Lubrifianţi navali

1. Generalităţi

Lubrifianţii sunt substanţe care se întrebuinţează în scopul micşorării frecării dintre piesele mobile ale mecanismelor în funcţiune, pentru a evita încălzirea şi uzarea acestora.

Moleculele de lubrifiant se adsorb şi se orientează la suprafeţele solide, dând naştere unor pelicule datorită cărora frecarea dintre suprafeţele solide este înlocuită cu frecarea straturilor de lubrifianţi.

Utilizarea în practică a lubrifianţilor este condiţionată de proprietăţile pe care le au şi de condiţiile concrete în care vor fi folosiţi ca: tipul de motor sau utilaj, temperatura de funcţiune, turaţia pieselor în mişcare.

Rolul lubrifianţilor:

-          contribuie la înlăturarea căldurii formate prin frecare şi parţial prin combustie

-          împiedică fenomenele de coroziune produse de influenţa concomitentă a umidităţii şi oxigenului din aer şi în parte de produsele de ardere

-          asigură etanşarea pistoanelor din cilindri pentru a asigura compresiunea

-          spală motorul şi poate îndepărta din cilindri, produsele arderii incomplete, precum  şi diferite impurităţi care contribuie la formarea cocsului şi la uzura pieselor;

-          poate servi la adeziunea curelelor sau cablurilor, ca materiale de întreţinere.

Efectele economice legate de utilizarea lubrifianţilor se manifestă prin:

-          micşorarea consumului de energie

-          reducerea costului manoperei la reparaţii

-          reducerea cheltuielilor de întreţinere şi înlocuire de utilaj

-          micşorarea pierderilor de producţie cauzate de defecţiuni

-          economii la investiţii printr-o mai bună utilizarea lubrifianţilor şi o mai mare eficienţă de ordin mecanic.

-          economii la investiţiile obţinute prin creşterea duratei de folosinţă a utilajelor

2. Regimuri de ungere

Lubrificaţia este operaţia absolut necesară oricărui mecanism sau construcţii metalice cu elemente mobile. Prin ungere, frecarea uscată dintre suprafeţe este înlocuită cu frecarea fluidă sau semifluidă din interiorul filmului de lubrifiant. Acest film trebuie să aibă o grosime suficient de mare pentru a acoperi proeminenţele maxime ale asperităţilor celor două suprafeţe. Cu cât suprafeţele sunt mai netede, cu atât ungerea se poate realiza cu un strat mai subţire de lubrifiant.

În cadrul acestui proces, lubrifianţii sunt supuşi solicitărilor termice, mecanice şi chimice.

Regimurile de ungere întâlnite în practică sunt:

-          regimul fluid,

-          regimul semifluid şi

-          regimul mixt.

regimul fluid

Acesta constă în separarea completă a suprafeţelor de frecare printr-un film continuu hidrodinamic sau electrohidrodinamic. Filmul fluid continuu se realizează prin efecte hidrodinamice induse de mişcarea relativă a suprafeţelor în frecare, sau prin introducerea lubrifiantului între suprafeţele cu presiune din exterior (efecte hidrostatice). În cazul regimului fluid, frecările sunt datorate numai forfecărilor din lubrifiant, vâscozitatea fiind astfel parametrul principal.

regimul semifluid (sau ungere la limită)

Filmul de lubrifiant are o grosime doar de ordinul a câtorva molecule, care nu permite producea de efecte hidrodinamice. În acest caz, proprietatea esenţială a lubrifiantului nu este vâscozitatea ci polaritatea lui, onctuozitatea, respectiv capacitatea sa de a  adera la suprafeţele în frecare.

Moleculele de ulei au o structură asimetrică, polară şi ca urmare ele se orientează cu unul din capete spre suprafaţa metalului, iar celălalt capăt spre interior, aşa după cum se observă în figura de mai jos:

Orientarea moleculelor de ulei spre suprafaţa metalului:

1-      suprafaţa metalică

2-      strat limită

3-      zona în care moleculele trec de la orientarea normală la orientarea paralelă cu sensul de mişcare

Ungerea semifluidă apare în cazul motoarelor termice în momentul pornirii la rece sau după opriri îndelungate.

Regimul mixt

Acest regim constă în prezenţa simultană a caracteristicilor ungerii la limită şi a celui de ungere în regim fluid. Această situaţie se întâlneşte la sisteme de tip piston – cilindru, angrenaje.

3. Clasificarea lubrifianţilor

Lubrifianţii se clasifică în patru grupe:

a) lubrifianţi gazoşi

b) lubrifianţi lichizi (uleiuri)

c) lubrifianţi solizi

a) Lubrifianţii gazoşi au până în prezent aplicaţii limitate. Gazele, respectiv aerul, care este cel mai folosit lubrifiant gazos, are viscozitate redusă (de circa 1000 ori mai mică decât a unui ulei şi de aproximativ 50 ori mai mică decât cea a apei), iar acest lucru reprezintă un avantaj important pentru maşinile cu turaţii mari şi pentru aparate de precizie. În lagărele cu aer căldura produsă prin frecare este redusă, deci şi uzura este foarte redusă. Acest rezultat este normal deoarece în funcţionare suprafeţele nu se ating, fiind separate de un film de gaz. Dar lubrifierea cu gaz are şi unele dezavantaje:

-          gazele nu au proprietatea de onctuozitate, deci nu permit funcţionarea în regim limită şi semifluid.

-          Sunt necesare măsuri speciale la oprire şi pornire  sau să fie utilizate materiale cu proprietăţi bune de frecare uscată ( fontă, oţel grafitat)

-          Necesită prelucrări foarte precise a suprafeţelor metalice.

b) Lubrifianţii lichizi (uleiurile) sunt cei mai numeroşi şi mai variaţi ca sortiment, compoziţie, proprietăţi şi întrebuinţări. Numărul mare de tipuri de uleiuri şi de întrebuinţări a făcut necesară o clasificare a lor:

uleiuri lubrifiante

-          uleiuri lubrifiante pentru motoare cu ardere internă

-          uleiuri lubrifiante pentru utilaje mecanice industriale (uleiuri industriale)

-          uleiuri lubrifiante pentru mecanisme speciale (angrenaje, osii, în marină)

-          uleiuri lubrifiante pentru cilindrii maşinilor cu abur, turbine cu abur şi de apă

-          uleiuri lubrifiante pentru compresoare de aer, suflante de aer, maşini frigorifice.

Uleiuri nelubrifiante

-          uleiuri electroizolante

-          fluide hidraulice şi de amortizare

-          uleiuri cu destinaţie specială

c) Lubrifianţi solizi

Lubrifiantul solid trebuie să aibă următoarele caracteristici:

- Rezistenţă la forfecare şi duritate redusă pentru a avea un coeficient de frecare mic.

- O bună aderenţă la materialul de bază

- Elasticitate, bună conductibilitate şi stabilitate termică, densitate redusă

- Inerţie chimică

- Granulaţie redusă şi lipsa particulelor abrazive.

- Lipsă de corozivitate

Lubrifianţii solizi pot fi  substanţe cu structură cristalină lamelară, metale moi, substanţe organice de conversie, şi  substanţe anorganice nemetalice. Aceste substanţe se pot introduce la un moment dat în compoziţia unui lubrifiant atunci când datorită condiţiilor de lucru, compoziţia şi proprietăţile acestuia se pot modifica.

            c₁) Substanţele cu structură cristalină lamelară – au legături puternice între atomii aceluiaşi strat  şi legături slabe intre atomii straturilor vecine. Alunecarea straturilor interpuse intre suprafeţele de contact se realizează cu uşurinţă, ceea ce determină valori scăzute ale coeficienţilor de frecare.

Din această categorie de lubrifianţi fac parte:

- grafitul (C),

- disulfura de molibden (MoS₂),

- nitrura de bor (BN) 

Grafitul

Carbonul se găseşte în stare elementară în două forme: grafit şi diamant. Grafitul apare în cantităţi mari comparativ cu diamantul, dar este totuşi un mineral destul de rar. Cristalele de grafit au formă de plăci sau prisme plate cu bază hexagonală ce clivează uşor, paralel cu baza. Forma obişnuită a grafitului este aceea a unei mase pământoase stratificate opacă, cenuşie cu luciu metalic, rece şi grasă la pipăit.

Proprietăţi:

-       Punct de topire foarte înalt

-       Foiţele subţiri de grafit sunt flexibile

-       Grafitul este moale şi lasă o dâră cenuşie pe hârtie

-       Reactivitate chimică redusă

Structura grafitului:

Grafitul prezintă o structură stratificată şi catenară. Aceste structuri se întâlnesc frecvent la cristale. Atomii care compun straturile sunt legaţi prin legături covalente, parţial covalente sau ionice; legăturile dintre straturi sunt slabe şi sunt legături de tip van der Waals sau legături slabe de hidrogen.

Fiecare atom de carbon este legat de trei atomi de carbon vecini, prin legături covalente ce formează între ele un unghi de 120⁰. Acestea duc la formarea unei structuri perfect plane în care atomii de carbon ocupă colţurile unui hexagon regulat. Straturile plane de atomi ce compun un cristal sunt menţinute prin forţe de tip van der waals în poziţii paralele. Fiecare atom de carbon dintr-un plan dat coincide cu centrele unor hexagoane din cele două planuri vecine.

Structura explică buna conductibilitate a electricităţii paralel cu planurile de atomi, datorită mişcării electronilor aproape la fel de liber ca în banda de conducţie a unui conductor. Structura explică şi culoarea închisă a grafitului şi buna conductibilitate termică

Această structură explică clivajul, uşor paralel cu planurile de atomi legate numai prin legături slabe van der Waals şi uşurinţa de a intercala atomi străini între starturile de atomi. In procesul de frecare, grafitul se organizează în pachete (role) ce transformă mişcarea de alunecare in mişcare de rostogolire micşorând astfel frecarea.

Datorită acestei structuri grafitul se foloseşte si ca adaos in lubrifianţii lichizi. În figura de mai jos se reprezintă structura planelor de grafit, care explică proprietatea de a cliva a grafitului.

Structura grafitului

        

Disulfura de molibden - MoS₂

Acest compus are structură hexagonală. Este stabilă termic in intervalul – 40⁰C până la 350⁰C, are acţiune lubrifiantă la presiuni normale dar si in vid. Acţiunea de lubrifiant se explică prin formarea unor legături puternice intre atomii metalului  si sulf (Me- S), si legături slabe sulf - sulf ( S-S) de tip van der Waals.

Alunecarea se face in planul legăturilor S - S. În filmul de disulfură de molibden există mai multe planuri de alunecare si coeficientul de frecare va fi mic. Bisulfura de molibden se utilizează ca aditiv şi sub formă de adaosuri pentru lubrifianţi plastici. În figura de mai jos se ilustrează structura disulfurii de molibden, cu evidenţierea planului –S - S- , care este planul de alunecare.

            structura disulfurii de molibden

4.  Obţinerea şi compoziţia uleiurilor minerale

Denumirea de uleiuri minerale este atribuită uzual pentru uleiurile obţinute din ţiţei, care sunt amestecuri naturale complexe de hidrocarburi. Deosebim şi uleiuri sintetice care se obţin din diferiţi monomeri, prin reacţii de policondensare şi polimerizare.

Majoritatea uleiurilor actuale sunt constituite din uleiuri de bază şi aditivi.

Materia primă de bază folosită în obţinerea uleiurilor minerale este păcura rezultată ca reziduu la distilarea primară a ţiţeiului. Prin prelucrare la presiune scăzută, păcura este fracţionată în motorină grea, ulei uşor, ulei mediu, ulei greu şi smoală. Uleiurile astfel obţinute sunt supune unor operaţii de purificare (rafinare) pentru îndepărtarea unei părţi din hidrocarburile aromatice nesaturate, a substanţelor asfalto – răşinoase şi a compuşilor cu silf, azot şi oxigen.

Rafinarea se face prin tratare cu acid sulfuric, cu solvenţi selectivi, prin hidrofinare, prin cristalizare la temperaturi scăzute. Calitatea şi compoziţia uleiurilor depinde de procesul tehnologic aplicat. Uleiurile minerale sunt constituite în principal din hidrocarburi cu masa moleculară cuprinsă între 300 – 800. În uleiuri predomină alcanii, cicloalcanii şi hidrocarburile aromatice, care imprimă una din caracteristicile lor.

Pentru proprietăţile lubrifiante cea mai importantă clasa de hidrocarburi este cea a alcanilor. Uleiurile mai conţin în cantităţi mici răşini, substanţe neutre. Uleiurile minerale rafinate obţinute din păcură nu au toate proprietăţile fizico – chimice şi funcţionale cerute de practica industrială şi ca urmare se corectează prin adăugarea unor aditivi în proporţie de 1 – 20%.

În general uleiurile astfel obţinute se împart în trei categorii, după preponderenţa unui anumit tip de hidrocarbură: uleiuri naftenice, uleiuri mixte, uleiuri parafinice

5. Proprietăţile fizico – chimice ale uleiurilor lubrifiante

Proprietăţile fizico – chimice ale uleiurilor lubrifiante depind de natura materiei prime din care s-au obţinut, de tehnologia utilizată la fabricare, precum şi de natura aditivilor folosiţi pentru ameliorarea însuşirilor lor.

Clasificarea proprietăţilor fizico – chimice ale unui lubrifiant:

a)      Proprietăţile presiune – volum:

-          densitatea

Densitatea absolută foloseşte la identificarea uleiurilor, mai ales a celor parafinice care au densitate mai mică decât a celor naftenice. Densitatea are o mare importanţă în stabilirea condiţiilor de centrifugare, iar volumul ocupat la un moment dat de un ulei se poate calcula pe baza unor tabele care conţin coeficienţii de corecţie ai volumului în funcţie de temperatură.

b)      Proprietăţi reologice

-      Viscozitatea lubrifianţilor este proprietatea intrinsecă de curgere ce influenţează calităţile de exploatare ale acestora. Ea determină mărimea coeficientului de frecare, pierderile de căldură, cantitatea de căldură rezultată prin frecare, pierderile de putere, precum şi viteza de curgere a acestuia printre suprafeţele metalice. O vâscozitate prea mică nu permite menţinerea filmului de ulei între piesele în mişcare, iar o viscozitate prea mare scade randamentul mecanic al motorului şi îngreunează alimentarea cu ulei a locurilor de ungere.

Factorii interni care influenţează vâscozitatea sunt:

-          masa moleculară

-          natura şi structura hidrocarburilor

factori externi care influenţează vâscozitatea sunt:

-          gradientul de viteză

-          temperatura

-          presiunea

stabilitatea vâscozităţii unui ulei în timp, în raport cu temperatura (factor extern) este maximă la alcani şi minimă la hidrocarburile aromatice. Creşterea temperaturii la care se utilizează uleiul intensifică reacţia de oxidare a acestuia şi ca urmare vâscozitatea lui creşte.

Prin scăderea sau mărirea temperaturii cu câteva zeci de grade, vâscozitatea îşi modifică valoarea cu câteva sute de ori. Această dependenţă se manifestă în special la temperaturi joase.

- Viscozitatea relativă

În practică, pentru caracterizarea uleiurilor se utilizează vâscozitatea relativă, care este raportul dintre vâscozitatea unui ulei şi vâscozitatea altui fluid (apa) luat ca referinţă. Vâscozitatea relativă Engler, care reprezintă raportul dintre timpul de scurgere a 200 ml produs  de cercetat la o anumită temperatură şi timpul de scurgere a 200 ml apă distilată la temperatura de 20⁰C, în condiţiile viscozimetrului Engler.

Spre deosebire de temperatură, presiunea influenţează mult mai puţin vâscozitatea unui ulei lubrifiant.

Acesta poate determina cu relaţia:

η_P  = η₀ . a^P

în care:

η_P  - vâscozitatea dinamică la presiunea p

η₀ - vâscozitatea dinamică la presiunea atmosferică

a^P  - constanta experimentală ce depinde de natura uleiului studiat

Vâscozitatea dinamică se exprimă în poise (P) şi se poate calcula conform relaţiei:

F  = η  . S  . dw/dh

în care:

F este forţa care pune în mişcare suprafeţele în contact şi între care se găseşte filmul de lubrifiant

η   _- factor de proporţionalitate şi reprezintă chiar vâscozitatea dinamică

dw/dh – gradientul de viteză, adică variaţia vitezei de deplasare a lubrifiantului dintre suprafeţele care se găsesc în contact.

Marea majoritate a uleiurilor lubrifiante se comportă ca medii newtoniene, în domenii largi de viteze şi temperatură.

Variaţia vâscozităţii în funcţie de gradientul de viteză

se observă că vâscozitatea uleiurilor minerale nu se modifică la temperaturi normale, chiar la valori ridicate ale gradientului de viteză. Cunoscând vâscozitatea dinamică se poate determina şi vâscozitatea cinematică, care este funcţie de densitatea lubrifiantului la temperatura respectivă.

       ν  = η/ρ_t

Vâscozitatea se exprimă în stokes (St) .

- Punctele de congelare, de curgere, de tulburare.

În cursul răcirii uleiurilor minerale, o parte din hidrocarburile componente tinde să se solidifice. Primele cristale de parafină apar la temperatura de tulburare; prin răcirea în continuare a uleiului se poate atinge temperatura de congelare, când uleiul nu mai curge. Congelarea se produce fie prin formarea unor reţele cristaline care imobilizează hidrocarburile rămase lichide, fie prin creşterea viscozităţii uleiului sau concomitent datorită ambelor cauze.

      c) Proprietăţi tensio – active 

- Ungerea are drept scop micşorarea frecării dintre două suprafeţe solide.

  - Adsorbţia uleiului la suprafaţa metalului are loc prin orientarea substanţelor polare din ulei cu grupa polară spre metal, stabilindu-se între acestea interacţiuni de natură electrostatică.

    - onctuozitatea lubrifianţilor este o proprietate de bază şi reprezintă capacitatea  de a adera la suprafeţele metalice şi de a forma pe acestea o peliculă rezistentă care să împiedece contactul direct dintre piesele aflate în mişcare în scopul eliminării frecărilor uscate şi asigurării ungerii la limită. Aprecierea calităţii de ungere ale uleiurilor se face prin încercarea mecanică pe dispozitive sau maşini care permit studierea onctuozităţii, măsurarea rezistenţei peliculei e ulei, determinarea uzurii şi a presiunii la care se produce gripajul.

- Spumarea şi stabilirea unei spume sunt favorizate de temperatură, presiune, agitare, prezenţa apei şi a substanţelor tensioactive. Spumarea produce oxidarea uleiului şi îngreunează alimentarea cu ulei. Caracteristica de spumare se determină prin suflarea, în condiţii determinate de temperatură, a unui volum constant de aer printr-o sferă poroasă imersată în ulei şi se exprimă prin volumul de spumă produs după 5 minute de agitare şi 10 minute de repaus.

     d) Proprietăţi termice

- Punct de inflamabilitate al uleiurilor se determină cu aparatul Pensky – martens sau Marcuson. Punctul de inflamabilitate este o indicaţie a volatilităţii uleiului care prezintă utilitate atât în legătură cu consumul de ulei cât şi privind pericolul de incendiu, de ardere, de autoaprindere

- temperatura de ardere a uleiului este cu 30 – 50⁰C mai mare decât punctul de inflamabilitate.

- Punctul de autoaprindere este temperatura la care uleiul se aprinde în contact cu aerul sau oxigenul, în absenţa unei flăcări. Punctul de autoaprindere scade când creşte viscozitatea sau masa moleculară.

e) Caracteristici de stabilitate şi puritate

- Stabilitatea la oxidare reprezintă capacitatea lubrifianţilor de a-şi păstra nemodificate însuşirile iniţiale timp cât mai îndelungat, în decursul depozitării sau utilizării lor.

-      Solicitarea termică la temperaturi de 400 – 600⁰K, favorizează o puternică oxidare în prezenţa aerului atmosferic. Acţiunea chimică oxidantă a aerului este determinată ca intensitate, de compoziţia lubrifiantului, de temperatură, presiune, de acţiunea catalitică a produselor metalice de uzare, de intensitatea agitării uleiului. Ameliorarea stabilităţii chimice a uleiurilor se face prin adăugarea de inhibitori de oxidare.

-      Aciditatea şi efectul coroziv al uleiurilor

Aciditatea unui ulei lubrifiant poate fi de natură minerală şi organică.

Aciditatea minerală se întâlneşte în special la uleiurile rafinate cu ajutorul acidului sulfuric, care a fost incomplet neutralizat şi spălat cu apă. Uleiurile  minerale bine rafinate au o aciditate mică.

Aciditatea organică provine din acizii naftenici care se găsesc în uleiurile minerale, precum şi din acizii sulfonici, diverşi acizi graşi, etc.

În timpul utilizării lor, aciditatea creşte datorită contactului cu aerul

Prezenţa acizilor minerali sau organici în uleiurile minerale folosite ca lubrifianţi este nedorită, deoarece acest component determină coroziunea pieselor unse.

cifra de aciditate.

Aciditatea unui ulei se exprimă cu ajutorul cifrei de aciditate care reprezintă  cantitatea de KOH exprimată în mg necesară pentru a neutraliza aciditatea totală (organică plus minerală), dintr-un gram de ulei.

            - Conţinutul de impurităţi mecanice şi apă

Impurităţile din lubrifiante pot fi solide, praf nisip, particule metalice, cenuşă,  şi lichide, apă, combustibil lichid, care intensifică uzura, favorizează catalitic oxidarea uleiului, favorizează ruginirea şi acţiunea corozivă a acizilor şi bazelor.

6. Aditivarea uleiurilor minerale

Uleiurile minerale de bază răspund parţial  cerinţelor complexe impuse de procesul de lubrifiere. Pentru îmbunătăţirea acestor calităţi se adaugă aditivi (activanţi) ce ameliorează unele proprietăţi cum ar fi: viscozitatea, onctuozitatea, proprietăţile de antiuzură, anticoroziune, etc.

Calităţile aditivilor pentru lubrifianţi:

-          să fie solubili în ulei,

-          să fie insolubili în apă,

-          să fie stabili din punct de vedere chimic,

-          să nu corodeze oţelul,

-          să nu distrugă materialele de etanşare.

Principalele clase de aditivi utilizaţi pentru uleiuri

            a) Aditivi depresanţi – substanţe care scad temperatura sau punctul de curgere al uleiului. Aceşti aditivi se absorb la suprafaţa cristalelor de hidrocarbură formate la temperatură mică, împiedecând unirea acestora în reţele cristaline şi asigurând astfel mobilitatea uleiului.

În uleiurile minerale se pot introduce şi adaosuri solide precum grafitul sau sulfura de molibden, care au rolul de lubrifiant la temperaturi mari. Încetarea curgerii unui ulei mineral se datorează  fie cristalizării hidrocarburilor parafinice, fie datorită creşterii vâscozităţii odată cu scăderea temperaturii, din cauza existenţei hidrocarburilor naftenice. Obţinerea unor  puncte de congelare coborâte se realizează cu aditivi specifici depresanţi şi detergent - depresanţi .

            Aditivi depresanţi  pot fi săruri metalice ai unor acizi graşi (săpunuri), esteri organici, poliacrilaţi şi polimetaacrilaţi, produşi organocloruraţi, polialcooli.

            Aditivii detergenţi - depresanţi pot fi compuşi organo-metalici şi polimeri meta-acrilici cu azot în moleculă.

            b) Aditivi pentru îmbunătăţirea indicelui de viscozitate corectează caracteristicile de curgere, asigură o ungere eficientă pe un interval de temperatură mult mai mare.

              Dintre aditivii cu această caracteristică enumerăm: poliizobutilenele, polimetaacrilaţii, polialchil stirenii,  si alte tipuri de structuri polimerice.

Efectul de stabilizare al indicelui de viscozitate al acestor polimeri se  datorează existentei unei structuri filiforme de două feluri:

-          contractată (la temperaturi scăzute)  prin care  polimerii se opun creşterii vâscozităţii la temperaturi joase

-          derulată (temperaturi ridicate) prin care polimerii împiedică scăderea vâscozităţii la creşterea temperaturii, deoarece se opun deplasării rapide  a moleculelor acestuia.

             c) Aditivi pentru reducerea frecării sau a uzurii

             În cazul creşterii peste anumite valori a presiunii de contact în unele angrenaje, filmul de lubrifiant dintre piese se micşorează şi se poate rupe,  apărând contactul direct dintre piesele metalice.

            Utilizarea aditivilor de onctuozitate (aderenţă)  şi a aditivilor de extremă presiune asigură formarea  unui film lubrifiant mai puternic adsorbit datorită reacţiei aditivilor cu suprafaţa metalului. Delimitarea dintre aditivii de onctuozitate şi cei de extremă presiune nu e netă  ci numai delimitată de intervalul de temperatură în care reacţionează.  Compuşii chimici ce pot fi utilizaţi în acest scop sunt: uleiuri şi grăsimi de  origine vegetală şi animală, acizi graşi, esteri,  compuşi organici, complecşi cu sulf, fosfor şi clor în moleculă (fosfaţi, tioli, sulfuri complexe).

d) Aditivi antioxidanţi

Au ca efect încetinirea oxidării componentelor uleiului prin întreruperea lanţurilor de oxidare sau prin blocarea catalizatorilor de oxidare (metale). Aceştia acţionează în sensul frânării oxidării prin mai multe căi:

-  Prin micşorarea cantităţii de radicali liberi care se formează

-  Descompunerea peroxizilor formaţi şi realizarea unor legături chimice stabile

-  micşorarea acţiunii catalitice a suprafeţelor metalice prin pasivarea acestora 

e)  aditivi polifuncţionali sunt substanţe care introduse în ulei ameliorează mai multe proprietăţi simultan, unul din efecte fiind însă predominant.

Aditivii coloranţi şi odorizanţi se adaugă pentru a satisface unele exigenţe comerciale.

           

f) Aditivi antirugină – substanţe cu rolul de izolare a metalului care este în contact direct cu apa.

g) Aditivi pentru presiuni externe – substanţe fără caracter lubrifiant care la temperaturi foarte ridicate determinate de presiuni extrem de mari (când pelicula de ulei este expulzată complet), reacţionează cu metalul, formând compuşi chimici cu temperatură de topire mai scăzută decât a metalului care în condiţiile respective sunt în stare lichidă asigurând ungerea în locul uleiului.

7. Analiza uleiurilor

Analiza se efectuează la intervale regulate de timp, asigură urmărirea calităţii acestora  şi corelarea schimbărilor produse de ulei cu condiţiile de lucru din motoare şi mecanisme.

Metode de analiză:

A.    Analiza uleiului şi combustibilului la bordul navei se face cu trusa de analiză de la bordul navei. Deoarece uleiurile minerale şi combustibilii au aceeaşi natură chimică şi deci unele caracteristici comune, trusele de analiză de la bordul navei pot fi folosite pentru ambele produse. Cu ajutorul truselor se pot obţine informaţii utile privind:

–        starea de degradare a uleiului, în legătură cu eventualele deficienţe de funcţionare a motoarelor

–        modificarea anumitor parametri în instalaţiile de pregătire a combustibilului şi purificarea uleiului

–        posibilitatea de amestecare reziduali sau a combustibililor distilaţi – combustibili reziduali

–        sursele de contaminare cu apă a combustibililor şi uleiurilor

B.  Analiza uleiului şi combustibilului în laboratoare specializate, prin servicii de analiză rapidă.

Tipuri de analize efectuate la bordul navei:

a)Determinarea viscozităţii:

               Trusele mai evoluate conţin viscozimetre cu reglare automată a temperaturii la 40 – 50⁰C şi 80⁰C. se măsoară viscozitatea cinematică, aparatul având afişare digitală a viscozităţii şi temperaturii

Unele truse mai vechi conţin viscozimetre de tip Engler, bazate pe cronometrarea timpului de scurgerea 50 ml de produs, printr-un orificiu calibrat. În acest caz aparatul este însoţit de o curbă de viscozitate – timp de scurgere. Multe din trusele de analiză determină depăşirea limitelor de admisibilitate ale viscozităţii uleiului prin compararea acestuia cu  uleiului proaspăt. Comparatorul prezintă două rezervoare de ulei, pentru uleiul proaspăt şi pentru uleiul uzat, cu capacitatea de 5 ml , în legătură cu două canale de scurgere situate pe un plan înclinat. La înclinarea aparatului cele două uleiuri vor curge cu viteze determinate de viscozităţile lor. În momentul în care uleiul proaspăt atinge un reper de pe un comparator se opreşte curgerea şi se observă poziţia uleiului uzat în raport cu două repere limită ce determină situarea uleiului în limitele admisibile sau în afara lor. Metoda poate fia aplicată numai dacă nu s-a efectuat amestecarea, în sistem, a celor două tipuri de uleiuri diferite.

Alte comparatoare de viscozitate urmăresc timpul de coborâre, sub acţiunea greutăţii proprii, a unor bile metalice, prin tuburi cu dimensiuni identice, înaintând prin uleiul uzat şi prin uleiuri cu viscozităţi cunoscute (viscozimetre de tip Hopler).

b)      Determinarea densităţii:

Se măsoară densitatea relativă cu ajurul unor densimetre la temperaturi ce fac posibilă determinarea. Unele truse conţin un termostat în care se introduce cilindrul în care se face determinarea, ce menţine constantă temperatura la o anumită valoare . densimetrele vor indica direct densitatea la 15⁰C, fără a fi nevoie de o corecţie ulterioară. În acest caz densimetrele sunt calibrate special la temperatura de lucru. În lipsa acestor densimetre speciale se procedează la corecţii de temperatură.

c)      Determinarea conţinutul de apă:

Determinarea conţinutului de apă se realizează pe baza reacţiei dintre apă şi hidrura de calciu în urma căreia rezultă degajare e hidrogen gazos. Reacţia are loc într-un vas de reacţie închis etanş şi prevăzut cu un manometru. Presiunea determinată de hidrogen va fi proporţională cu cantitatea de apă existentă în acel moment în ulei.

d)     Determinarea cifrei de bazicitate totală (TBN).

Principiul determinării alcalinităţii uleiului este asemănător cu cel de determinare a apei. Aparatul este asemănător, iar ca reactiv se foloseşte un acid tare care reacţionează cu aditivii bazici din ulei. În urma acestei reacţii rezultă bioxid de carbon, care se degajă. Presiunea determinată prin degajarea CO₂ este direct proporţională cu concentraţia aditivului, exprimată ca TBN.

e)  Determinarea clorurilor.

Pentru determinarea clorurilor din apa de contaminare, proba se tratează cu reactivi de dezemulsionare şi separare a apei la partea inferioară a vasului de reacţie. Vasul de reacţie se introduce într-un alt vas care este umplut cu un material special, absorbant, tratat cu reactivi pentru determinarea clorurilor.

f) determinarea impurităţilor prin metoda unei pete de ulei.

Metoda petei de ulei permite o apreciere a gradului de impurificare a uleiului cu produse de oxidare şi a eficienţei aditivilor dispersaţi. Metoda constă în examinarea aspectului petei pe care o lasă o picătură de ulei pe o hârtie de filtru specială. Examinarea se face după o perioadă de 24 de ore. În acest timp uleiul difuzează prin porii hârtiei de filtru formând o pată caracterizată de următoarele zone concentrice:

-          o zonă centrală care este închisă la culoare şi în care sunt concentrate substanţele insolubile

-          o aureolă care desparte zona centrală de zona de difuziune

-          o zonă exterioară de difuziune

-          o zonă translucidă lăsată de uleiul filtrat.

După intensitatea culorilor zonelor centrală şi exterioară de difuziune se apreciază gradul de contaminare, iar după lăţimea zonei de difuziune se apreciază eficacitatea dispersantului.

g) Proba de eficacitate a combustibililor

Aceasta se realizează prin compararea aspectului unei pete lăsată de combustibilul obţinut prin amestecarea pe o hârtie specială de filtru. Proba se încălzeşte la 65⁰C, se picură pe hârtia de filtru, se usucă hârtia şi se compară pata obţinută cu o pată etalon. Pe măsura formării şi accentuării unei aureole circulare, închisă la culoare, compatibilitatea dintre cele două uleiuri scade.

Analiza uleiurilor în laboratoare specializate au o precizie mai mare şi rezultate mai sigure.

Analiza uleiurilor în laboratoare specializate au o precizie mai mare şi rezultate mai sigure. Semnificaţia rezultatelor analizelor poate fi evaluată numai dacă acestea sunt privite ca un tot unitar şi în raport cu valorile iniţiale ale uleiului proaspăt. În acest fel se poate urmări evoluţia calităţii uleiului. Atunci când rezultatele se află în afara limitelor de normalitate acceptate decizia de a acţiona este a mecanicului şef, cu acordul specialiştilor armatorului.