directamente se han obtenido resultados semejantes. Se detecta un agotamiento de antioxidantes en el intervalo de 8 a 9 minutos. Dicho agotamiento supondría que el aceite base comenzaría a ser atacado iniciándose de este modo la degradación del mismo. A continuación se muestra (Figura 16) la variación del aditivo ZDDP (de la grasa y del aceite) con el tiempo de oxidación de la muestra. 17

19 12 RULER (% antioxidantes) GRASA ACEITE Tiempo de oxidación (horas) Figura 16- Variación de antioxidantes con el tiempo de oxidación A.N. (acid number) Se midió el índice de acidez de los aceites extraídos de las grasas a diferentes tiempos de oxidación. Se compararon dichos resultados con los obtenidos con el RULER (Figura 17) ,5 2 1,5 1, Tiempo de oxidación (horas) RULER ACEITE A.N. (Acid number) del aceite Figura 17- % de Antioxidantes y A.N. vs el tiempo de oxidación Se aprecia claramente que la disminución del A.N. (acid number) y del % de antioxidantes del aceite se produce en el mismo momento (en el intervalo de 8 a 9 minutos). 18

20 Espectro de infrarrojo del aceite extraído de la grasa Con el espectro de infrarrojo se aprecia claramente que entre los 8 y los 9 minutos hay una gran disminución del aditivo. A continuación se muestra cómo la banda de IR de 68 cm -1 a 62 cm -1 (correspondiente al aditivo ZDDP) se correlaciona perfectamente con el RULER RULER del aceite (% de antioxidantes) IR (68cm -62cm) Tiempo de oxidación (minutos) Figura 18- % de Antioxidantes (por RULER e IR (68-62) vs el tiempo de oxidación A continuación se muestra cómo la banda de IR de 18 cm -1 a 97 cm -1 (correspondiente al aditivo ZDDP) se correlaciona perfectamente con el RULER RULER del aceite (% de antioxidantes) IR (18cm-97cm) Tiempo de oxidación (minutos) Figura 19- % de Antioxidantes (por RULER e IR (18-97cm -1 ) vs tiempo de oxidación 19

21 ICP de la grasa Se aprecia un claro descenso del contenido de Zn y P con el tiempo de oxidación. El mayor descenso ocurre entre los 8 y 9 minutos (tal y como se apreciaba con el RULER de la grasa del aceite, A.N. y FTIR). A partir de 12 minutos ya no desciende más el contenido en Zn y P, por lo que se podría considerar que el aditivo se ha agotado totalmente Zn (ppm) P (ppm) Tiempo de oxidación (minutos) Figura 2- Contenido en P y Zn en ppm para cada tiempo de oxidación Teniendo en cuenta los resultados obtenidos podemos concluir que de las técnicas analíticas utilizadas, el ensayo RULER (tanto para la grasa como para el aceite extraído de la misma), el de A.N. (Acid Number), Espectroscopía IR y medida del contenido de P y Zn por ICP se correlacionan y son útiles para la detección de la desaparición de los aditivos en una grasa por lo que son válidas para detectar la oxidación de una grasa. Esto se debe a que la disminución del A.N. ocurre por la pérdida de aditivos (que se puede medir por espectroscopía infrarroja, por RULER o por ICP), ya que la acidez inicial del aceite se debe a la existencia de dichos aditivos. 2

22 A continuación se muestra en la Figura 21 la perfecta correlación entre estas 4 técnicas ,5 2 1,5 RULER del aceite (% de antioxidantes) IR (68cm -62cm) IR (18cm-97cm) 4 1 ICP 2, Tiempo de oxidación (minutos) A.N. (Acid number) del aceite Figura 21- % de Antioxidantes (por RULER de grasa, por RULER de aceite, IR (18-97), IR (682-62) e ICP) y A.N. (acid number) vs el tiempo de oxidación. Se observa en el gráfico en qué momento se agotan los aditivos. Esto permitiría cambiar de grasa antes de que comenzase la oxidación de la misma VISCOSIDAD A 4ºC- A.N. (Acid number) A continuación se muestra (Figura 22) la relación entre la viscosidad a 4ºC y el A.N. con el tiempo de oxidación ,5 2 1,5 1, Tiempo de oxidación (minutos) Viscosidad a 4ºC del aceite (cst) A.N. (Acid number) del aceite Figura 22- Viscosidad a 4ºC y A.N. vs el tiempo de oxidación 21

23 Se observan ciertas correlaciones entre la viscosidad a 4ºC con el A.N. (Acid Number) pero no son lo suficientemente claras. Dicha técnica, no detectaría la pérdida de aditivos, por lo que no serviría para una detección temprana de la oxidación. Los cambios en la viscosidad (a 4ºC) suelen ocurrir mayoritariamente cuando la oxidación de la grasa ya está en estados de oxidación avanzados, por lo que no sería útil para la detección de la degradación antes de que ésta ocurra DSC - RULER de aceite La Calorimetría Diferencial de Barrido también nos puede permitir conocer el estado de degradación en el que se encuentra una grasa. Se trata por lo tanto, de un método sencillo para calcular la vida útil de nuestro lubricante. También se concluye que sería una técnica válida para la detección de la degradación, aunque se necesita la realización de un estudio en profundidad sobre el comportamiento de la grasa a diferentes temperaturas de ensayo para poder correlacionar los distintos tiempos onset obtenidos con los resultados obtenidos mediante otras técnicas analíticas RULER DSC (min) Figura 24- RULER y DSC vs el tiempo de oxidación 22

24 4. TABLA RESUMEN DE LOS RESULTADOS PARA LOS DIFERENTES ENSAYOS Min. Degradació n a 125ºC VISCOSIDAD FTIR RULER A.N. ICP DSC % de aditivo % de aditivo % de Viscosida según la según la RULER RULER aditivo % de Zn % de P d 1ºC A.N. Tiempo banda de IR banda de IR grasa (% de aceite (% de según el respecto respecto del aceite (688 cm -1 de (18 cm -1 aceite Onset - antioxidantes) antioxidantes) ICP (media del inicial del inicial (cst) cm -1 ) 973 cm -1 ) de Zn y P) Viscosidad 4ºC del aceite (cst) Tabla 1- Resumen de resultados 23

25 5. CONCLUSIONES Según el estudio realizado se puede concluir que: - Las técnicas idóneas para una detección temprana de la degradación (es decir, para observar la pérdida de aditivos antioxidantes) son: o RULER En ensayo de vida remanente da como resultado el porcentaje de antioxidantes que le quedan a la grasa. Se puede realizar directamente con la grasa o extrayendo el aceite de la grasa (este último método resulta más costoso y complicado). o ESPECTRO DE INFRARROJO DEL ACEITE Midiendo las bandas correspondientes a los aditivos existentes en el aceite se puede obtener el porcentaje de antioxidantes que le queda a la grasa. Este método tiene varios inconvenientes: o Se pueden cuantificar los aditivos tipo ZDDP mediante la espectroscopía infrarroja. Sin embargo se necesitaría estudiar la viabilidad de esta técnica en el caso de aditivos antioxidantes de naturaleza fenólica amínica. Para cuantificar el porcentaje de aditivo tipo ZDDP en la grasa se debe realizar previamente una oxidación total de la grasa a nivel de laboratorio para medir el área de la banda en el que el % de antioxidantes es nulo. ICP Midiendo el contenido en los elementos que componen el aditivo se puede obtener el porcentaje del mismo que le queda a la grasa. Este método tiene varios inconvenientes: NO se puede cuantificar cualquier aditivo mediante ICP, solo los que posean elementos medibles mediante esta técnica. Para cuantificar el porcentaje de antioxidantes que le queda a la grasa se debe realizar previamente una oxidación total de la grasa a nivel de laboratorio para medir el área de la banda en el que el % de antioxidantes es nulo. - Técnicas como el A.N. (Acid Number) o Viscosidad resultan más útiles para detectar la degradación una vez que esta ya ha comenzado. Mediante estas técnicas se puede cuantificar el grado de oxidación que presenta el lubricante. Esto no se logra con el ensayo de vida remanente (RULER) ni con el ICP. - La espectroscopia infrarroja resulta ser una herramienta de gran utilidad tanto para la detección del descenso de aditivos (detección temprana de la oxidación) como para la cuantificación del grado de oxidación de la misma (una vez que ésta 24

26 haya comenzado). Las áreas de las bandas a observar serán diferentes dependiendo de lo que se busque: Para observar un descenso de aditivos se observarán las bandas correspondientes a los mismos (en caso de que el aditivo sea detectable y cuantificable por FTIR). Para cuantificar una oxidación en un lubricante se observarán las bandas correspondientes a los productos de oxidación (enlaces C=O). - La técnica del DSC se corresponde con el resto de técnicas pero tal y como se ha comentado anteriormente, habría que ampliar el estudio para poder calcular la vida útil de una grasa lubricante. - Con la técnica del ICP se ha comprobado que aproximadamente cuando queda el 5% de los compuestos que forman el aditivo ZDDP (Zn y P), el aditivo se ha agotado (ver Tabla 1). NOTA: Proyecto SAIOTEK subvencionado por el Gobierno Vasco. 25