jueves, 25 de septiembre de 2008

Azufre y su implicancia en los Motores Diesel

El azufre se puede encontrar presente en distintas sustancias en el medio natural, ejemplo: el petróleo crudo.

Un elevado contenido de azufre en los combustibles obtenidos a partir del petróleo son un enemigo potencial para los motores de combustión interna y la contaminación del medio ambiente.

El uso de estos combustibles en los Motores produce una serie de emisiones como producto de la combustión:
Dióxido de carbono (CO2)
Óxido de Nitrógeno (NOx)
Óxido Sulfúrico (SOx)
Materia en suspensión (MS) (Son emisiones que pueden verse a simple vista como el hollín, restos de combustible no quemado y vapor de agua).

Ya hemos hablado, en un post anterior, de cómo estas emisiones afectan el medio ambiente y de cómo tratar de reducirlas; hoy hablaremos de cómo afecta al motor.

La presencia de azufre en el interior de los cilindros, en condiciones de altas presiones y en combinación con las bajas temperaturas del sistema de enfriamiento, es la causa principal para la formación de compuestos ácidos durante la combustión.

La corrosión es provocada por los ácidos que se producen durante la combustión, los cuales son especialmente activos cuando el motor trabaja frío. Este tipo de ataque afecta especialmente a los cilindros y aparece a simple vista como desgaste común. Por otra parte, estos compuestos ácidos llegan también al cárter contaminando el aceite lubricante. Bajo esas circunstancias podría producirse el ataque a los cojinetes, de no haber en el aceite un aditivo anticorrosivo que forme parte de la base alcalina de los lubricantes.

Durante la combustión, el azufre presente en el combustible reacciona con el oxígeno del aire dentro del cilindro para formar óxidos de azufre. El hidrógeno presente se combina con el oxígeno para obtener agua, la cual debe salir en forma de vapor por el conducto de escape del motor.

El aceite lubricante es de vital importancia en la disminución del desgaste corrosivo, ya que una vez que se han formado los compuestos ácidos en el interior del cilindro, la única forma de combatir su efecto corrosivo dentro del motor, es con la correcta aplicación de lubricantes con una adecuada base alcalina (BN).

Por BN se entiende la base alcalina que posee el aceite lubricante para neutralizar los ácidos que pueden formarse durante el funcionamiento del motor como consecuencia de la combinación, en condiciones muy específicas, de los óxidos de azufre con el agua de la combustión. Se expresa en miligramos de KOH necesarios para neutralizar todos los componentes ácidos que se encuentren en un gramo de aceite.

Hay que señalar que la base alcalina (BN) no es el único criterio de la capacidad del lubricante, pero sí representa la guía más adecuada para proteger el motor del desgaste corrosivo. El número base de un aceite de motor va disminuyendo, con respecto a su valor original a medida que va prolongando el aceite su tiempo en servicio.

Nunca se debe dejar agotar el BN en un aceite, ya que originaría la aparición de productos altamente corrosivos y depósitos perjudiciales para el motor.

El lubricante debe poseer suficiente BN en todo momento y como norma, podemos establecer que sería necesario realizar el cambio de dicho lubricante antes que los valores de BN desciendan por debajo de 50% del BN original del aceite.

Norberto Sánchez
norbertosanchez@repuestosbarcos.com

Nota relacionada: Emisiones de gases menos contaminantes generadas por los buques

jueves, 18 de septiembre de 2008

La buena calidad en aceites para motores

A menudo escuchamos opiniones sobre un aceite para motor, en la estación de servicio, el garaje y el taller. También oímos comentarios sobre los resultados que se obtienen con ciertos lubricantes, sus ventajas o bien sus inconvenientes. Pero como saldo de todos estos comentarios, cabe preguntarse: ¿hablan el mismo idioma los mecánicos de automotores, los automovilistas, los productores de lubricantes? Evidentemente no, porque lo que unos interpretan como indicio de buena calidad, no tiene tal significado para los otros.

Muchos automovilistas, por ejemplo, juzgan la calidad del aceite que usan en el motor por el "consumo", o sea las reposiciones que efectúan entre cambios de aceite. Son pocos los usuarios que prestan atención a la presión del aceite y a la facilidad con que se efectúa el arranque en tiempo frío.

En cambio, para los productores de lubricantes, el "consumo" aisladamente no es índice de calidad. De proponérselo, lo disminuye dando más viscosidad al aceite sin mejorar realmente al producto.

El mecánico de automotores sabe perfectamente que una elevación de consumo de aceite en el automóvil indica en general una necesidad de ajuste o reparación, y no falta de calidad en el lubricante.

Para el fabricante de automóviles, el consumo de aceite queda establecido de acuerdo al diseño del motor. Con el correr del tiempo, admite que aumentará de acuerdo al kilometraje recorrido y a la forma en que ha sido cuidada la unidad.

Indudablemente, interesa, en primer lugar, unificar criterios tan distintos, tratando de llegar a determinar el valor real de los distintos factores que intervienen para fijar la calidad de un lubricante. Para ello nos parece necesario referirnos a las funciones que desarrolla el aceite en el motor.

Funciones del lubricante en el motor

Enumeramos a continuación las principales tareas que un lubricante debe cumplir:

Lubricar, preservando el desgaste.
Sellar los aros impidiendo fugas de gases.
Refrigerar, transmitiendo y disipando el calor de los puntos más calientes.
Dispersar, el carbón producido en la combustión, impidiendo la formación de depósitos y Sedimentos, asegurando así la limpieza del motor.
Neutralizar, la acción de los compuestos corrosivos provenientes de la combustión.

Por lo tanto podríamos decir:

La calidad de un aceite para motor será mayor, si cumple mejor estas funciones

Protección contra el desgaste

Se produce el desgaste en un motor con el correr del tiempo, cuando la lubricación no ha sido suficientemente buena bajo todas las condiciones de operación. Hay una condición que es crítica: "el arranque". En ese momento los cilindros y cojinetes trabajan sin una lubricación completa por falta de aceite en cantidad suficiente.

La mejor lubricación en el arranque se logrará con aceite de baja viscosidad a la temperatura de arranque. En ese momento el motor se halla frío y el aceite, cuanto menos viscoso es, tanto más rápidamente llega a los lugares donde hay fricción.

Por otra parte, un aceite de baja viscosidad presentará una mínima resistencia al movimiento con relación a un aceite más viscoso, lo que facilitará también la puesta en marcha.

Con el motor caliente, vale decir, después de un tiempo prudencial a partir de la puesta en marcha, se requiere que el lubricante mantenga una viscosidad suficiente para que haya en la línea de lubricación una presión que asegure su llegada a todas partes.

Este es el valor del indicador de presión. Es normal que la presión baje al calentarse el motor y constituye un peligro solamente si llega a niveles inferiores a los establecidos para las unidades. Un exceso de presión, indicaría que el aceite es demasiado viscoso, o bien que hay un factor anormal.

Llegamos así a definir que el mejor aceite para reducir el desgaste sería aquel que tuviera una viscosidad moderada a baja temperatura, pero que fuera suficientemente viscoso a las temperaturas altas a que puede llegar el motor. Vale decir, un lubricante que varíe poco con la temperatura, o sea, que tenga un "alto índice de viscosidad".

El sellado de los cilindros

Los gases producidos al quemarse el combustible empujan los pistones hacia abajo produciendo la fuerza útil que se transmite al cigüeñal.

Para la mejor utilización de la energía de los gases es necesario un perfecto sellado entre camisas y pistones por medio de los aros. Estos elementos, como órganos elásticos, deben compensar las dilataciones, las diferencias de diámetros u ovalizaciones resultantes del desgaste, y los desalineamientos dentro de ciertos límites.
Pero aun así, los gases podrían escapar de no haber una película de aceite, tenazmente adherida a las superficies metálicas de aros, camisas y pistones.

Hay una relación entre el cuerpo (viscosidad) del aceite y la resistencia que opone la película a ser desplazada. Cuanto más viscoso el aceite, más tenaz es la película. Pero por otra parte, la distribución del aceite a lo largo de la camisa y en las ranuras de los aros, se hace más dificultosa al aumentar el cuerpo.

El mayor enemigo del sellado es el carbón y formaciones carbonosas que se depositan en las ranuras del pistón y limitan el movimiento de los aros, llegando en el caso extremo a impedirles el movimiento. Habrá entonces mala combustión y pérdida de potencia. El carbón es producido al quemar el combustible y el lubricante. Es necesario que el lubricante "consumido" no deje carbón en los aros, o bien no tenga tendencia a dejar depósito de carbón duro que "pegue" los aros.

Refrigeración del motor

El lubricante debe también contribuir a la refrigeración del motor. Los pistones reciben mucho calor y el agua de refrigeración llega solo a las camisas y a las tapas de los cilindros. El enfriamiento del pistón se hace a través de los aros, pero es la película de aceite la que cierra el circuito para el paso del calor. Si la misma faltara, la transmisión de calor sería pobre.

A los efectos de la refrigeración, un aceite liviano presenta ventajas frente a uno más pesado, en virtud de su mayor capacidad de transmitir calor. Sin embargo, sabemos que la viscosidad del aceite debe ser suficientemente alta para ofrecer una película que separe las superficies metálicas en las condiciones de calor y presión existente en el cilindro.

En lo que respecta a los cojinetes, en los mismos se produce cierta cantidad de calor por rozamiento entre metal, película de aceite y metal. Si este calor no fuera llevado por el aceite que circula, elevaría la temperatura del cojinete a limites no tolerados por el metal de los mismos.

Es muy difícil determinar las ventajas de un lubricante sobre otro de la misma viscosidad, bajo el punto de vista de su capacidad de enfriar los mecanismos. Sin embargo, debemos tener en cuenta que los residuos carbonosos en los aros, las lacas y barnices en los pistones y cojinetes, los sedimentos en el cárter, son todos elementos que se forman por mala calidad del lubricante y que dificultan la transmisión del calor aumentando entonces la temperatura de esos mecanismos acortando su vida útil.

Limpieza del motor

Es común que un motor funcionando con un aceite de buena calidad, del tipo mineral puro, forme con el tiempo depósitos carbonosos, más o menos duros y deje en el cárter sedimentos característicos.

El carbón se forma en los cilindros, por combustión incompleta del combustible y del lubricante. Parte, sale con el humo de escape, parte, pasa al cárter con el aceite, y finalmente una parte queda en pistones, aros, camisas, etc. como hollín con abundante aceite, o en estado de formaciones duras casi desprovistas de aceite.

Los sedimentos carbonosos de los cilindros son dañinos por cuanto resultarán más o menos abrasivos, contribuyendo a gastar pistones, aros y camisas. Por otra parte, pegan los aros permitiendo el paso de los gases en perjuicio de la compresión del motor. Disminuyen también el volumen de la cámara de combustión, dificultan el cierre de las válvulas, etc.
Los depósitos en el cárter son especialmente peligrosos, por cuanto pueden ocasionar una falla de lubricación por taponado del filtro de la bomba de aceite, o provocar la obturación en cualquiera de los puntos del circuito de lubricación.

Los depósitos carbonosos, sean en los cilindros o en el cárter se eliminan con el uso de los aceite con aditivos detergentes. Estos aditivos son sustancias químicas especiales que se agregan al aceite base para dispersar el carbón a medida que se va formando, y mantenerlo suspendido en el aceite, impidiendo así que se deposite en el motor. Lógicamente, el aceite a las pocas horas de uso toma una coloración negra debido al carbón que lo acompaña. Este carbón del tipo finísimo, no causa daño al motor y no molesta en la lubricación. Al cambiar el aceite, en especial con el motor caliente, se elimina el carbón junto con el lubricante usado.

Neutralización de los productos corrosivos

El ataque químico o corrosión, es provocado por los ácidos que se producen durante la combustión, los cuales son especialmente activos cuando el motor trabaja frío.

Este tipo de ataque afecta especialmente a los cilindros y aparece a simple vista como desgaste común.

Por otra parte, estos compuestos ácidos llegan también al cárter contaminando el aceite lubricante. Cuando el vehículo camina en viajes cortos, tipo tráfico de ciudad y especialmente en tiempo frío, el motor no alcanza a adquirir la temperatura necesaria y la ventilación del cárter no es suficiente para conseguir la eliminación de esos compuestos. Bajo esas circunstancias podría producirse el ataque de los cojinetes, de no haber en el aceite un aditivo anticorrosivo que neutralice esas sustancias dañinas. El aditivo tiene el mismo efecto sobre las paredes de los cilindros, impidiendo el ataque a las superficies metálicas.

Un moderno lubricante para motor debe poseer esa función de protección para ser considerado de buena calidad.

Es bastante frecuente que el automovilista se impresione por el color del aceite, por el consumo entre cambios o por cualquier otro factor externo. Debemos recalcar que todos esos factores son ajenos a la calidad. La "buena calidad" la demuestra un lubricante preservando al motor del desgaste, sellado los pistones y uniformando las temperaturas, impidiendo la corrosión y, finalmente, manteniendo la unidad libre de carbón y sedimentos.

Puede afirmarse también que un aceite del tipo mineral puro no satisface todos esos requerimientos, no obstante la más cuidadosa refinación.
El moderno aceite para motor de buena calidad se logra con una base seleccionada y aditivos químicos eficaces y bien dosificados.

Agradecemos la nota al Ingeniero Jorge L. Palma

miércoles, 10 de septiembre de 2008

¿Queremos Reducir el Costo de Mantenimiento?

La organización de mantenimiento de hoy, está bajo una presión continua para recortar costos, mostrar resultados, y apoyar la misión de la organización.
Eliminando estas fallas crónicas, se puede reducir el costo de mantenimiento entre un 40% y un 60%. Estos ahorros se pueden realizar sin necesidad de grandes reestructuraciones internas o
despidos de gente o sacrificios en la calidad del producto. Lo que sí se necesita es hacer cambios en las actitudes y formas de pensar acerca de los procedimientos aplicados en el mantenimiento de la planta cada día.
Leer artículo completo en
www.repuestosbarcos.com/art_mantenimiento_maquinas01.htm

Emisiones de gases menos contaminantes generadas por los buques

Las innovaciones tecnológicas aplicadas a los barcos de nueva construcción o modificaciones en los más viejos podrían reducir las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera producidos por las máquinas de los barcos.

Los avances en los sistemas de combustión en los motores, la hidrodinámica de las hélices, la reducción de la velocidad y el buen mantenimiento de las flotas pueden hacer un aporte importante en esta reducción.

Hoy quisiera comentar un nuevo dispositivo, que ha ganado importantes premios ecológicos internacionales.

La reducción de las emisiones contaminantes que producen los enormes motores diesel marinos se ha conseguido mediante un sistema evolucionado desde el que hasta ahora se utilizaba para controlar la contaminación de los gases de industrias en tierra: el lavado. El lavado de los gases de los buques mediante un sistema instalado por primera vez en la chimenea, aprovecha en este caso las cualidades del agua del mar.

BP Marine es una de las principales proveedoras de combustibles y lubricantes marinos, así como servicio técnico, en todo el mundo. Kittiwake fabrica equipos para medir la calidad de los combustibles, lubricantes y sistemas hidráulicos. Dado que sus experiencias son complementarias, decidieron crear una empresa mixta, Krystallon, para desarrollar tecnologías innovadoras para reducir la contaminación de los buques.

Según los comentarios de la compañía, el nuevo sistema consigue eliminar hasta el 100 por 100 de las emisiones de óxidos de azufre de los motores marinos, sin necesidad de modificar el motor ni cambiar de combustible. El sistema ha demostrado, en condiciones reales, que además reduce el humo que sale por la chimenea, así como el 80 por 100 de las partículas que quedan tras la combustión.

El proceso de lavado de los gases consiste en que los procedentes de la combustión del diesel pesado se mezclan con agua bombeada del mar, a un caudal de hasta 450 toneladas/hora, que los lava eliminando el azufre y las partículas. Mediante una reacción química, el carbonato de calcio que contiene el agua del mar convierte los óxidos de azufre en sulfatos y sales neutras. Tras el lavado se comprueba la composición del agua antes de devolverla al mar, para comprobar que no contiene elementos contaminantes.

El sistema de Krystallon se instaló por primera vez hace tres años en el ferry de pasaje-carga Pride of Kent de la armadora P&O, que navega entre Inglaterra y Francia.

En 2007 se instaló otro sistema similar, además de un circuito de monitorización continua por láser, en uno de los cinco motores diesel de 8,5 MW de potencia que propulsan el buque de cruceros Zaandam de la compañía HAL, con el fin de evaluar si la combinación mejoraba el rendimiento del sistema en buques oceánicos.

El sistema láser detecta y mide los gases emitidos, de manera que en todo momento se conoce la contaminación producida por los humos del buque.

El resultado de las pruebas ha sido una importante reducción de las emisiones contaminantes, a un coste asequible. El costo de esta remodelación ha sido de más de 1,5 millones de dólares y fue sufragado por US Environmental Protection Agency, Environment Canada, la Puget Sound Clean Air Agency, el ministerio de Medio Ambiente de la Columbia Británica, el Clean Air Research Fund y las autoridades de los puertos de Seattle, Washington (Estados Unidos) y Vancouver (Canadá), además de 300.000 dólares que aportó BP.

En mayo de 2007 le fue concedido a Krystallon el premio Protection of the Marine & Atmospheric Environment Award por su sistema de lavado de gases. Los datos iniciales recogidos del Zaandam indicaron la eliminación total de los óxidos de azufre y una reducción muy significativa de los demás contaminantes.

Más información: http://www.krystallon.com/

Norberto Sánchez
norbertosanchez@repuestosbarcos.com

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