Motores Diesel. Clasificación de los Aceites I

La vida útil de los motores depende, en gran parte de los combustibles y los aceites que utilicemos.

Sabemos que los aceites, básicamente reducen la fricción y el desgaste entre las partes en movimiento.
El desarrollo de nuevos motores está cambiando constantemente, lo cual hace que los lubricantes deban de ser formulados para funcionar bajo nuevas condiciones de trabajo. En la actualidad, los equipos y las máquinas requieren lubricantes más sofisticados y la selección del aceite a utilizar es crítica para la vida útil del motor.

El aceite principalmente debe de cumplir con las siguientes demandas:

Lubricación: supone interponer una capa de aceite entre las superficies metálicas móviles, para reducir el rozamiento, minimizar el desgaste entre ambas y disminuir el consumo de energía, economizando combustible.

Refrigeración: en su proceso de circulación por el interior del motor, permite mantener estables las temperaturas, junto con el agua o aire del circuito de refrigeración.

Estanqueidad: evita que durante el proceso de compresión de la mezcla de aire - combustible, se produzcan fugas en la cámara de combustión. En el tiempo de explosión, debe mantenerse la estanqueidad para evitar que los residuos pasen al cárter. Sella el espacio entre el pistón y el cilindro, respetando la lógica holgura y facilitando su movimiento.

Limpieza: gracias a su función dispersante - detergente, y al mantener en circulación las partículas contaminantes que se producen a causa de los residuos de la combustión y otros contaminantes (agua, etc.), hace que la suciedad que se podría adherir a las partes metálicas del motor formando lodos -en el cárter-, barnices -en los pistones-, o bien, provocando obstrucciones en los conductos, vaya al filtro o bien, sea eliminada junto con el aceite usado, en el momento del cambio de éste.

Protección de la corrosión: de la oxidación, de la herrumbre y de los ácidos causados por la combustión.

Cómo elegir el aceite correcto para nuestro motor

Siempre deberemos seguir las recomendaciones del fabricante del motor para la selección del aceite a utilizar, ya que los diferentes motores exigen distintas calidades de aceite. Cada motor tiene, de acuerdo con su diseño y condiciones de operación, necesidades específicas que el lubricante debe satisfacer. Se puede entonces clasificar a los aceites según su capacidad para desempeñarse frente a determinadas exigencias.

Hoy en día existe un grupo complejo de rangos, clasificaciones, grados, etc. alrededor de los aceites, pero debemos tener en cuenta dos características importantes en la decisión: Viscosidad y Calidad.

Distintas organizaciones cooperan para proveer estándares y sistemas de clasificación para que el funcionamiento del aceite de los motores pueda ser probado y clasificado. Varios fabricantes de motores también proveen sus propias especificaciones.

En el momento de seleccionar un lubricante para motor hay tres clasificaciones fundamentales a tener en cuenta: por viscosidad: SAE (Society of Automotive Engineers) y por Calidad (servicio): API (American Petroleum Institute) y ACEA (European Automobile Manufacturers Association).

Clasificación SAE

En esta clasificación no interviene ninguna consideración de calidad, composición química o aditivación, sino que se basa exclusivamente en la viscosidad y permite establecer con claridad y sencillez la viscosidad de los aceites, representando cada número SAE un rango de viscosidad expresada en cSt (centi-Stokes) y medida a 100ºC, y también a bajas temperaturas (por debajo de 0ºC) para los grados W (winter).

Clasificación API

API es una organización técnica y comercial que representa a los elaboradores de productos de petróleo en los E.E.U.U.

A través de su asociación con la SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices) y ASTM (American Society for Testing of Materials), han desarrollado un sistema para seleccionar y recomendar aceites para motor basado en las condiciones de servicio.

Los rangos de servicio API definen la calidad mínima que debe de tener el aceite.

Los rangos que comienzan con la letra C (Compression) son para motores que trabajan con diesel, mientras que los rangos que comienzan con la letra S (Spark) son para motores que trabajan con gasolina.

La segunda letra indica la actualización de los rangos, el rango “CH” es más actualizado que el “CG”, el rango “SJ” es más actualizado que el “SH”, etc.

Símbolo de Servicio de API
La parte superior describe el nivel de desempeño del aceite
La parte central describe la viscosidad del aceite
La parte inferior nos dice si el aceite ha demostrado tener propiedades de conservación de energía

Clasificación ACEA:

En 1990 el CCMC (Comité de Constructores de Automóviles del Mercado Común) fue disuelto y en su reemplazo se estableció ACEA (ASOCIACIÓN DE CONSTRUCTORES EUROPEOS DE AUTOMÓVILES), cuyos miembros son todos los fabricantes de vehículos de Europa. En colaboración con otras instituciones, desarrolló un sistema de gerenciamiento de la calidad, que requiere que todos los lubricantes que declaren cumplir la Clasificación ACEA, sean elaborados en
plantas que posean un sistema auditable de calidad.

Los ensayos de ACEA reflejan los requerimientos del lubricante para mejorar:
- Protección contra el desgaste.
- Limpieza del motor.
- Resistencia a la oxidación.
- Resistencia al aumento de la viscosidad (debido al espesamiento por hollín).

Las normas ACEA también incluyen requerimientos muy estrictos acerca de:
- Estabilidad de Corte. (Resistencia del aceite ante altos esfuerzos mecánicos).
- Viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte.
- Compatibilidad con los Elastómeros.
- Tendencia a la formación de Espuma.

Motores Diesel. Por Qué y Con Qué debemos refrigerarlo.

Debemos pensar que un motor no necesita solamente aceite para su normal funcionamiento; tan importante como éste, es el refrigerante, que permite mantener la temperatura adecuada en su operación.

Para que un motor de combustión interna pueda alcanzar los límites de trabajo previstos, tenemos que pensar en el enfriamiento y más específicamente en mantener la temperatura del mismo en las condiciones de diseño de forma constante en el tiempo.

El sistema de enfriamiento de un motor diesel debe ser capaz de remover de manera continua aproximadamente el 30% del calor generado por la combustión de su combustible sin recalentarse. Recordemos que en un motor diesel solamente entre el 35 % y el 40% de la energía producida por el combustible se transforma en potencia.

El resto de la energía generada por el combustible, vale decir, casi dos tercios, se elimina del motor a través de los gases de escape, de la radiación y por el sistema de refrigeración.
Si se presentan fallas en el sistema de refrigeración, probablemente se producirán incrementos de temperatura considerables en el interior del motor, lo que podría causar severos daños irreversibles.

Sabemos que la temperatura en el interior de la cámara de combustión puede llegar a 900/1000°C; las cabezas de las válvulas de escape pueden llegar a ponerse al rojo y, si bajo estas condiciones suspendemos el flujo de enfriamiento, en muy poco tiempo podemos llegar a fundir los metales más cercanos a la cámara de combustión.
El efecto de sobrecalentamiento en el motor genera fallas como picaduras por corrosión, cavitación, erosión, agrietamiento de culatas, agarre de aros en los pistones.

También, sobre el aceite de lubricación puede generar una aceleración en la velocidad de oxidación del aceite lubricante, provocando de esta manera una deficiente lubricación, formación de depósitos carbonosos y desgaste metálico con todas las consecuencias que esto significa.

Cualquier incremento de temperatura por encima del valor de diseño, provocará una disminución de la viscosidad de la película de lubricante sobre las paredes del cilindro, provocando el roce de metales con el consiguiente desgaste de las piezas. Este daño es de tipo irreversible, ya que si de manera inmediata mejoráramos el enfriamiento, el desgaste producido, ya no se podrá solucionar.

Hasta aquí hablamos de por qué debemos refrigerar, pero ¿con qué refrigerar?

El sistema de enfriamiento del motor se debe llenar con un refrigerante que brinde protección contra corrosión, erosión y picaduras en las camisas de cilindros, y que no se congele en temperaturas frías.

Los refrigerantes de motor diesel contienen en general una combinación de agua de buena calidad, glicol etilénico (anticongelante) y aditivos inhibidores de la corrosión.

¿Por qué No usar solamente agua?

Es importante nunca usar exclusivamente agua como refrigerante, ya que ésta es corrosiva a las temperaturas de operación del motor.

Se usa agua en la mezcla de refrigerante porque es el agente de disipación de calor más eficiente, más conocido y más accesible en todo el mundo. Sin embargo, cada fuente de agua tiene diferentes niveles de contaminantes. A la temperatura de operación de los motores diesel modernos, estos contaminantes forman ácidos o escamilla que pueden reducir la vida útil del sistema de enfriamiento.

El agua debe cumplir con los niveles establecidos en cuanto a:
contenido de cloruros.
contenido de sulfatos.
dureza total.
cantidad total de sólidos.
nivel de pH.

¿Por qué usar glicol etilénico?

El Etilén-Glicol es un líquido soluble en agua, extiende la temperatura de congelación y ebullición al diluirse con agua, reduce la dureza del agua por volumen en proporción al porcentaje de la mezcla, lubrica partes metálicas y no-metálicas.

Una mezcla de 50% de glicol etilénico, que tiene un calor específico de 0,880, y de 50% de agua, aumentará la temperatura de ebullición atmosférica de la mezcla a aproximadamente 107ºC.
Tendremos que ser muy cuidadosos que el Glicol NO entre en el aceite del motor diesel a consecuencia de sellos defectuosos, daño en las juntas, grietas en el cilindro, daño por corrosión y cavitación.

Está comprobado que la contaminación del aceite por glicol:

Incrementa sustancialmente la viscosidad del aceite, lo que perjudica la lubricación y el enfriamiento del aceite.

Se oxida y forma ácidos corrosivos, que causan una caída rápida en la alcalinidad del aceite (número básico), dando por resultado un ambiente corrosivo desprotegido y la oxidación del aceite base.

Reacciona con aditivos antidesgaste en el aceite de motor causando precipitación, formando productos de reacción y obstrucción en los filtros de aceite.

Muy poca cantidad de refrigerante con glicol en el aceite de un motor diesel produce la coagulación del hollín y generar lodos, depósitos, restricción del flujo de aceite y obstrucción del filtro.

¿Por qué usar Aditivos Inhibidores de Corrosión?

El uso de aditivos en el refrigerante reduce la corrosión, erosión y picaduras. Esto lo hacen reduciendo la cantidad de burbujas de vapor en el refrigerante y forman una película protectora en la superficie de las camisas de cilindros. La concentración de aditivos del refrigerante disminuye gradualmente durante el funcionamiento del motor, y es necesario restituirlos.


Prestémosle mucha atención al circuito de refrigeración

Aumentar los Intervalos entre Cambios de Aceite

Cuando por conducción o mantenimiento nos encontramos ante máquinas o motores y leemos los manuales, a uno de los datos que prestamos atención es a los intervalos entre cambio de aceite predeterminados por los fabricantes, que en general están diseñados para proporcionar la máxima protección bajo una amplia variedad de condiciones.

Aunque la mayoría de las personas siguen esos lineamientos existe una creciente tendencia a aumentar los intervalos entre cambio de aceite más allá de las recomendaciones de los fabricantes; sin embargo, los Intervalos de Cambio de Aceite Extendido no son para todos.

Existen riesgos que debemos entender completamente y se deben tener en cuenta los factores claves que afectan antes de tomar una decisión. Los ahorros en costo en el corto plazo deben ser balanceados contra el desempeño y confiabilidad de la máquina o motor.

El asegurarse que el aceite utilizado cumple los requerimientos establecidos para la máquina o el motor y entender los factores que lo afectan adversamente, como el Calor, el Frío, la Marcha en Vacío o los Contaminantes en el Aire, son el primer paso antes de aumentar su intervalo de cambio de aceite.

El calor excesivo puede romper el aceite y formar depósitos en el motor afectando adversamente su vida. El frío severo limitará la habilidad del aceite del motor para lubricar en el arranque y pudiera adicionar humedad y combustible sin quemar al aceite. Los períodos prolongados de marcha en vacío pueden resultar en mayores cantidades de combustible no quemado que entra al aceite del motor produciendo la dilución del aceite y una inadecuada lubricación.

Las condiciones de polvo extremas pueden poner a prueba aún a los mejores sistemas de filtración de aire agregando contaminantes finos al aceite y sobrecargando así el paquete de aditivos que los mantiene en suspensión.

En el caso de motores nuevos limpios y con emisiones reducidas los hace excelentes candidatos para aumentar los intervalos entre cambios de aceite, pero a medida que los aros de los pistones y las guías de las válvulas se desgastan, los subproductos de la combustión se incrementan.
Esos subproductos de la combustión terminan acelerando el agotamiento de aditivos y crean depósitos perjudiciales en las superficies internas del motor haciéndolos menos apto para los beneficios de un aumento de tiempo entre cambios de aceite.

El lubricante es un elemento de vital importancia en la maquinaria y realiza funciones de protección y transmisión de fuerza y es a menudo denominado como la sangre del motor. La analogía no es hecha simplemente debido a que el aceite circula a través del motor, sino porque lleva a cabo funciones críticas necesarias para mantener el desempeño del motor y maximizar su vida útil, pero es además una fuente de información.

El lubricante transporta y contiene las más importantes causas de fallo de la maquinaria y mediante el análisis de aceites podemos determinarlas y además establecer las medidas para su control. Además, el análisis de aceites nos permite determinar los fallos en la etapa temprana.

Para determinar el período de tiempo adecuado se debe implementar un programa de análisis de aceite y desarrollar un historial de cada equipo, lo que permitirá establecer el tiempo de vida del aceite. Los indicadores primarios serán el Silicón (suciedad), Viscosidad (fortaleza de la película de aceite), Hollín (subproducto de la combustión) y Número Base Total (TBN).

Si el análisis del aceite indica que puede aumentarse el intervalo del cambio de aceite tendremos que pensar también en las otras partes del circuito, como los filtros.

Los filtros de aceite remueven contaminantes del aceite antes que generen desgaste en las superficies de la máquina o motor. La tendencia de aumentar los períodos entre cambios de aceite, ha puesto a los materiales utilizados en la fabricación de los filtros en el límite.

Los adhesivos, el medio filtrante y aún el acero utilizado en la construcción del filtro necesitan ser diseñados para cumplir el período de tiempo adicional que se espera tenga durante el servicio.

Considerando todos los factores que afectan al aceite de las maquinarias o motores es fácil ver por qué los fabricantes han sido tradicionalmente conservadores al fijar los intervalos de cambio de aceite.

Si pensamos que el equipo a nuestro cargo es candidato a un programa de extensión de tiempo entre cambios de aceite, deberemos chequear los informes del fabricante de la máquina o motor, de los filtros y del aceite, implementar un programa de análisis de aceite y más que nada entender los riesgos potenciales involucrados.

Si no está bien implementado, los ahorros de costo en el corto plazo son eliminados por el tiempo muerto y costosas reparaciones.

Aire comprimido: Contaminantes y Cómo afectan al funcionamiento de las Máquinas.

Muchas veces nos pasa que prestamos poca atención a los circuitos de Aire Comprimido.

Generalmente, siendo tan importante como podría ser el arranque de los motores principales o motores auxiliares a bordo de los barcos, es este circuito el último en recibir un mantenimiento preventivo, por lo que se llega siempre a un mantenimiento correctivo, luego de la aparición de fugas, problemas de filtro tapado y demás síntomas.

Algunos de los principales contaminantes se encuentran de forma natural suspendidos en el aire, antes de comprimirlo. Estos pueden ser vapor de agua y partículas sólidas (polvo, arena, hollín y cristales de diferentes sales).

Los contaminantes del aire comprimido tales como la humedad, aceites y polvos son los principales agresores de los componentes de los circuitos neumáticos; atacan directamente a todos los elementos que los constituyen impidiendo la correcta estanqueidad, el libre deslizamiento de sus partes o problemas de filtro tapado con partículas extrañas.

Una vez que se tiene la contaminación en el aire comprimido debe de eliminarse, ya que de otra manera ésta avanzará destruyendo todo lo que encuentra. Como cualquier problema es más fácil y económico su prevención que su corrección, sin embargo, no existe un receta mágica de aplicación general, sino por el contrario, es necesario dar una solución específica para las características de cada caso.

La contaminación se adquiere en el mismo momento en que se genera el aire comprimido y en sus primeras etapas puede parecer un simple malestar, sin embargo, si no se corrige, con el tiempo tiende a extenderse atacando todos los componentes neumáticos de la Sala de Máquinas.

¿Qué contaminantes se encuentran en el aire comprimido y causan tantos trastornos a nuestro circuito neumático y por consiguiente a nuestras máquinas?
· 140 millones de partículas en cada m3
· 23 gramos de agua por m3 (a 25ºC)
· Agentes abrasivos tales como los aceites usados en la compresión del aire.

La pureza del aire comprimido referida a la humedad y a la suciedad por partículas sólidas contenidas en el aire está influenciada por:
La calidad del aire de aspiración
Filtro de aspiración
Tipo de compresor utilizado
Mantenimiento del compresor
Separador de partículas sólidas contenidas
Refrigerador posterior
Sistemas de distribución de aire (tubería, disposición, etc.)

Todo el aire aspirado por el compresor contiene una cantidad de agua en forma de vapor que depende de la temperatura y humedad relativa del ambiente.
Prácticamente todos los compresores, algunos más que otros, añaden partículas de desgaste y aceite de su propio cuerpo al flujo de aire, esto por su propio funcionamiento y diseño. Por otra parte, el proceso de compresión incrementa la concentración de contaminantes.

Las partículas sólidas en los sistemas de aire comprimido, varían en naturaleza desde partículas de polvo y de humos hasta partículas de herrumbre, de polvo de metal, etc. Tales contaminantes con el paso del tiempo pueden bloquear, debido a su tamaño, orificios de herramientas e instrumentos.

Los filtros de aspiración eliminan aproximadamente un 96 a 99% del polvo y suciedad que contiene el aire, pero sólo eliminan un 25% del número total de partículas suspendidas. Cuando estos filtros de aspiración se encuentran en condiciones precarias de mantenimiento, los porcentajes disminuyen.

El aire comprimido tiene una amplia gama de aplicaciones a bordo, cuyos requerimientos de calidad de aire varía de unas a otras. Por ejemplo, los sistemas de instrumentación y control necesitan aire relativamente a baja presión, exento de agua, aceite y partículas extrañas.
Los elementos de trabajo, en cambio, requieren aire a más alta presión, limpio, con escasa humedad y que contenga un lubricante.

Sabiendo cuáles son los principales contaminantes y teniendo en cuenta las recomendaciones de cómo eliminarlos estaremos en condiciones de mejorar la calidad del aire comprimido utilizado.