La viscosidad es una de las características más importantes de los fluidos. Determina el espesor de la película entre los componentes a lubricar y proporciona información importante sobre el estado del lubricante durante el servicio. Un aumento de la viscosidad puede indicar un deterioro oxidativo del aceite o una contaminación por partículas no quemadas y/o metales de desgaste. Una disminución puede indicar una dilución del combustible. Por lo tanto, es un parámetro que debe mantenerse bajo control. La medición del tiempo de flujo del lubricante a través de un capilar calibrado se realiza en un baño termostático a diferentes temperaturas, según el tipo de aceite analizado. El grado de viscosidad del lubricante caliente, que para un aceite de motor se define por la especificación SAE J300 y para un aceite de transmisión por la especificación SAE J 306, se determina con la viscosidad a 100 °C. En cambio, para los aceites hidráulicos e industriales, el grado de viscosidad se define por la norma ISO 3448 y se determina con la viscosidad a 40 °C. El laboratorio de AxxonOil está equipado con dos viscosímetros SVM en los que se determina la viscosidad cinemática a 40 °C y 100 °C (ASTM D-7042). Estas herramientas ofrecen la máxima flexibilidad, cubriendo toda la gama de viscosidades, densidades y temperaturas, y proporcionan resultados en cuestión de segundos.

La densidad es una propiedad física fundamental que puede utilizarse junto con otras propiedades para caracterizar tanto las fracciones ligeras como las pesadas del petróleo y sus derivados. La determinación de la densidad relativa es necesaria para la conversión de los volúmenes medidos a la temperatura estándar de 15 °C. La densidad relativa o peso específico es una de las pruebas de control rutinarias que realizamos en el proceso de mezcla. El densímetro digital disponible en AxxonOil permite medir la densidad relativa no sólo de productos derivados del petróleo, sino también de anticongelantes y fluidos para frenos. En combinación con otras pruebas, también se utiliza para caracterizar aceites desconocidos, ya que se correlaciona con la naturaleza de la fuente de petróleo crudo.

El punto de fluidez es la temperatura mínima a la que fluye el aceite. Se determina enfriando una muestra precalentada a una velocidad determinada y examinando sus características de fluidez a intervalos de 3 °C. Para el usuario de lubricantes, el punto de fluidez adquiere relevancia cuando las bajas temperaturas son tales que afectan al flujo del aceite. En algunas aplicaciones industriales, representa un valor crítico, ya que identifica la temperatura mínima de servicio del aceite. En el caso de los aceites blancos, el punto de fluidez permite determinar el tipo de materia prima utilizada para el refinado y su historial de procesamiento previo. También refleja la presencia de cera o hidrocarburos parafínicos.

Los productos derivados del petróleo, como los lubricantes nuevos y usados, pueden contener componentes ácidos como aditivos o productos de degradación. El número de acidez total (TAN) indica la cantidad relativa de sustancias básicas necesarias para neutralizar los ácidos presentes en el lubricante y se expresa en mg de KOH por g de muestra.

Además, el número de acidez total (TAN) se utiliza como parámetro de calidad de los aceites lubricantes para evaluar la calidad de nuevos productos y también como indicador de la degradación de estos productos durante su uso. Este parámetro se utiliza generalmente para determinar la calidad de los aceites industriales nuevos y también se utiliza para determinar la contaminación y el nivel de oxidación de los aceites industriales en servicio.

El número de acidez total (TAN) se puede determinar mediante el método ASTM D-664, que consiste en una titulación potenciométrica donde la muestra disuelta en el solvente se neutraliza con una solución estándar de KOH en alcohol isopropílico.

El número de base total (TBN) es uno de los principales parámetros para evaluar la calidad de un lubricante, especialmente a largo plazo. El TBN evalúa la capacidad de un lubricante para neutralizar los ácidos que se forman durante el proceso de combustión. En última instancia, representa un parámetro que nos indica el valor potencial de la capacidad del lubricante para anular los efectos de estos ácidos. Este parámetro es especialmente relevante para los aceites destinados a servicio pesado, dadas las condiciones de servicio generalmente severas en las que operan estos vehículos. Para que el aceite garantice la necesaria protección de las piezas, es esencial que el TBN, aunque disminuya con el tiempo, se mantenga en valores aceptables. Un descenso del 50% en el valor del TBN debe considerarse como un nivel de precaución, ya que indica que el aceite está cerca del final de su vida útil: en este punto es necesario rellenar o cambiar el aceite. En cambio, una disminución del 75% es un límite crítico que puede provocar daños graves. Si, por el contrario, el TBN es demasiado bajo, las consecuencias también pueden ser muy graves, ya que algunos elementos del motor podrían sufrir corrosión y/o lodos. ASTM D-2896 es el método adecuado para determinar el TBN tanto para aceites nuevos como usados. Este método se ha utilizado en estudios de evaluación del final de la vida útil del aceite de motor, ya que la prueba es sensible a valores bajos de alcalinidad que no serían fácilmente detectables con otras metodologías.

El método ASTM D156 o escala de color Saybolt es aplicable a los productos refinados que tienen un color ASTM más claro que 0,5. Este método se utiliza para productos petrolíferos ligeramente amarillentos pero con bajo contenido en cromo, como el aceite mineral, el querosén o queroseno, la gasolina, la nafta, los combustibles de aviación, las ceras blancas de petróleo y los aceites blancos farmacéuticos. La escala de color Saybolt es de +30 a -16. Los aceites minerales blancos farmacéuticos deben ser transparentes e incoloros (Saybolt +30). El grado de color / transparencia es una propiedad crítica para los aceites minerales blancos que los hace útiles en sus numerosas aplicaciones cosméticas, farmacéuticas, agrícolas, alimentarias e industriales. Por otro lado, el método ASTM D-1500 o escala de color ASTM se aplica a productos petrolíferos más coloreados como lubricantes, aditivos y aceites base. Se trata de una escala de colores que va del amarillo pálido al rojo intenso en dieciséis pasos (0,5-8,0 unidades en incrementos de 0,5). Los comparadores visuales pueden alcanzar una resolución de 0,5 unidades, mientras que los instrumentos automáticos Lovibond® PFX y PFXi del Laboratorio AxxonOil alcanzan una resolución de 0,1. El color de un aceite lubricante no siempre es una guía fiable de la calidad del producto y el consumidor no debe utilizarlo indiscriminadamente como especificación de compra.

La viscosidad a baja temperatura con el Simulador de arranque en frío-CCS (ASTM D-5293)

Con el método ASTM D-5293 (Cold cranking viscosity o CCS), la viscosidad aparente de los aceites de motor y aceites base se determina utilizando un simulador de arranque en frío (CCS) a temperaturas comprendidas entre -5 y -35 °C. Este método simula la viscosidad del aceite en los cojinetes del cigüeñal durante el arranque en frío, que es uno de los requisitos especificados en la norma SAE J300 que define el grado de viscosidad del aceite. La viscosidad CCS ayuda a definir la parte «W» o «invierno» de un aceite multigrado. Al igual que con la viscosidad cinemática, la norma SAE J300 define rangos obligatorios que deben cumplirse: debe declararse el nivel «W» más bajo alcanzado.

Las viscosidades a alto cizallamiento y alta temperatura son representativas de las condiciones encontradas en los cojinetes de los motores de vehículos con altas prestaciones para garantizar la fiabilidad y la eficiencia del combustible.

El método ASTM D4683 determina la viscosidad dinámica de los aceites de motor a 150 °C y la velocidad de cizallamiento 1×106 s-1 utilizando un viscosímetro de cojinetes cónicos (viscosímetro TBS) equipado con un refinado sistema de termorregulación.

Con la determinación de la viscosidad a alta temperatura y alta velocidad de cizallamiento, ha sido posible establecer los límites mínimos de velocidad de cizallamiento para aceites de motor bajo condiciones de funcionamiento severas, que han pasado a formar parte de la clasificación de viscosidad de aceites de motor SAE J-300.

Mientras está en circulación, el aceite acumula depósitos resultantes del desgaste y de contaminantes externos.

La espectrometría de emisión de plasma identifica rápidamente 22 elementos en aceites nuevos, así como metales de desgaste y contaminantes en aceites usados. Los elementos más analizados son aluminio, boro, bario, calcio, cromo, cobre, hierro, manganeso, sodio, potasio, níquel, fósforo, plomo, sílice, estaño, zinc y azufre.

Este análisis determina la cantidad de determinados aditivos que quedan en el lubricante y, por tanto, indica la vida útil restante del aceite.

Además, AxxonOil también utiliza ICP-AES durante la producción de aceites lubricantes para el control de calidad y el cumplimiento de las especificaciones de producción y de los estándares de la industria.

Por último, las concentraciones elevadas de metales de desgaste pueden indicar un desgaste anormal o contaminación. Por este motivo, este método de ensayo puede utilizarse para supervisar el estado de una maquinaria y evaluar cuándo se requieren medidas correctivas.

La espectroscopia infrarroja o IR es una técnica espectroscópica de absorción utilizada normalmente en el campo de la química analítica y la caracterización de materiales en fase líquida, sólida y vapor.

El análisis cualitativo por infrarrojo ASTM E-1252 se realiza identificando el grupo funcional o comparando los espectros de absorción IR de materiales desconocidos. Este método es útil para identificar a través del área del grupo funcional (3800-1300 cm-1) y el área de la huella dactilar (1300 a 650 cm-1) la composición de lubricantes, aceites base y la identificación de algunos aditivos.

Además, los cambios químicos como la oxidación, la nitración y la sulfonación de los lubricantes, la degradación de los aditivos antidesgaste y la contaminación por humedad, combustible, glicol y polvo pueden evaluarse mediante FT-IR de acuerdo con la norma ASTM E-2412. En este caso, se determinan los espectros infrarrojo (FT-IR) y se evalúan comparativamente los espectros del lubricante nuevo y del usado y se identifica el tipo de degradación o contaminación.

Los resultados de la norma ASTM E2412 pueden combinarse con el TAN (índice de acidez total), en el caso de los aceites industriales, con el TBN (índice de base total), en el de los aceites de motor, y los datos de viscosidad, y proporcionar conclusiones detalladas y ampliadas sobre la calidad del aceite.

El análisis por IR es ya una rutina en el laboratorio de AxxonOil. Es rápido y proporciona resultados fiables. Además, examinando un espectro IR es posible obtener gran cantidad de información sobre la composición molecular de la muestra.

La determinación del contenido de agua mediante titulación coulométrica Karl Fisher es un método estándar utilizado para la determinación de la humedad en productos derivados del petróleo, aceites lubricantes y aditivos.

La presencia de humedad podría provocar corrosión y desgaste prematuro debido a cavitación, lo que provocaría una disminución de la lubricación y una obstrucción prematura de los filtros. Además, el agua actúa como catalizador del envejecimiento de los aditivos, generando la formación de productos de reacción insolubles y favorece el crecimiento bacteriano deletéreo.

El conocimiento del contenido de agua es importante en la producción, compra, venta o traslado de productos petrolíferos para ayudar a predecir su calidad y características de desempeño.

La titulación coulométrica Karl Fischer se utiliza para la determinación de agua en aditivos, aceites lubricantes, aceites base, fluidos de transmisión automática, disolventes de hidrocarburos y otros productos derivados del petróleo. Al elegir adecuadamente el tamaño de la muestra, este método de prueba se puede utilizar para la determinación de agua desde mg/kg (ppm) hasta concentraciones porcentuales.

El valor del pH se define como una escala de medición utilizada para expresar el carácter ácido o básico de las soluciones:

Un pH inferior a 7 indica una solución ácida, mientras que un pH superior a 7
indica una solución básica. Si el pH es igual a 7 indica que la solución es neutra debido a que la concentración de iones hidrógeno (H+) e iones (OH-), derivados de la descomposición de la molécula de agua (H2O) son iguales.

El valor del pH se puede determinar mediante un instrumento electrónico llamado pHmetro o medidor de pH, que está formado por un electrodo de vidrio. El interior del electrodo tiene una membrana de vidrio sensible a la concentración de iones de hidrógeno (H+). Esta sonda mide el potencial eléctrico generado por la concentración de iones de hidrógeno (H+) fuera de la membrana, en referencia a un potencial de iones de hidrógeno dentro de la membrana, y en comparación con un potencial de referencia estándar.

El valor del pH se utiliza para el control de calidad de los refrigerantes de motor y también para los fluidos para frenos.