El aceite es un componente vital en numerosos sistemas de maquinaria y motores, donde lubrica, enfría y protege las piezas móviles contra el desgaste. Sin embargo, la calidad del aceite puede deteriorarse rápidamente si se expone a combustibles que no cumplen con los estándares de limpieza establecidos en la norma ISO 4406. Este whitepaper explora los impactos en la degradación del aceite como resultado del uso de combustible fuera de esta norma y ofrece recomendaciones para mitigar estos efectos adversos.
Impactos en la Degradación del Aceite
1
Contaminación
por Partículas
Los combustibles que no cumplen con la norma ISO 4406 recomendada por los OEMs y fabricantes de motores pueden contener niveles elevados de partículas y contaminantes sólidos. Cuando estos contaminantes entran en contacto con el aceite lubricante, pueden provocar abrasión y desgaste prematuro en las superficies metálicas, reduciendo la vida útil del aceite y de los componentes del equipo.
Cuando las partículas sólidas rompen las películas de aceite, incluidas las películas químicas límite, se producirá un aumento de la fricción y el desgaste. Una investigación detalla que entre el 40 y el 50 por ciento de las pérdidas por fricción de un motor son atribuibles a los contactos anillo/cilindro, y dos tercios de las pérdidas se asignan al anillo de compresión superior. Incluso se ha documentado que existe un nivel extremadamente alto de sensibilidad en la zona del anillo al cilindro del motor a los contaminantes transportados por el aceite y el aire. Por lo tanto, el desgaste abrasivo del área del anillo/cilindro del motor se traduce directamente en una mayor fricción, pérdida de aire, pérdidas de compresión y una reducción del ahorro de combustible.
2
Pérdidas de eficiencia
de combustión
Tarde o temprano, el desgaste causado por partículas abrasivas y depósitos de carbono y óxidos insolubles interferirán con la combustión eficiente en un motor. El desgaste del tren de válvulas (levas, guías de válvulas, etc.) puede afectar la sincronización y el movimiento de las válvulas. El desgaste de anillos, pistones y camisas influye en la eficiencia de la compresión volumétrica y en la combustión, lo que provoca una pérdida de potencia.
Para los motores a diésel, existe una sorprendente cantidad de estudios de laboratorio y de campo que informan de la necesidad de controlar las partículas por debajo de diez micrones. Uno de esos estudios realizado por GM concluyó que “el control de partículas en el rango de 3 a 10 micrones tenía el mayor impacto en las tasas de desgaste y que las tasas de desgaste del motor se correlacionaban directamente con los niveles de concentración de polvo en el cárter”.1
| COMPONENTE | ESPESOR DE PELÍCULA DE ACEITE (micrones) |
|---|---|
| Anillo a cilindro | 3.0 - 7 |
| Cojinetes de biela | 0.5 - 20 |
| Cojinetes de cigüeñal | 0.8 - 50 |
| Cojinetes de turbocargador | 0.5 - 20 |
| Buje de perno de pistón | 0.5 - 15 |
| Tren de válvulas | 0 - 1.0 |
| Engranajes | 0 - 1.5 |
Un estudio sobre el consumo de combustible del motor de un autobús realizado por G. Andrews, et al. de la Universidad de Leeds, proporciona evidencia del beneficio asociado con un aceite más limpio en la economía de combustible en una prueba real en carretera. Se observó que la eficiencia del combustible del motor Cummins aumentó entre un 2 y un 3 por ciento cuando se utilizó un filtro de fujo parcial de seis micrones junto con un filtro de fujo total. El estudio abarcó 50,000 millas de servicio. El consumo de combustible se calculó basándose en registros detallados de abastecimiento de combustible de la flota.
| BUS 4063 L/1000 millas |
BUS 4070 L/1000 millas |
|
|---|---|---|
|
Filtro de flujo total |
720 |
683 |
|
Filtración de flujo total más filtro flujo parcial 6 micrones |
699 |
670 |
|
Ahorros de combustible |
2.92% |
1.90% |
3
Formación de Lodos
y Barnices
La presencia de impurezas en el combustible puede acelerar la formación de lodos y barnices en el aceite. Estos subproductos de la degradación del aceite pueden obstruir los filtros, reducir la eficiencia del sistema de lubricación y aumentar la fricción entre las piezas móviles, lo que lleva a un mayor desgaste y una disminución del rendimiento del equipo.
Los depósitos en la cámara de combustión y en la zona de las válvulas pueden impedir los movimientos en los anillos y en el control de las válvulas. Cuando la contaminación por partículas duras se aglomera con hollín y lodo para formar depósitos adherentes entre las válvulas y las guías, se produce una interferencia tenaz, llamada adherencia. Esto provoca pérdida de potencia. Hace que varíe el tiempo de apertura y cierre de los puertos, lo que provoca una combustión incompleta y riesgo de explosión. Las fases avanzadas de este problema pueden provocar que el asiento de la válvula se queme.
4
Incremento de la Oxidación
y la Viscosidad
La exposición a combustibles contaminados puede aumentar la oxidación del aceite lubricante, lo que conduce a un aumento en su viscosidad y a la formación de ácidos corrosivos. Esta oxidación acelerada reduce la capacidad del aceite para lubricar adecuadamente las piezas del equipo, lo que puede resultar en un funcionamiento deficiente y un mayor consumo de combustible.
La fricción interna del fluido relacionada con la viscosidad no solo aumenta el consumo de combustible, sino que también genera más calor que puede conducir a la degradación prematura de los aditivos y la oxidación del aceite base.
5
Reducción del Intervalo
de Cambio de Aceite
La degradación acelerada del aceite debido al uso de combustible no conforme con la norma ISO 4406 recomendada por los OEMs y fabricantes de motores puede requerir cambios más frecuentes de aceite para mantener el rendimiento y la integridad del equipo. Esto no solo aumenta los costos operativos y de mantenimiento, sino que también genera una mayor cantidad de residuos de aceite que deben ser gestionados adecuadamente. Algunos investigadores creen que las partículas de hollín y polvo exhiben absorbencias polares y, como tales, pueden bloquear el aditivo AW y disminuir su capacidad para controlar la fricción en los contactos límite (punta de leva, anillo/camisa, etc.).
6
Pérdidas de potencia
por desgaste de motores
La Figura a continuación muestra un ejemplo de cómo el aumento del desgaste del motor, en este caso debido a drenados de aceite demasiado extendidos, contribuye a la pérdida de potencia (HP en el motor. A 2100 rpm, con el motor severamente desgastado la potencia en las ruedas disminuyó de 365 HP a menos de 300 HP) 18 por ciento. La pérdida de potencia se traduce directamente en pérdidas en la economía de combustible.
7
Emisiones
de escape
Cuando el motor consume aceite, debido principalmente al desgaste provocado por los contaminantes, el aceite ingresa a la cámara de combustión, se quema con el combustible y es expulsado con los gases de escape en forma de partículas e hidrocarburos volátiles.
El nivel de emisiones de escape aumenta considerablemente con el tiempo debido al desgaste del motor y a la formación de depósitos en la zona de combustión. Esto conduce no solo a una mayor concentración de partículas de escape, sino también a un mayor porcentaje de hidrocarburos no quemados, un subproducto del consumo de aceite.
Conclusión
El uso de combustible que no cumple con los límites de la norma ISO4406 establecidos por los OEMs Y fabricantes de motores puede tener graves consecuencias en la degradación del aceite lubricante, incluyendo la formación de contaminantes sólidos, lodos, barnices, oxidación y aumento de la viscosidad. Estos efectos pueden resultar en un funcionamiento deficiente del equipo, un mayor desgaste de los componentes y mayores costos de mantenimiento. Para mitigar estos impactos, es crucial que los OEMs, los usuarios finales y los proveedores de combustible trabajen en colaboración para garantizar el cumplimiento de los estándares de limpieza del combustible y la calidad del aceite lubricante.
Todos los fabricantes de motores en el mundo especifican los valores óptimos y los valores máximos de contaminación sólida de partículas en el combustible y los valores máximos de contenido de agua que son requeridos para la operación confiable y dentro de parámetros de los motores. Este requerimiento no es privativo de los motores de últimas generaciones, aunque son los que más efectos negativos tienen en caso de no cumplirse los requerimientos de limpieza de combustible como lo determina el estándar internacional ISO 4406:21.”
