¡Descarga Purificacion de una base lubricante y más Apuntes en PDF de Química Orgánica solo en Docsity!
República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria Universidad Nacional Experimental del Transporte “Dr. Federico Rivero Palacio” Departamento de Química PNF en Química Trayecto IV. Laboratorio de Cs IV. Módulo de Química Orgánica Carlos Luis Vargas Mujica V- Obtención de una base lubricante partir de aceite de motor quemado mediante un proceso de purificación con caolín
1 Objetivos
1.1 Objetivo General
Obtener una base lubricante a partir de aceite de motor quemado mediante un proceso de purificación con caolín
1.2 Objetivos Específicos
Obtener una base lubricante mediante la purificación del aceite de motor quemado mediante un proceso de absorción/adsorción de los contaminantes con caolín. Caracterizar la base lubricante obtenida según lo establecido en las normas COVENIN 425:2001, 424-9, 883:2002 y 2582-89.
2 Introducción Teórica
Un aceite lubricante es una mezcla formada por diferentes aceites básicos y aditivos en una proporción 75:25 respectivamente, que le confieren las características requeridas dependiendo de su aplicación. En líneas generales cumplen la función de disminuir el desgaste y fricción de las piezas que lubrica, controlar la temperatura, proteger de la herrumbre y la corrosión, controlar contaminantes, transmitir fuerza y sellar. Los aceites básicos que son la base de cualquier aceite lubricante son derivados del petróleo o de la síntesis petroquímica y pueden clasificarse tomando en cuenta 3 aspectos: Composición química: En esta clasificación se toma en cuenta la estructura química de los componentes del aceite y se separa en tres grupos. o Parafínicos, tienen como fórmula general CnH(2n+2) son relativamente estables a temperaturas elevadas, contienen gran proporción de parafina disuelta y por lo general suelen solidificar a temperaturas superiores a las de su contra parte nafténica. Su estructura química esta formada por largas cadenas, ramificadas o no, de carbonos saturados.
o Nafténicos, tienen como formula general CnH(2n) suelen ser mas estables que los parafinicos a altas temperaturas y al no poseer parafinas disueltas tienen la característica de permanecer en estado líquido a bajas temperaturas. Su estructura química como su formula lo indica está formada por carbonos insaturados y ciclos. o Aromáticos, se obtienen a partir de crudos asfalticos y suelen ser susceptibles a la oxidación permitiendo la formación de ácidos orgánicos lo que limita su uso. Como su nombre lo indica la naturaleza de la estructura química de este tipo está formada por compuestos aromáticos. Proceso de producción: Toma en cuenta el origen del proceso de obtención del aceite básico, separándolo en dos clasificaciones: o Mineral, estos aceites son obtenidos mediante procesos de refinación de petróleo, su costo suele ser más bajo. o Sintético, se obtienen como resultado de la síntesis química en procesos petroquímicas, su costo es más elevado que los aceites minerales. Se caracteriza por presentar moléculas diseñadas con estructura idéntica y aportan propiedades como alta estabilidad ante la oxidación y bajo punto de fluidez. Características fisicoquímicas: Esta es la clasificación más ampliamente utilizada fue establecida por la American Petroleum Institute (API) y toma en cuenta las propiedades del aceite para dar una clasificación sistemática y precisa del aceite. La primera clasificación se realiza tomando en cuenta su composición e índice de viscosidad y se conoce como API 1509 como se muestra en la siguiente tabla. Tabla 1. Clasificación API 1509 para bases lubricantes De esta tabla los aceites base destinados a la producción de aceite lubricante de motor suelen pertenecer a los grupos II y III. Estas bases lubricantes a su vez se clasifican según su grado de viscosidad SAE a distintas temperaturas como se muestra a continuación:
Los aditivos esta compuestos en su mayoría por polímeros y debido a las condiciones a la que están expuestos como elevada temperatura y presión estos tienen un tiempo de vida corta. Debido a esto es necesario reemplazar el aceite de los vehículos con regularidad. El aceite con aditivos degradados es lo que coloquialmente conocemos como aceite quemado, un aceite que ya no es capaz de cumplir eficientemente con los requerimientos. Por lo tanto, en esta práctica de laboratorio se quiere plantear una metodología para la remoción de estos contaminantes que permita reciclar la base lubricante. Para cumplir este objetivo se plantea el uso de absorbentes/adsorbentes de arcillas, especialmente de caolín. Este material presenta una estructura de filosilicatos (ver figura 1) compuesta en su mayoría por grupos tetraédricos de ortosilicatos y grupos OH. Figura 1. Estructura del caolín Esta estructura es capaz de formar interacciones fuertes con los aditivos y aceite oxidado, ya que los mismos presentan grupos funcionales oxigenados capaces de formar enlaces de hidrogeno con la arcilla facilitando su remoción por medio de un mecanismo de adhesión. De la misma forma el caolín es un material poroso de elevada área superficial capaz de atrapar en su interior componentes contaminantes con el agua, aceite y aditivos degradados. Debemos recordar que el proceso de adsorción es la remoción de materiales disueltos(adsorbato) por medio de un material adsorbente el cual retiene en su interior mediante interacciones físicas al absorbato. En cambio, la absorción retiene por efecto de superficie materiales en su interior, es decir quedan retenidos en los poros del absorbente. Estos dos procesos resultan de utilidad para la remoción de contaminantes de un medio mediante el uso de un material adecuado, estos conceptos pueden verse ejemplificados en la siguiente imagen.
Figura 2 .Diferencia entre los procesos de absorción (izquierda) y adsorción (derecha) Luego del proceso de purificación la base lubricante obtenida debe ser caracterizada para esto se realizan los procedimientos establecidos en las normas COVENIN como se explicará en la metodología. Es importante recordar que estas normas brindan un procedimiento estandarizado para la correcta caracterización del material obtenido.
3 Metodología
El procedimiento experimental se divide en dos secciones, la primera de ella abordara la metodología a utilizar para la purificación de la base lubricante y la segunda las caracterizaciones necesarias para la identificación de las características fisicoquímicas de la base lubricante.
3.1 Purificación de la base lubricante
3.2 Caracterización
La base lubricante obtenida en el paso anterior será sometida a los procedimientos explicados aquí que se harán según lo establecido en las normas COVENIN correspondientes y se utilizara como patrón de referencia aceite de motor 15w-40 marca PDV disponible en el laboratorio. Determinación Gravedad específica y °API: COVENIN 1143-88.
Repetir el procedimiento con el patrón.
4 Tabla de Datos Teóricos
4.1 Tabla de datos fisicoquímicos
En la siguiente sección se presenta un resumen de los datos fisicoquímicos de los reactivos a emplear en la práctica y la clasificación de las bases lubricantes según su gravedad especifica. Tabla 4. Datos fisicoquímicos de los reactivos empleados en la práctica Compuesto Masa Molar (g/mol) Densida d (g/cm^3 ) Punto de Fusión (°C) Punto de Ebullición (°C) Solubilidad en agua (g/mL) Anilina C 6 H 5 NH 2
Heptano C 7 H 16 100,21 0,684 -90,6 98,4 Inmiscible Glicerina C 3 H 8 O 3 92,09 1,26 18 290 Miscible Caolinita Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 230 2,6 - - Insoluble Tabla 5. Clasificación de las bases lubricantes según su densidad Tipo de hidrocarburo Densidad específica a 15°C/10³ Kg.mˉ³ Parafínico 0. Nafténico 0. Aromático 1.
4.2 Tabla de datos toxicológicos
En la siguiente sección se presenta un resumen de los datos toxicológicos de los principales reactivos a emplear en la práctica. Tabla 6. Datos toxicológicos de los reactivos a emplear en la practica Reactivo s Toxicología Primeros Auxilios
Anilina - Inhalación e Ingestión: Puede ser fatal, formación de metaglobina en la sangre, inconciencia, vómito, estado de coma o la muerte.
- Contacto con los Ojos: Ceguera y daño permanente.
- Contacto con la piel: Irritación.
- Inhalación: Trasladar la víctima al aire fresco, reposo.
- Contacto con los Ojos: Lavar con abundante agua.
- Contacto con la piel: Quitar la ropa contaminada. Lavar con abundante agua y jabón.
- Ingestión: Enjuagar la boca. Inducir vómito a personas conscientes. Proporcionar asistencia médica en todos los casos. Heptano - Inhalación e Ingestión: Irritación, mareo, vértigo, falta de coordinación muscular, náuseas, problemas en el sistema nervioso central, dolor abdominal y daño pulmonar.
- Contacto con los Ojos y Contacto con la piel: Irritación, piel seca, sensación de quemazón y dolor.
- Inhalación: Trasladar la víctima al aire fresco, reposo.
- Contacto con los Ojos: Lavar con abundante agua.
- Contacto con la piel: Quitar la ropa contaminada. Lavar con abundante agua y jabón.
- Ingestión: Enjuagar la boca. No inducir vómito, reposo. Proporcionar asistencia médica en todos los casos. Glicerina - Inhalación: Irritación de las vías respiratorias.
- Contacto con los Ojos: Irritación y ardor.
- Contacto con la piel: Puede causar irritación de la piel y enrojecimiento.
- Ingestión: Grandes dosis puede causar trastornos gastrointestinales o efectos diuréticos.
- Inhalación: Trasladar la víctima al aire fresco.
- Contacto con los Ojos: Lavar con abundante agua.
- Contacto con la piel: Lavar con abundante agua.
- Ingestión: es tóxico. Inducir vómito. Caolín -Inhalación: Irritante, causa tos e insuficiencia respiratorio -Piel: Irritante -Ojos: Irritante -Ingestión: Nauseas y vértigo. -Inhalación: aire fresco. -Piel: Quitar inmediatamente todas las prendas contaminadas. Aclararse la piel con agua/ducharse. -Ojos: aclarar con abundante agua. Retirar las lentillas. -Ingestión: hacer beber agua (máximo 2 vasos), en caso de malestar consultar al médico
6 Tabla de Datos Experimentales
En esta sección se presentan las tablas para la recolección de los datos experimentales. Tabla 7. Condiciones experimentales de la purificación Muestra Volumen Inicial ± 1mL Masa de Caolín ± 0,0001g Volumen Final ± 1mL Aceite Quemado 15W- Tabla 8. Resultados de peso específico, punto de inflamación y punto de anilina Análisis Base Lubricante Patrón Peso específico (g/cm³) Punto de inflamación observado (±1°C) Punto de anilina observado (±0,1°C) Tabla 9. Resultados experimentales de la determinación de viscosidad cinemática Ensayo Tiempo (s) Temperatura (± 1°C) Tiempo (s) Temperatura (± 1°C) 1 2 40 3 Promedio Constante del Viscosímetro Viscosímetro Muestra Ensayo Tiempo (s) Temperatura (± 1°C) Tiempo (s) Temperatura (± 1°C) 1 2 40 3 Promedio Constante del Viscosímetro Viscosímetro Patrón
7 Referencias
Abreu, Keylu. Obtención de una base parafínica a partir de desechos de aceites lubricantes automotores empleando la técnica del ultrasonido. Caracas: I.U.T. Dr. Federico Rivero Palacio
- RC, 2017. Baptista, Cesar; Mancuso, Franca y Peña, José. Formulación de aceites lubricantes a partir de desechos de aceites automotrices mediante el proceso de extracción acido-arcilla. Caracas: I.U.T. Dr. Federico Rivero Palacio - RC, 2013. Méndez, Kemberlyn; Sulbaran, Emerson y Landaeta, Yaneth. Obtención de una base parafínica a partir de desechos de aceites lubricantes automotrices empleando una extracción con solvente (2-propanol). Caracas : I.U.T. Dr.Federico Rivero Palacio - RC, 2014. COVENIN 1534:1996. Petróleo crudo y sus derivados. Definiciones (1era Revisión). Caracas : COVENIN, 1996. COVENIN 850:1995. Productos derivados del petróleo (1era Revisión). Caracas : COVENIN,
COVENIN 1143:88. Crudo y sus derivados. Determinación de densidad, densidad relativa (peso específico) y gravedad API. Método del hidrómetro. Caracas : COVENIN, 2002. COVENIN 424-91. Petróleo crudo y sus derivados. Determinación de la viscosidad cinemática y cálculo de la viscosidad dinámica (1ra. Revisión). Caracas : COVENIN, 1991. COVENIN 889:1995. Cálculo del índice de viscosidad a partir de la viscosidad cinemática a 40°C y 100°C (1ra. Revisión). Caracas: COVENIN, 1995. American Society for Testing and Materials. ASTM D1500-82: Standard Test Method for ASTM Color of Petroleum Products (ASTM Color Scale). s.l. : ASTM, 1982. COVENIN 425:2001. Hidrocarburos líquidos. Determinación del punto de inflamación. Método Pensky-Martens de copa cerrada (2da Revisión). Caracas : COVENIN, 2001. COVENIN 1090-83. Productos derivados del petróleo. Determinación del punto de anilina y punto de anilina mixto. Caracas : COVENIN, 1983. American Society for Testing and Materials. ASTM D611-82: Aniline Point and Mixed Aniline Point of Petroleum Products and Hydrocarbon Solvents. s.l. : ASTM, 1982.
