Los lubricantes para un nuevo mundo de energías alternativas

La generación eólica, el hidrógeno, la biomasa, los biocombustibles, los autos eléctricos e híbridos plantean un desafío para las nuevas generaciones de aceites.

El futuro de los lubricantes está directamente ligado al futuro energético del planeta. Existe en la actualidad una puja entre nuevas tecnologías que compiten por un lugar en el futuro marco energético, rápidamente podemos mencionar la generación eólica, el hidrógeno, la biomasa, los biocombustibles, los autos eléctricos e híbridos. Cada una de estas tecnologías junto con muchas otras marcarán el ritmo de los nuevos desarrollos en lubricantes, en algunos casos acelerando la formulación de nuevos productos y aumentando el volumen del mercado, y en otros ralentizando los mismos aspectos.

Acuerdos y regulaciones

Diversas acciones y políticas por parte de los gobiernos y privados buscan limitar las emisiones contaminantes, tales como el CO2, con el objeto de acotar los efectos del calentamiento global. El acuerdo de París firmado en 2015, precisa un límite máximo de 2°C por sobre los niveles preindustriales, y busca como objetivo un aumento de 1,5°C. Las proyecciones actuales afirman que no se cumplirá con dichos límites, sin embargo los esfuerzos tecnológicos siguen creciendo con este objetivo. Localmente se ha impulsado desde el año 2016 la incorporación de normas Euro V para las nuevas unidades vendidas para transporte de pasajeros y cargas. Esta normativa largamente demorada permite reducir fuertemente las emisiones por unidad circulante. Por otro lado comenzarán a rodar a modo de prueba los primeros colectivos eléctricos en la Ciudad de Buenos Aires, con miras a escalarlo dentro del Plan de Movilidad Limpia a 2035. Es claro que la velocidad de estos cambios será diferente en cada país, pero a largo plazo se buscará una convergencia a las tecnologías limpias más adecuadas según cada geografía.

Biocombustibles

Los biocombustibles son una realidad hace varios años, aunque vale mencionar que los cortes han ido aumentando. Actualmente en Argentina el gasoil cuenta con un corte al 10% de biodiesel, y las naftas 12% de etanol. El biodiesel se produce normalmente a partir de la soja, mientras que el etanol se produce normalmente del maíz o de la caña de azúcar. Brasil por ejemplo impulsó con mucho éxito el etanol de caña desde la década de 1970 tras la crisis del petróleo.
Los lubricantes que funcionan en motores diesel pesados quemando altas mezclas de biodiesel, deben lidiar con las constantes diluciones de biocombustible en el cárter. El biodiesel tiene una mayor tendencia a permanecer en el cárter sin evaporarse, y bajando la viscosidad del aceite. Por otro lado se oxida más rápidamente, impulsando la oxidación del aceite de motor. El etanol suele presentar menores problemas en altas mezclas, pero aun así debe asegurarse la compatibilidad con materiales de sellos y componentes en general (autos flex). Normas de aceite API SN contemplan mezclas de etanol de hasta 85% (E85).

Euro V

Los vehículos diesel pesados Euro V son también una realidad del mercado. La lubricación se ve afectada por los sistemas de postratamiento de gases de escape, especialmente el DPF o filtro diesel de partículas. El residuo que queda de la combustión del aceite, puntualmente de los aditivos del aceite, no debe contaminar los catalizadores ni tapar el DPF. De ahí sale el concepto de aceites bajos en cenizas sulfatadas, fósforo y azúfre (low-saps), o simplemente bajos en cenizas. Un ejemplo es el Rimula R6 LM 10W-40, la especificación que suele ir asociada a estos aceites es API CJ-4. El mismo concepto existe en lubricantes de motores livianos, con normas como ACEA C3.
Otro sistema de control de emisiones es la recirculación de gases de escape (EGR). Como su nombre lo indica, gas quemado es enfriado y reintroducido en cámara de combustión, con el objetivo de bajar la temperatura de la cámara y reducir la formación de NOx. Si bien reduce el rendimiento de motor, las emisiones bajan. El gas quemado y con residuos de combustión aumenta la carga sobre el aceite pudiendo aumentar la oxidación y consumiendo mayor reserva alcalina o TBN, es decir consumiendo la capacidad de neutralizar ácidos del aceite.

Autos eléctricos

El desafío actual para los aceites de motor es grande, dado que se ha llevado la eficiencia de los diseños a niveles muy altos. El downsizing reduce el tamaño de los motores sin sacrificar potencia, por medio de turbocompresores, sistemas start-stop que suman carga al lubricante con un marcado aumento de arranques, y la inyección directa de combustible que presenta fenómenos como la preignición de baja velocidad (LSPI) que debe ser tenida en cuenta al formular aceites. Esto resulta en mayores temperaturas de trabajo, y mayores potencias por cilindro.
Vehículos híbridos suman a estos complejos motores de combustión interna, un motor eléctrico que se complementa dependiendo de las condiciones de manejo, por ejemplo urbanas.
La movilidad completamente eléctrica por otra parte, plantea autos sin aceites de motor, sólo con requerimientos de grasas que lubrican los motores eléctricos. El desafío de lubricación en este caso se lleva una etapa más atrás, es decir a la central eléctrica que provee dicha energía para la carga de las baterías del auto.

Turbinas eólicas

La generación eólica presenta grandes desafíos de lubricación. Se busca en este segmento que la relubricación sea lo más larga posible, dada la dificultad y el costo que implican los cambios de aceite en cada una de las torres. Las grasas para los mecanismos de giro de los álaves, los aceites para las cajas reductoras y los generadores son productos sintéticos de última tecnología y máxima duración. El ambiente marino junto a otras condiciones de operación pueden aumentar la carga sobre los lubricantes.

Migración al gas

El gas es un combustible fósil considerablemente más limpio que el carbón y el crudo, con lo cual perfila un crecimiento mayor en los próximos años. Crecerá su uso en la industria y en la generación eléctrica, pero también se evalúa como combustible para vehículos livianos y de transporte pesado. En Argentina el GNC existe hace ya mucho años, pero en algunos otros países es una novedad. No solo se evalúa el GNC, sino el GLP o gas licuado de petróleo.
Los lubricantes actuales de motor Shell Helix son aptos para quemar gas en motores livianos, y hoy no existen normas especiales para motores livianos a gas. Es posible que en un futuro se vean nuevas formulaciones especialmente dedicadas, tal como ya existen en la industria para motores a gas natural pesados (aceites Shell Mysella). El gas al tener una combustión más limpia, requiere menor aditivación para reducir la formación de cenizas en cámara de combustión. Estas cenizas en exceso pueden operar como bujías y producir detonaciones.

Conclusión

El futuro energético presenta grandes interrogantes en cuanto tecnologías para un futuro más limpio, y especialmente en cuanto a los plazos en los que se implementarán. Cada escenario abre interesantes opciones y desafíos para los lubricantes del futuro. Para un panorama mucho más amplio recomiendo ver en la web de Shell Global los “Escenarios Energéticos Shell en 2050”.

Por Bernardo Seguí
Asesor Técnico – Shell Lubricantes

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