Impactos Ambientales

uso de combustible fuera de la Norma ISO 4406

El combustible es un componente crítico en numerosos sectores industriales, incluyendo el transporte y la generación de energía. La calidad del combustible es fundamental no solo para el rendimiento óptimo de los equipos, sino también para minimizar su impacto ambiental. La norma ISO 4406 establece la cantidad de partículas contaminantes presentes en el fluido con la que los fabricantes de motores establecen sus límites máximos y óptimos que debe cumplir el combustible para que sus equipos entreguen su mayor desempeño. Sin embargo, el uso de combustible que no cumple con esta norma puede tener consecuencias significativas para el medio ambiente.

1

Emisiones Contaminantes

2

Daños a la Biodiversidad

3

Impacto en la Salud Humana

4

Aumento de Residuos y Desperdicio

1

EMISIONES
CONTAMINANTES

El combustible que no cumple con los estándares de la norma ISO 4406 puede contener niveles elevados de impurezas, lo que a su vez genera la emisión de diversos gases y partículas. Entre estos gases, se encuentran el dióxido de carbono (CO₂), que es un gas natural no contaminante en términos absolutos, y el monóxido de carbono (CO), que es un gas altamente contaminante. Además, las partículas de materia (PM), junto con otros contaminantes, contribuyen al desbalance de CO₂ en la atmósfera, lo que puede agravar el calentamiento global y el efecto invernadero.

Reducir los niveles de impurezas en los combustibles, como el agua y las partículas en suspensión (reflejadas en la clasificación ISO), ayuda a disminuir las emisiones nocivas. Esta mejora no solo reduce la concentración de CO₂, sino también otros gases contaminantes, como el dióxido de azufre (SO₂) y los óxidos de nitrógeno (NOx). La disminución de estos contaminantes es fundamental para mitigar fenómenos secundarios como la lluvia ácida y el calentamiento global, que afectan negativamente la calidad del aire, la salud pública y el clima.

En un estudio llevado a cabo por el Dr. Edwin Ramírez, investigador del Instituto Nacional de Aprendizaje (INA) de Costa Rica, se evaluaron cuatro motores de camiones en diferentes momentos. El objetivo fue comparar los niveles de contaminación emitida al medio ambiente cuando se utilizaba combustible con niveles de impurezas superiores al máximo recomendado por los fabricantes de motores, frente al uso de combustible dentro del rango óptimo especificado. Los resultados obtenidos revelaron importantes diferencias en los niveles de emisión.

2

DAÑOS A LA
BIODIVERSIDAD

Las emisiones de contaminantes provenientes del uso de combustible de baja calidad pueden tener efectos adversos en los ecosistemas naturales, afectando la salud de la flora y fauna local.

Los contaminantes pueden acumularse en suelos y cuerpos de agua, comprometiendo la biodiversidad y la salud de los ecosistemas acuáticos y terrestres.

3

IMPACTO EN LA
SALUD HUMANA

La exposición a los contaminantes emitidos por el uso de combustible no conforme con las tolerancias recomendadas por los fabricantes de motores basadas en norma ISO 4406 puede tener graves consecuencias para la salud humana.

Las partículas finas y los compuestos químicos nocivos presentes en estas emisiones pueden causar problemas respiratorios, cardiovasculares y otros efectos adversos para la salud, especialmente en poblaciones vulnerables como niños, ancianos y personas con enfermedades respiratorias.

4

Aumento de
RESIDUOS Y DESPERDICIO

El combustible fuera de especificación puede generar mayores cantidades de residuos durante su procesamiento y combustión.

Esto no solo aumenta la necesidad de tratamiento y disposición de residuos, sino que también contribuye a la generación de desperdicios que pueden contaminar el medio ambiente si no se manejan adecuadamente.

Conclusión

El uso de combustible que no cumple con el nivel de limpieza recomendado por los fabricantes dentro de la norma ISO 4406 tiene múltiples impactos ambientales adversos, que van desde la contaminación del aire y el agua hasta la afectación de la salud humana y la biodiversidad. Es fundamental que los OEMs, las autoridades reguladoras y los usuarios finales trabajen en conjunto para garantizar el cumplimiento de los estándares de calidad del combustible, promoviendo así un desarrollo sostenible y la protección del medio ambiente para las generaciones futuras.

Impactos Negativos del Agua Libre y Emulsionada en el Diésel

El diésel es uno de los combustibles más utilizados en la industria automotriz, la generación de energía y otros sectores. Sin embargo, la presencia de agua libre y emulsionada en el diésel puede tener consecuencias significativas en el rendimiento del combustible, los sistemas de inyección, los motores y las emisiones. A continuación, exploraremos los impactos negativos de la presencia de agua en el diésel, así como las investigaciones realizadas por empresas especializadas en este ámbito.

 Según un estudio de NORIA CORPORATE titulado «Los cuatro estados del agua en el aceite», el agua es un contaminante destructivo que afecta tanto al aceite como a las máquinas y sistemas.

Históricamente, se consideraba que el aceite contaminado con agua tenía dos estados: agua disuelta (unida molecularmente al aceite) y agua libre (no unida). En los últimos 30 años, se ha añadido un tercer estado: el agua emulsionada, que se mantiene en microglóbulos dentro del aceite, sin separarse fácilmente debido a la polaridad y la interacción entre el aceite, el agua y los aditivos. Estos microglóbulos aumentan la turbidez y la viscosidad del aceite. Además, el agua puede emulsionarse por condensación coloidal o por agitación mecánica, lo que aumenta la superficie de contacto entre agua y aceite, atrapando el agua dentro del aceite. Esta agua emulsionada puede contribuir a problemas de rendimiento de los motores diesel ya que los combustibles emulsionados con agua tienen un contenido energético inferior al del diésel número 2. Los clientes deben esperar una reducción de potencia de al menos el 15 % y un aumento en el consumo de combustible del 15 % al usar combustibles emulsionados con agua. Debido al menor contenido energético de los combustibles diésel emulsionados con agua, los motores que funcionan con estos combustibles pueden requerir ajustes en el gobernador de ralentí para evitar que el motor se detenga, esto lo menciona CUMMINS en uno de sus boletines.

En un cuarto estado, el agua puede invertir su relación con el aceite, convirtiéndose en la fase continua y el aceite en la fase discontinua. Este fenómeno ocurre cuando hay más agua que aceite, como en algunos fluidos hidráulicos resistentes al fuego. La presencia de agua emulsionada en aceite puede ser especialmente destructiva debido a su capacidad para dañar físicamente y químicamente el aceite y las máquinas. Es crucial detectar y eliminar el agua rápidamente, ya que su presencia puede causar daño a largo plazo.

IMPACTOS

IMPACTOS EN EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE

IMPACTOS EN
EL MOTOR

Formación de microorganismos

Impacto en las Emisiones

IMPACTOS EN EL SISTEMA
DE COMBUSTIBLE

La presencia de agua en el diésel puede llevar a la formación de sedimentos y la corrosión de tanques, tuberías y componentes del sistema de combustible. Este fenómeno puede resultar en obstrucciones, pérdida de presión y daños en las bombas de inyección, lo que conlleva a costosas reparaciones y tiempo de inactividad de los equipos.

IMPACTOS EN
EL MOTOR

El agua presente en el diésel puede tener efectos dañinos en los motores. La lubricidad del combustible puede disminuir, lo que aumenta el desgaste de los componentes del motor. Además, la presencia de agua en los cilindros puede causar daños en los sistemas de inyección y la combustión irregular del diésel, lo que resulta en una pérdida de potencia y eficiencia. Todo esto provocado por la reacción química entre el azufre del combustible y el agua que resulta en la formación de ácidos que no solo corroe internamente al motor, sino que degrada el aceite lubricante.

FORMACIÓN DE
MICROORGANISMOS

El agua libre y emulsionada en el diésel crea un ambiente propicio para el crecimiento de microorganismos, como bacterias y hongos. Estos microorganismos pueden obstruir los filtros de combustible, generar biocapas en las superficies metálicas y acelerar la degradación del diésel, lo que afecta la calidad y estabilidad del combustible.

IMPACTO EN
LAS EMISIONES

La presencia de agua en el diésel puede afectar las emisiones de los motores diésel, contribuyendo a una combustión incompleta y emisiones no deseadas. Los microorganismos presentes en el combustible también pueden generar compuestos orgánicos volátiles y ácidos que afectan la calidad de las emisiones.

ESTUDIOS REALIZADOS POR EMPRESAS EXPERTAS

  1. ExxonMobil Research and Engineering Company: ExxonMobil ha realizado extensas investigaciones sobre la presencia de agua en el diésel y sus impactos en los sistemas de combustible y motores. Sus estudios han proporcionado insights detallados sobre los mecanismos de corrosión, formación de sedimentos y degradación del combustible debido a la presencia de agua.
  2. CUMMINS establece que el agua emulsionada es causante de hasta 15% de perdida de potencia por ende puede esperarse que el consumo de combustible pueda incrementar en ese mismo nivel. 
  3. Bosch Automotive Diesel Systems*: Bosch es reconocido como un líder en sistemas de inyección diésel. La empresa ha llevado a cabo investigaciones sobre la influencia del agua en los componentes de inyección y su impacto en la eficiencia del motor y las emisiones.
  4. Centro de Investigación y Desarrollo de Repsol*: Repsol, una empresa líder en el sector de los combustibles, ha investigado los efectos de la presencia de agua en el diésel en términos de estabilidad del combustible y sus implicaciones en los motores diésel.
  5. Laboratorio de Investigación en Combustibles de Chevron*: Chevron ha realizado estudios sobre la formación de microorganismos en diésel debido a la presencia de agua, así como sus efectos en los sistemas de filtración y el desempeño del motor.

Conclusión

En conclusión, la presencia de agua libre y emulsionada en el diésel puede tener impactos negativos significativos en los sistemas de combustible, motores y emisiones. Las investigaciones llevadas a cabo por empresas expertas han revelado los complejos mecanismos y consecuencias de la presencia de agua en el diésel, destacando la importancia de medidas preventivas y sistemas de monitoreo para garantizar la calidad y rendimiento óptimo del combustible diésel. Se recomienda el uso de filtros coalescentes cuando los problemas de agua son altos o el consumo de combustible elevado. En caso de consumos de hasta 200,000 galones anuales el uso de absorbentes puede ser otra solución. 

REFERENCIAS

  • Free Water in Diesel Fuel: Challenges and Solutions, ExxonMobil Research and Engineering Company.
  • Influence of Water Contamination on Diesel Fuel Injection Systems, Bosch Automotive Diesel Systems.
  • Impact of Water Contamination on Diesel Fuel Stability, Centro de Investigación y Desarrollo de Repsol.
  • Microbial Contamination in Diesel Fuel: Implications for Filtration and Engine Performance, Chevron Fuel Research Lab.

IMPACTOS NEGATIVOS DEL DIÉSEL CONTAMINADO

Impactos negativos del diésel contaminado

por Partículas según la Norma ISO 4406*

El diésel contaminado por partículas representa un problema significativo para toda operación donde se involucran motores de combustión interna. La norma ISO 4406 establece estándares para la clasificación de la contaminación por partículas en fluidos oleosos, pero su relevancia se extiende al diésel, ya que la presencia de partículas puede tener impactos negativos en:

  • La eficiencia operativa (Mayor Consumo de Combustible)
  • Eficiencia Energética – Potencia del Motor La vida útil del sistema de inyección, del motor y lubricante
  • Contaminación Ambiente
  • Impactos a la Salud de la comunidad

IMPACTOS

EN LA EFICIENCIA OPERATIVA

EN LA VIDA ÚTIL
DEL MOTOR

EN EL MEDIO AMBIENTE

A LA
SALUD

IMPACTOS EN LA
EFICIENCIA OPERATIVA

MAYOR CONSUMO DE COMBUSTIBLE

El diésel contaminado por partículas puede tener un impacto directo en la eficiencia operativa de los motores diésel. Las partículas presentes en el combustible pueden obstruir filtros, inyectores y otros componentes del sistema de combustible, lo que resulta en una disminución del rendimiento del motor y un aumento en el consumo de combustible. Esta obstrucción puede provocar una combustión incompleta, generando depósitos de hollín y reduciendo la potencia del motor. Por lo tanto, el diésel contaminado por partículas según la norma ISO 4406 puede llevar a una disminución significativa en la eficiencia operativa de los vehículos diésel, lo que a su vez se traduce en mayores costos de operación y mantenimiento.

LOS 4 PASOS DE LA PÉRDIDA DE POTENCIA

MALA DOSIFICACIÓN

MALA DOSIFICACIÓN

Los sistemas de inyección requieren un diésel ISO 11/8/7 para dosificar de manera óptima el combustible. La mala dosificación del inyector por presencia de partículas es sinónimo de pérdida de potencia y por ende mayor consumo de combustible de hasta 5%.

PÉRDIDA DE COMPRESIÓN

PÉRDIDA DE COMPRESIÓN

Las partículas en la cámara de combustión van a causar desgaste prematuro en los cilindros, generando pérdida de compresión prematura que es sinónimo de pérdida de potencia y mayor consumo de combustible a lo largo de la vida útil del motor de hasta 7%.

LUBRICANTE CONTAMINADO

LUBRICANTE CONTAMINADO

El lubricante contaminado de partículas eleva la fricciones y la temperatura, siendo causante de hasta un 2-3% de pérdida de potencia y mayor consumo de combustible.

SATURACIÓN PREMATURA DPF

SATURACIÓN PREMATURA DPF

La caída de presión de los filtros de partículas son causantes de hasta 2% de pérdida de 2% de potencia y mayor consumo de combustible debido a las partículas combustionadas.

IMPACTOS EN LA
VIDA ÚTIL DEL MOTOR

La presencia de partículas en el diésel también puede tener consecuencias directas en el rendimiento del motor. Las partículas abrasivas pueden provocar un desgaste acelerado de componentes como los cilindros, los pistones y los anillos, lo que resulta en una reducción de la vida útil del motor y un aumento en los costos de reparación y reemplazo. Además, las partículas presentes en el diésel pueden afectar la lubricación del motor, lo que a su vez puede generar un mayor desgaste y daño a los componentes internos e incluso una degradación de los aditivos del lubricante reduciendo los intervalos de cambio de aceite. En resumen, el diésel contaminado por partículas según la norma ISO 4406 puede llevar a una disminución significativa en el rendimiento y la vida útil de los motores diésel, lo que afecta la confiabilidad y la durabilidad de los vehículos y maquinarias.

IMPACTOS EN EL
MEDIO AMBIENTE

Además de los impactos en la eficiencia operativa y el rendimiento del motor, el diésel contaminado por partículas también tiene consecuencias ambientales significativas. Las partículas presentes en el diésel pueden contribuir a la emisión de gases y partículas contaminantes a la atmósfera, lo que afecta la calidad del aire y contribuye a problemas de salud pública. La combustión incompleta debido a la presencia de partículas en el diésel también puede generar un aumento en las emisiones de gases de escape, incluyendo óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas de hollín, que son conocidos por su impacto negativo en la salud humana y el medio ambiente. Por lo tanto, el diésel contaminado por partículas representa una preocupación ambiental significativa, y el cumplimiento de la norma ISO 4406 es crucial para minimizar estos impactos.

IMPACTOS
A LA SALUD

El diésel contaminado por partículas representa una seria amenaza para la salud humana, ya que las partículas presentes en este combustible pueden tener un tamaño microscópico y penetrar profundamente en los pulmones al ser inhaladas. La OMS establece que las muertes prematuras a causa de las partículas de materia expulsadas por los motores hacienden a 4.2 millones al año. La exposición crónica a las partículas presentes en el diésel contaminado puede causar una serie de problemas respiratorios, como bronquitis crónica, asma, e incluso aumentar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón. Además, estas partículas pueden viajar a través del torrente sanguíneo y afectar otros órganos del cuerpo, contribuyendo a enfermedades cardiovasculares y complicaciones en el sistema nervioso.

Los grupos más vulnerables a estos impactos son los niños, los ancianos y las personas con condiciones respiratorias preexistentes. Por lo tanto, es crucial implementar medidas rigurosas de control de calidad del diésel para garantizar que cumpla con los estándares establecidos por la norma ISO 4406 y así proteger la salud pública de los efectos adversos asociados con la contaminación por partículas.

CUMPLIMIENTO DE LA NORMA ISO 4406

La norma ISO 4406 establece un método de clasificación de la contaminación por partículas en fluidos, incluyendo el diésel. Define el tamaño y la cantidad de partículas permitidas en el combustible, lo que proporciona una guía clara para garantizar la calidad y la limpieza del diésel utilizado en motores diésel. El cumplimiento de esta norma es fundamental para prevenir los impactos negativos del diésel contaminado por partículas, ya que establece estándares claros para la calidad del combustible y contribuye a la protección de los motores, la eficiencia operativa y el medio ambiente.

Recomendaciones y Conclusiones

Para mitigar los impactos negativos del diésel contaminado por partículas según la norma ISO 4406, se requiere una atención cuidadosa a la calidad del combustible diésel utilizado en los motores y una selección adecuada de sistemas de ultrafiltración que cumplan con estándares de eficiencia THETA 4>4000 (en una sola pasada) y BETA 4>4000 (en recirculación), pero además, dentro de las especificaciones que debemos considerar a la hora de seleccionar nuestros sistemas de filtración debemos incluir filtros que cumplan con la norma SAE J1488 para mitigar la presencia de agua en los fluidos oleosos. Se recomienda realizar pruebas regulares de la calidad del diésel de acuerdo con la norma ISO 4406 para garantizar que cumpla con los estándares de limpieza y pureza. Además, es fundamental mantener un programa de mantenimiento preventivo que incluya la inspección y el reemplazo de filtros y componentes del sistema de combustible para evitar la contaminación por partículas. El uso de tecnologías avanzadas de filtración y purificación de combustible también puede contribuir significativamente a la prevención de la contaminación por partículas y la protección de los motores diésel.

En conclusión, el diésel contaminado por partículas según la norma ISO 4406 representa una amenaza significativa para la eficiencia operativa, el rendimiento del motor y el medio ambiente El cumplimiento de los estándares establecidos por la norma ISO 4406 es esencial para minimizar estos impactos y garantizar el funcionamiento óptimo de los motores diésel. A través de la adopción de prácticas de mantenimiento y control de calidad efectivas, es posible mitigar los impactos negativos del diésel contaminado por partículas y promover un rendimiento confiable y sostenible de los motores diésel en diversos sectores industriales.

Los OEMs han establecido un ISO 18/16/13 como LÍMITE MÁXIMO y un ISO 11/8/7 como ÓPTIMO y en América Latina se consume un combustible promedio ISO 22/20/17. Entre 1000 – 2000 veces más contaminado que el óptimo establecido.

Azufre & Diésel: Una realidad que incomoda

SON 3 CONTAMINANTES

Partículas, Agua y Azufre

«Escuchamos constantemente que se repite que el azufre pareciera ser el único problema o contaminante del diésel; así mismo, como si fuera el único causante de los perjuicios económicos, técnicos y ambientales. Pero, ¿cuánto de esto es verdad?»

¿Por qué no queremos azufre en el Diésel?

El azufre es altamente contaminante, por lo cual el disminuir su contenido en el diesel es una decisión acertada, además es un generador de acidez en el motor al interactuar con el agua y la temperatura.

Incidencia del Azufre en la generación de PM (particulate matter) en el escape.

El Azufre NO es el generador mayor de partículas de materia que sale por los escapes; sino los sólidos «filtrables» determinados por la norma ISO 4406.

Ver archivo completo

No es friccionante

El azufre es soluble en el diésel, de por si es uno de los lubricantes más efectivos; por esto al disminuir el nivel de azufre el diésel, éste pierde su lubricidad y requiere ser aditivado.

¿Y si no es friccionante?

Las partículas sólidas son las causantes de los desgastes, mala dosificación, disminución de potencia y aceites contaminados.

Definidas por la ISO 4406.

¿Y el agua?

El contenido de agua es parte de la reacción química con el azufre y además de la pérdida de la capacidad calorífica del diésel generando mayor consumo de combustible.

¿Y si disminuimos el agua?

Al disminuir los contenidos de agua, también se disminuye en cierta medida la reacción química del azufre; por otro lado se puede recuperar hasta un 15% de la potencia perdida.

Conozcamos los impactos de
los contaminantes del diésel

Azufre
  • Contaminación ambiental
  • Generador de ácidos
Agua / Emulsiones
  • Pérdida de capacidad calorífica del diésel
  • Daños al sistema de inyección 
  • Pérdida de potencia
  • Mayor consumo de combustible
  • Generador de reacciones químicas/ácidos
Partículas
  • Mayor consumo de filtros convencionales
  • Daños al sistema de inyección
  • Mala dosificación
  • Pérdida de potencia
  • Mayor consumo de combustible
  • Desgaste prematuro de cilindros
  • Pérdida de compresión prematura
  • Aceite contaminado
  • Mayor desgaste del motor
  • Mayor consumo de aceite lubricante

La realidad del diésel en LATAM vs
el máximo tolerable y el óptimo al equipo

Tier IV, Euro 5 & Euro 6

Se cree entender que los niveles de azufre impiden el correcto funcionamiento de motores de última tecnología. La verdad es que en mercados como Chile, en donde los niveles de azufre son controlados; estos motores presentan problemas debido a los altos niveles de partículas sólidas (ISO 4406) y contenidos de agua.

Así mismo en otros mercados con altos niveles de azufre en donde se controla el nivel ISO 4406 (11/8/3) y el agua (SAE J1488), los impactos del azufre son imperceptibles para el motor; generando múltiples beneficios a los usuarios y al medio ambiente. Un motor Euro 6 consume hasta 15% menos combustible que versiones anteriores, es decir, existe un alto beneficio económico, técnico y ambiental en la implementación de estas tecnologías; sin embargo NO podemos sentarnos a esperar que los gobiernos controlen los niveles de azufre en el diésel y mas aún que se expenda un diésel con altos contenidos de partícula sólidas y agua sin que se comprenda que el mayor perjuicio NO está en el azufre sino en la combinación de los 3 contaminantes.

Los usuarios tienen total control sobre 2 contaminates (partículas y agua); por ende el actuar sobre éstos nos permite poder beneficiarnos y beneficiar a la comunidad de las ventajas de un diésel limpio y seco hasta que los gobiernos tomen las medidas sobre el azufre; pero MUCHO CUIDADO que un diésel con bajo azufre pero con alto contenido de partículas y agua TAMPOCO va a permitir que tecnologías nuevas puedan trabajar correctamente.

La reacción química del azufre se presenta en motores Tier I, II, III, IV, Euro 5, Euro 6 indistintamente; pero las partículas afectan en mayor medida a las últimas generaciones de motores; siendo el MAYOR de los problemas.