El sulfonato de calcio y el fenato de calcio son los dos detergentes sobrebasificados más utilizados en los aceites de motor. La diferencia radica en el grupo polar: los sulfonatos fijan la micela a través de un grupo sulfonato (–SO₃), mientras que los fenatos lo hacen a través de los átomos de oxígeno del fenóxido de un alquilfenol sulfurizado y con puente de azufre. Esa diferencia estructural determina el límite máximo del TBN, el comportamiento frente a la oxidación y las aplicaciones naturales de cada uno.
A quién va dirigida esta guía: mezcladores, compradores de aditivos y formuladores que eligen un sistema detergente para aceites de motor diésel de servicio pesado (HDDO), marinos o de gasolina.
¿Cómo se comparan, sobre el papel, el sulfonato de calcio y el fenato de calcio?
En la ficha técnica, el sulfonato de calcio alcanza un índice de base total (TBN) más alto con menos de la mitad de azufre, mientras que el fenato de calcio sacrifica la reserva de base a cambio de la actividad antioxidante del puente de azufre y una viscosidad mucho mayor.
| Propiedad | Sulfonato de calcio de alta basicidad (C300) | Sulfonato de calcio sobrebasificado (C400) | Sulfonato de magnesio sobrebasificado (M400) | Alquilfenato de calcio sulfurizado |
|---|---|---|---|---|
| TBN (mg KOH/g) | 320 | 415 | 420 | 265 |
| Contenido en metales | 12,5 % de Ca | 15,85 % de Ca | 10,0 % de Mg | 9,85 % de Ca |
| Azufre | 1,40 % | 1,45 % | — | 3,15 % |
| Viscosidad a 100 °C (mm²/s) | 45 | 100 | 110 | 250 |
| Posicionamiento TDS | Control equilibrado de óxido y acidez | Reserva de bases máxima por unidad tratada | Reserva de bases con menor contenido en cenizas | Control de depósitos a alta temperatura + propiedad antioxidante |
Qué significa esto para su formulación: alcanzar el TBN objetivo del aceite acabado con un fenato de 265 TBN requiere una dosis de tratamiento mayor que con un sulfonato de 320-415 TBN, y aporta más del doble de azufre, lo que determina cuánto margen de azufre y cenizas sulfatadas queda para el ZDDP y el resto del paquete.
¿Por qué el fenato resiste la oxidación mientras que un sulfonato de alto TBN puede favorecerla?
Los puentes de azufre en un fenato sulfurado eliminan los intermedios de la oxidación, por lo que el detergente actúa también como un antioxidante suave. Los sulfonatos no aportan esa funcionalidad, y su exceso de base carbonatada puede, de hecho, acelerar la oxidación del aceite en condiciones severas.
Los datos de cribado de la era de la secuencia IIID (una prueba de oxidación para motores de gasolina de la década de 1970, retirada hace tiempo; mezclas con un solo aditivo, sin antioxidante) muestran la tendencia: el aceite de prueba sin aditivos se espesó aproximadamente un 1.100 % en 40 horas, el mismo aceite con sulfonato de calcio sobrebasificado, en un ~4.900 %; y con fenato de alquilo de calcio, solo en un ~300 % (Huang Wenxuan, «Lubricant Additives» [Aditivos para lubricantes]). Fíjate en la tendencia, no en las magnitudes.
Nada de esto descarta a los sulfonatos: superan a los fenatos en solubilización y dispersión, protegen contra el óxido —los fenatos contribuyen poco o nada— y son más baratos. Ambas composiciones químicas siguen dejando el control del hollín en manos del dispersante; fíjate en cómo los detergentes y los dispersantes se reparten esa tarea.
Cuando la fórmula de un cliente se basa en una gran proporción de sulfonato sobrebasificado, lo primero que señalamos es el margen de oxidación: añadir un antioxidante sin cenizas o incorporar fenato como codetergente.
From the labNeed this chemistry for a formulation? CheMost supplies the chemistry.Browse all products¿Qué detergente utilizan realmente los aceites para cilindros marinos y el HDDO?
El aceite para cilindros marinos es el bastión de los fenatos: nuestra ficha técnica (TDS) indica una proporción de dosificación del 25-35 % en peso en este caso, donde la lubricación de un solo paso debe neutralizar los ácidos de combustión con alto contenido en azufre y contener los depósitos en la zona de los anillos. El HDDO suele funcionar al revés: una estructura principal de sulfonato de aproximadamente un 2-4 % en peso para un TBN del aceite acabado de 7-10.
El contenido de azufre del combustible determina el objetivo de BN antes que la composición química (antecedentes: boletín de Chevron sobre el número base en aplicaciones marítimas). Las cartas de servicio de MAN abarcan un BN de 15-25 para el aceite de cilindros con combustibles con un contenido de azufre igual o inferior al 0,10 %, hasta un BN de 100-140+ para el HSFO por encima del 0,5 % — y advierten de que, cuando los depósitos en la parte superior de los cilindros aumentan con el VLSFO, el BN puede resultar simplemente demasiado alto: reduzca el caudal de alimentación o baje un grado.
Regla de decisión: parte del contenido de azufre de tu combustible y del objetivo de TBN del aceite final; a continuación, comprueba los cálculos en una calculadora de contribución al TBN antes de preseleccionar los productos químicos. Cuando la reserva de bases máxima por unidad tratada es importante —sistemas marinos de pistón de tronco, gasóleo de alta azufre para uso fuera de carretera—, un concentrado de sulfonato de calcio sobrebasificado de 415 TBN es el potenciador más eficaz.
¿Es realmente necesario elegir entre ellos?
Normalmente no. Los paquetes comerciales de aceites de motor suelen combinar sulfonato y fenato para obtener una detergencia y un poder neutralizante óptimos (Bardasz y Lamb, cap. 19); los sistemas combinados también obtuvieron buenos resultados en un estudio publicado sobre mezclas.
Nuestra opción predeterminada para aplicaciones con HDDO: sulfonato de calcio sobrebasificado como base del TBN, y fenato sulfurizado como codetergente para los depósitos a alta temperatura y el control de la oxidación —no es una cuestión de «o uno u otro»—. Nuestra propia ficha técnica (TDS) del fenato se redacta de la misma manera: como codetergente junto con el sulfonato, no como rival.
Ambas fórmulas —además de las opciones con magnesio y salicilato— forman parte de nuestra gama de detergentes y potenciadores de TBN.
Preguntas frecuentes
¿Es este el mismo sulfonato de calcio que se utiliza en las grasas?
Pertenece a la misma familia química, pero tiene una función diferente. Los sulfonatos de calcio altamente sobrebasificados son el punto de partida para las grasas complejas de sulfonato de calcio, en las que el núcleo de carbonato se convierte en espesante de calcita. Esta guía solo aborda su función como detergente en el aceite de motor.
¿El TBN 400 es un sulfonato o un fenato?
Casi siempre es un sulfonato. Los fenatos sulfurizados comerciales suelen alcanzar un TBN máximo de entre 250 y 300 —nuestro grado es de 265—, mientras que los sulfonatos de calcio y magnesio sobrebasificados alcanzan valores de entre 415 y 420. Una ficha técnica con un TBN de 400 indica una composición química de sulfonato sobrebasificado: C400 o M400.
¿Puedo sustituir el fenato de calcio por sulfonato de calcio en una proporción de uno a uno?
No. Con un TBN de 265 frente a los 320–415 de los sulfonatos de calcio de CheMost, el simple hecho de igualar la reserva de bases ya modifica la dosis de tratamiento, y se pierde la actividad antioxidante del puente de azufre. Es necesario reequilibrar todo el sistema de detergente e inhibidor en lugar de sustituir un componente por otro sin más.
¿Un detergente con un TBN más alto siempre es mejor?
No. El TBN es una especificación a nivel de producto, no una clasificación: la misma composición química se comercializa en varios grados de TBN. Adapta la reserva de bases al contenido de azufre del combustible y al intervalo de cambio de aceite; utilizar más BN del que necesita el combustible se traduce en depósitos, no en protección.
¿Dónde encaja el salicilato de calcio?
Los salicilatos constituyen la tercera vía: potente detergencia a alta temperatura con antioxidación integrada, que a menudo se utiliza en sistemas con un único tensioactivo. Para estrategias de bajo contenido en cenizas o con un único detergente, comience con nuestro alquilsalicilato de calcio.
Acerca de esta guía. Los datos proceden de las propias fichas técnicas de CheMost; las afirmaciones sobre mecanismos y aplicaciones se citan a continuación. Suministramos tanto productos químicos como apoyo en el trabajo de formulación de los clientes, previa solicitud. ¿Está dudando entre una estructura de sulfonato y un codetergente fenato? Solicite las fichas técnicas y las muestras correspondientes.
Referencias y normas del sector
- Bardasz, E. A. y Lamb, G. D., «Additives for Crankcase Lubricant Applications», en Rudnick, L. R. (ed.), Lubricant Additives: Chemistry and Applications, cap. 19.
- Nassar, A. M. et al., «Preparation and evaluation of the mixtures of sulfonate and phenate as lube oil additives», International Journal of Industrial Chemistry 8, 383–395 (2017).
- Chevron Marine Products, Boletín técnico sobre el índice de basicidad, 2020.
- MAN Energy Solutions, Cartas de servicio SL2019-671 y SL2023-737 (orientaciones sobre el número básico del aceite para cilindros).
- Huang Wenxuan, Aditivos para aceites lubricantes / Lubricant Additives — Datos de aumento de la viscosidad de la secuencia IIID.
- ASTM D2896, Método de ensayo estándar para determinar el número básico de productos petrolíferos mediante titulación potenciométrica con ácido perclórico.
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