jueves, 9 de julio de 2009

Motores Diesel. El desarrollo de las normas API para aceites de motores.

La calidad de los aceites para la lubricación de los motores diesel fue en aumento en relación con el desarrollo de los mismos.
Hoy, los aceites de última generación proveen la máxima protección para los motores diesel y llevan la clasificación CI-4 en la donut autorizada por API (American Petroleum Institute).

En total la categoría CI-4 incluye oficialmente 8 pruebas en motores y 7 en bancos de prueba. Dentro de las pruebas nuevas son pruebas de compatibilidad con los retenes y bombeabilidad en temperaturas bajas con un contenido de 5% de hollín.

El desarrollo de las clasificaciones API para mejorar el nivel de protección del aceite para diesel tienen en cuenta las indicaciones de los fabricantes de motores y las normas internacionales de contaminación del ambiente.

En forma cronológica las normas fueron variando de API CD hasta API CI-4.

En las CD existía una sola prueba en motores para ver los depósitos en los pistones y corrosión de cojinetes.

A partir de 1988 empezaron a controlar emisiones de contaminantes por el escape y, para reducir las emisiones, se atrasó la inyección de combustible a los cilindros. Esto que resolvía el problema del medio ambiente, dentro del motor aumenta el área del cilindro expuesto al hollín, aumentando la cantidad de hollín que llega al aceite.

Uno de los contaminantes más dañinos para el medio ambiente fue la quema de aceite de motor. La clasificación CE incluía pruebas de consumo de aceite con límites del mismo. Para pasar estos límites se tenía que mejorar la calidad y usar aceites multigrados, lo cual bajó el consumo de aceite 30% y básicamente acabó con el uso de aceites monogrados.

En las CF la prueba de depósitos en los pistones fue reducida a 120 horas y nuevos límites establecidos.

Cuando los fabricantes de motores empezaron a utilizar inyección directa para bajar el consumo de diesel, y además se modificaron las reglamentaciones internacionales, reduciendo aun más las emisiones de gases de escape a la atmósfera, API introdujo la CF-4.

La CG-4 se introduce debido a que los cambios producidos en el diseño de los motores para reducir las emisiones habían causado problemas en el tren de válvulas, los cojinetes y otras piezas por el exceso de hollín creado.

Al mismo tiempo se aumentó la velocidad de circulación del aceite para presurizar los inyectores, independiente de la velocidad del motor. Esto resultó en una circulación de 7 veces por minuto del total del volumen de aceite del cárter en algunos motores.
Para evitar problemas de espuma se tenía que mejorar el control de espuma en el aceite, necesitando nuevas pruebas para espuma, desgaste de tren de válvulas en 5% de hollín, control de viscosidad con 5% de hollín, y depósitos en pistones de aluminio.

El por qué de la CH-4. Con el atraso de la inyección, el uso del aro superior más cerca de la cima del pistón para dejar menos espacio donde crear residuos (esto arrastra más residuos al aceite), el aumento de la potencia de los motores (se aumenta el tiempo de inyección, aumentando el nivel de hollín producido), se produce un aumento del hollín y, si el aceite no puede dispersarlo, aumenta el desgaste del tren de válvulas y los inyectores, se taponan los filtros, se aumenta el desgaste de cojinetes y se forma lodo en las tapas de válvulas, el motor y el cárter.

Para calificar aceites que cuiden estos aspectos, se desarrollaron nuevas pruebas que se tenían que pasar después de las CG-4.

CUMMINS M11: De alto hollín para el desgaste de tren de válvulas, taponamiento de filtros y lodos. El aceite tiene que evitar el espesado y el taponamiento del filtro para que circule con la velocidad necesaria para lubricar las piezas y no abrir la válvula de alivio de presión (que dejaría circular aceite sucio).

MACK T-9: Para desgaste de anillos, camisas y cojinetes.

MACK T-8E: Para control de viscosidad con 4.8% de hollín. La prueba para controlar el aumento de viscosidad con el hollín, tomando en cuenta 50% de la pérdida de viscosidad en la prueba de inyectores BOSCH por rotura de polímeros utilizados para mejorar el índice de viscosidad.

CATERPILLAR® 1P: Para depósitos en pistones de acero y consumo de aceite.

BOSCH: Prueba para la estabilidad contra rotura de viscosidad.

NOACK: Prueba de volatilidad.

Se bajó el límite permitido de espuma en la prueba INTERNATIONAL HEUI 7.3 LITER de 10% en el CG-4 a 8%. Por continuar algunos problemas de espuma en motores con alta velocidad de circulación del aceite.

Unos meses después de la aprobación de la clasificación CH-4, los gobiernos decidieron reducir más las emisiones permitidas y los fabricantes de motores tuvieron que cambiar nuevamente sus diseños atrasando más la inyección del combustible y aumentando, por lo tanto, más el nivel de hollín.

Para reducir el nivel de NOx, desarrollaron un sistema de enfriamiento y recirculación de gas al cilindro. Para hacer esto tienen que compensar con mayores presiones del turbo.

El escape enfría pasando su calor al refrigerante, que a su vez lo pasa al aceite.
La introducción del escape al cilindro aumenta el nivel de ácido que entra al aceite. Esto requiere mejores aditivos para evitar corrosión en los anillos, las camisas, los cojinetes y los bastones de las válvulas. Esto es más importante en climas fríos donde hay más condensación y menos evaporación.

Además, la recirculación de gases aumenta el tiempo que el aceite está en las paredes de los cilindros cuando está con NOx durante los ciclos de entrada y compresión.
En los casos anteriores, los aceites con la clasificación CI-4 son componentes esenciales para mantener la durabilidad de motores a diesel utilizando sistemas de recirculación de gases enfriados.


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