UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E
INDUSTRIAS
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DEL DESGASTE DEL MOTOR
DIESEL POR MEDIO DEL ACEITE
TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
ALEXISS XAVIER ASTUDILLO TINOCO
DIRECTOR: EDWIN TAMAYO Msc.
FORMULARIO DE REGISTRO BIBLIOGRÁFICO
PROYECTO DE TITULACIÓN
DATOS DE CONTACTO
CÉDULA DE IDENTIDAD: 1105111817
APELLIDO Y NOMBRES: Astudillo Tinoco Alexiss Xavier
DIRECCIÓN: Las casas y Juan Acevedo
EMAIL: [email protected]
TELÉFONO FIJO: 023202150
TELÉFONO MOVIL: 0991733558
DATOS DE LA OBRA
TITULO: Análisis e interpretación del desgaste de
un motor Diésel por medio del aceite.
AUTOR O AUTORES: Alexiss Xavier Astudillo Tinoco
FECHA DE ENTREGA DEL PROYECTO DE TITULACIÓN:
24 de Agosto de 2016
DIRECTOR DEL PROYECTO DE
TITULACIÓN: Ing. Edwin Tamayo Msc.
PROGRAMA PREGRADO POSGRADO
TITULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero Automotriz
resultado una variación en la constante dieléctrica, la cual se traduce en una contaminación de combustible, presencia de metales. Se produjo una variación en el índice ferroso, en esta variación en particular se observa que existe una gran concentración la cual es de 59 ppm por encima de los 50 ppm que es la alerta permisible. Existió una variación con los resultados de la última prueba con respecto al contenido de agua y material insoluble debido a que contenía un 0,99%, con todos estos datos obtenidos en las pruebas realizadas, podemos llegar a la conclusión de que se presenta un desgaste ligero en el motor, el cual se produjo a través del tiempo ya que el vehículo tiene un tiempo de 8 años de uso y un kilometraje superior a los 350.000, otro factor podría ser la falta de mantenimiento, así como las pérdidas de las propiedades del lubricante.
PALABRAS CLAVES: Análisis, desgaste, interpretación, pruebas, constate.
ABSTRACT: Environmental pollution is a major problem
KEYWORDS Analysis, wear, interpretation, testing, constant.
DECLARACIÓN Y AUTORIZACIÓN
Yo, ASTUDILLO TINOCO ALEXISS XAVIER, CI 1105111817 autor/a del proyecto titulado: Análisis e interpretación del desgaste de un motor Diésel por medio del aceite, previo a la obtención del título de INGENIERO AUTOMOTRIZ en la Universidad Tecnológica Equinoccial.
5. Declaro tener pleno conocimiento de la obligación que tienen las Instituciones de Educación Superior, de conformidad con el Artículo 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior, de entregar a la SENESCYT en formato digital una copia del referido trabajo de graduación para que sea integrado al Sistema Nacional de información de la Educación Superior del Ecuador para su difusión pública respetando los derechos de autor.
6. Autorizo a la BIBLIOTECA de la Universidad Tecnológica Equinoccial a tener una copia del referido trabajo de graduación con el propósito de generar un Repositorio que democratice la información, respetando las políticas de propiedad intelectual vigentes.
DECLARACIÓN
Yo ALEXISS XAVIER ASTUDILLO TINOCO, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Análisis e
interpretación del desgate de un motor Diésel por medio del aceite”, que, para aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por
DEDICATORIA
El presente trabajo va dedicado con mucho cariño a mi madre quien ha sido mi mayor inspiración para culminar esta etapa, de igual manera a mi padre, hermana, quienes me han brindado su apoyo, a mis familiares, amigos y a mi abuelita que está en el cielo.
AGRADECIMIENTOS
i
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINA
RESUMEN ... vi
ABSTRACT ... vii
1. INTRODUCCIÓN ... 1
2. MARCO TEÓRICO ... 3
2.1. MOTORES DIÉSEL... 3
2.1.1. Desgaste de los motores diésel... 5
2.2 TRIBOLOGÍA... 7
2.3 ANÁLISIS DE LUBRICANTES ... 9
2.3.1 Aditivos...12
2.3.2 Lubricación en motores de combustión interna ...13
2.3.3 Lubricantes usados ...15
2.3.3.1 Pruebas realizadas a la muestra de lubricante ...17
2.3.3.2 Análisis del desgaste ...17
2.3.3.3 Pruebas rápidas ...20
2.3.3.4 Análisis del estado del lubricante ...24
3. METODOLOGÍA ...28
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS...30
4.1 SELECCIÓN DEL VEHÍCULO...30
4.2 ESPECIFICACIONES DE ACEITE ...32
4.3 EQUIPO DE INVESTIGACIÓN ...33
4.3.1 SOFTWARE OIL VIEW QUICK CHECK ...34
ii
4.3.3 PROCESO DE TOMA DE MUESTRA ...35
4.3.4 PROCESO DE ANALISIS DE MUESTRA ...36
4.3.5 LÍMITES DE MEDIDA ...41
4.4 PRUEBA...42
4.4.1 PRUEBA DE LA CONSTANTE DIELÉCTRICA ...43
4.4.1.1. Resultados de la prueba de constante dieléctrica ...44
4.4.2 PRUEBA DE ÍNDICE FERROSO ...45
4.4.2.1 Resultados de la prueba de índice ferroso ...46
4.4.3 PRUEBA DEL CONTENIDO DE AGUA Y MATERIAL INSOLUBLE ...47
4.4.3.1. Resultados de la prueba del contenido de agua y materiales insolubles...48
4.4.4. PRUEBA DE ÍNDICE QUÍMICO ...49
4.4.4.1. Resultados de la prueba de índice químico...50
4.5. ANÁLISIS DEL DESGASTE DEL MOTOR ...50
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...53
5.1 CONCLUSIONES ...53
5.2 RECOMENDACIONES ...55
BIBLIOGRAFÍA ...56
iii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1. Desgaste de los componentes del motor ... 6
Tabla 2. Tipos de lubricación ... 8
Tabla 3. Elementos susceptibles de lubricar ... 9
Tabla 4. Calidad de los lubricantes según la API ...11
Tabla 5. Clasificación de la ACEA...12
Tabla 6. Tipos de aditivos ...13
Tabla 7. Elementos contaminantes presentes en el aceite...18
Tabla 8. Pruebas química-física ...19
Tabla 9. Índice de viscosidad ...25
Tabla 10. Causas de la disminución de viscosidad...26
Tabla 11. Especificaciones técnicas ...31
Tabla 12. Especificaciones del aceite Amalie 15W40 ...32
Tabla 13. Valores recomendados de llenado y tiempo de agitación de muestras...37
Tabla 14. Límites de contaminación del equipo de medición Oil View Quick Check ...41
Tabla 15.Resultados obtenidos de la muestra de aceite ...42
Tabla 16. Resultados de constante dieléctrica ...44
Tabla 17. Resultados de prueba de índice ferroso ...45
Tabla 18. Resultado de prueba de contenido de agua y material insoluble ...47
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Sistemas de inyección ... 4
Figura 2. Ciclo de los motores de combustión interna ... 5
Figura 3. Efectos de los sistemas de lubricación ... 7
Figura 4. Características de los lubricantes ...14
Figura 5. Etapas de la prueba de aceites usados ...15
Figura 6. Analizador OilView® Quick-Check...21
Figura 7. Valores de TBN y cambio de aceite ...22
Figura 8. Vehículo Hino GH1726 - 2008...30
Figura 9. Aceite Amalie 15W40 ...33
Figura 10. Equipo de análisis de aceite ...34
Figura 11. Extracción de muestra de aceite ...35
Figura 12.Muestra de aceite en probeta ...36
Figura 13. Colocación de muestra de aceite ...36
Figura 14. Equipo de medición Oil View Quick Check en proceso de análisis ...37
Figura 15. Datos entregados de aceite Amalie y camión Hino ...37
Figura 16. Datos de segunda pantalla entregados ...38
Figura 17. Datos de límite de alarma de motor Diésel ...39
Figura 18. Comparación de pruebas de aceite en Oil View Quick Check...40
Figura 19. Gráfico kilometraje y horas de uso ...43
Figura 20. Gráfico de Constante Dieléctrica ...44
Figura 21. Gráfico de índice ferroso ...46
Figura 22. Gráfico de contenido de agua y materiales insolubles ...48
Figura 23. Gráfico de índice químico ...49
v
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
Anexo 1: Propiedades físicas y químicas del aceite ...63
Anexo 2: Ficha técnica del vehículo ...64
Anexo 3: Extracción del aceite ...65
vi
RESUMEN
vii
ABSTRACT
1
1. INTRODUCCIÓN
La industria automotriz es la industria más grande del mundo, los vehículos se encuentran entre los principales causantes de contaminación ambiental, debido a la cantidad de gases contaminantes que producen, desechos como: llantas, lubricantes, filtros, pinturas, etc. Es por ello que diversos organismos, los cuales se encuentran inmersos al control de la contaminación, han obligado a los fabricantes de vehículos a que desarrollen sistemas más eficientes, que reduzcan la contaminación.
En los motores de combustión interna existe una gran pérdida de la energía, la cual se disipa por diversos factores como: el calor, la fricción que existe entre los componentes, el no quemado de todo el combustible, fugas, mezcla rica o mezcla pobre, mantenimiento inadecuado, lo cual en general representan una pérdida de energía de entre el 72 al 78%, la cual es desperdiciada en la mayor parte de vehículos.
Se ha considerado trabajar con un vehículo de cuatro tiempos, 6 cilindros, tipo Volqueta de la Marca: Hino. El cual cumple con las características adecuadas para nuestro estudio, debido a que se encuentra trabajando por extensos periodos de tiempo, recorriendo varios kilómetros diariamente, trabajando bajo diversas variaciones climáticas, por diversas vías como caminos de primer, segundo y tercer orden, se han precisado todos estos factores, para el estudio. El análisis de aceite hoy en día, es uno de los principales métodos de mantenimiento, este tipo de análisis se lo realiza generalmente en grandes laboratorios, con tecnología de punta, este tipo de análisis generalmente se lo utiliza en grandes empresas, se puede realizar a la mayor parte de aceites lubricantes, estas pruebas tienen elevados costos, generalmente toman un tiempo en realizar este tipo de pruebas de laboratorio, también existen equipos de análisis rápidos, que arrojan menos datos, pero a un costo inferior con una mayor rapidez.
3
2. MARCO TEÓRICO
En el estudio se analizar e interpretar el desgaste de un motor diésel a través del aceite, mediante la investigación previa del motor diésel, los aceites para motores diésel, se logrará determinar en los capítulos posteriores si se produjo un desgaste en el motor o no; a través del analizador de aceite.
2.1. MOTORES DIÉSEL
Hace algunos años se pensaba que estos motores tenían solo valor para los equipos pesados que se emplean principalmente en la agricultura o en otras ramas de la economía. Sin embargo, la realidad actual y la evolución automotriz han impulsado la difusión de este motor térmico de combustión interna y por tanto los procedimientos para determinar el desgaste a través de una muestra de aceite.
El motor diésel hoy se convierte en una alternativa muy efectiva para equipos que se encienden debido a la alta temperatura obtenida al comprimir el aire en el cilindro respondiendo al principio del ciclo de diésel. Por tanto, es importante aclarar que a diferencia de otros motores funciona por el principio de autoencendido. No utiliza chispa debido a la alta temperatura de la mezcla aire-combustible y su estado en la cámara de compresión (Ramírez, 2012).
En la actualidad, Fiat con su tecnología Multijet respalda un nuevo boom de los motores Diésel donde los inyectores pueden actuar con varias intensidades. Las inyecciones pequeñas de combustible al cilindro garantizan un proceso más eficiente donde se realiza una combustión gradual y compleja (Calvo, 2010).
4
Figura 1. Sistemas de inyección (Bosch, 2015)
De la inyección dependerá el funcionamiento del motor, por eso es tan importante este proceso que debe cumplir con las siguientes funcionalidades:
Proveer la cantidad de combustible necesaria a los cilindros y cada ciclo de funcionamiento, la cual depende de las condiciones de marcha del motor
La inyección debe realizarse en el momento preciso y su punto debe variar en correspondencia con el giro del motor y las condiciones de carga.
Pulverizar el combustible, de forma que se reparta en minúsculas gotas para facilitar su inflamación.
Dar a esas gotas la suficiente capacidad de penetración en la cámara donde se encuentra el aire comprimido.
Difundir de manera uniforme las partículas de combustible en el aire de la cámara de combustión (Ramírez, 2012).
5
Figura 2. Ciclo de los motores de combustión interna (EDTEC, 2013)
A pesar del tratamiento anterior sobre los tiempos del motor de combustión interna, resulta importante resaltar que existen también con un ciclo de 2 tiempos en correspondencia con la funcionalidad y aplicación. Estas aplicaciones son muy comunes en el campo naval, ferroviario y en los generadores de energía eléctrica.
2.1.1. Desgaste de los motores diésel
La vida útil de estos equipos está determinada por el desgaste de sus compontes. Aunque resulta inevitable el deterioro ya se tienen reconocidos dónde se ubican los principales problemas. Con un efectivo mantenimiento se puede controlar la evolución del fenómeno y determinar a tiempo las posibles problemáticas que puedan presentar los motores (Néder & Marín, 2003).
Esos problemas provocan fallas en su funcionamiento, lo cual acelera el desgaste. Entre las principales consecuencias se pueden mencionar:
Impacto negativo sobre el medio ambiente debido al incremento de la contaminación
Incremento de los costos en mantenimiento y reparación
Aumento del consumo de combustible y energía
6 motores. También inciden negativamente el contenido de azufre u otros productos ácidos en los segmentos y las camisas de los motores (Lerma, 2000).
Los impactos negativos dependen del funcionamiento de uno u otros elementos, por lo cual es muy importante reconocer dónde se encuentran las fallas que sustentan y aumentan las posibilidades de desgaste (Tormos, 2005), como se muestra en la tabla 1.
Tabla 1. Desgaste de los componentes del motor
COMPONENTES DESGASTE CONSECUENCIAS
Grupo pistón– segmentos-camisa
Se pierde la compresión, la presión media efectiva y con ello la potencia obtenida
Aumenta el consumo de combustible
y de
aceite que se quema en los cilindros, ya que los segmentos desgastados no lo arrastran correctamente, y aumenta la dilución del combustible
en el aceite y el
deterioro prematuro del mismo
Cojinetes
Adhesivo: debilita la película lubricante Abrasivo: debido al ineficiente sistema de filtrado
Corrosivo: surgen debido a los ácidos de la degradación del aceite y de las reacciones de la combustión
Atacan los elementos de las aleaciones de cobre-plomo,
bronce-plomo y
aluminio-estaño que suelen formar parte de los cojinetes
Distribución
Entre levas y empujadores debido a la expulsión de aceite Entre los balancines y las colas de válvulas Entre el vástago de la válvula y la guía
Engranajes de la distribución
Incrementa el consumo de aceite y varios problemas en las válvulas como bloqueo cierre, apertura y estanque en los asientos
Si se analizan las causas principales del desgaste en los motores de diésel, se concluye que es muy incidente la deficiente lubricación y el deterioro de las propiedades de los lubricantes.
7 en la válvula de escape, y la acumulación de depósitos que inciden negativamente en la lubricación y el desplazamiento (Tormos, 2005).
Por lo tanto, un estudio interesado en el análisis e interpretación de tales desgastes debe tener en consideración de dónde surgen las componentes determinantes, es decir, el sistema de lubricación; pues el análisis de las sustancias permite determinar y comprender por qué se produce el desgaste.
2.2 TRIBOLOGÍA
Con esta ciencia se estudia la relación que existe entre la fricción, el desgaste y la lubricación. Todo eso es posible porque con la lubricación se reduce el razonamiento de dos superficies, por lo que los sistemas que surgen con esta misión se dirigen a disminuir el contacto de las piezas, facilitar el movimiento y por tanto el desgaste causado por esa fricción (Matías, 2010).
En la figura 4 se visualizan los efectos de la lubricación:
Figura 3. Efectos de los sistemas de lubricación (Matías, 2010)
8 como el consumo de energía, proteger de la corrosión e impedir la acumulación de contaminantes (Alonso, 2011).
Las sustancias llegan a los puntos críticos de fricción mediante el sistema de borboteo (actualmente está en desuso), el sistema de presión o el mixto. En el sistema de presión las sustancias se suministran a través de una bomba que permite la circulación constante, mientras que los sistemas mixtos combinan esa estrategia con las piezas que al girar salpican aceites.
Otros autores como reconocen los tipos de lubricación que se presentan en la tabla 2:
Tabla 2. Tipos de lubricación
TIPOS PARTICULARIDADES
Lubricación hidrodinámica
La presencia de la película de aceite separa a las piezas con una acumulación gruesa para evitar la fricción
Lubricación marginal Por la presencia de aditivos las partes rozan entre sí sin causar desgaste
Mixta Unión de los procedimientos anteriores
Un conocimiento básico del sistema de lubricación del motor es útil no solo para comprender cómo la contaminación y la degradación del aceite pueden dañar los componentes del motor, sino también para entender cómo la falta de aceite puede tener un efecto igualmente perjudicial.
El sistema de lubricación de cada motor puede ser ligeramente diferente; sin embargo, la mayoría son iguales en principio. Por ello, el mantenimiento básico de los sistemas de lubricación debe ser idóneo y oportuno.
Otra regla general importante es seguir los intervalos recomendados para cambiar el aceite y los filtros. La secuencia de ese mantenimiento evita la contaminación/degradación del aceite, especialmente con combustibles que tienen altos niveles de azufre.
9 depende de la interposición de la película de lubricante entre dos superficies para que la fricción no desgaste las partes (Bosch, 2015).
Los elementos susceptibles a lubricar son los órganos deslizantes, los órganos de rotación y los órganos oscilantes. Tomando en consideración ese conocimiento, se hace necesario que el cronograma de lubricación priorice esos componentes debido a que se encuentran en constante fricción.
Tabla 3. Elementos susceptibles de lubricar ÓRGANOS
DESLIZANTES
ÓRGANOS EN ROTACIÓN
ÓRGANOS OSCILANTES
Pistones en los cilindros
Válvulas en sus guías
Los apoyos y las muñequillas del cigüeñal
Los apoyos del árbol de levas y las levas
Los engranajes o la cadena de distribución
Pies de bielas
Balancines
Para cada uno de estos componentes se utilizan sustancias específicas en correspondencia con la funcionalidad y las necesidades.
2.3 ANÁLISIS DE LUBRICANTES
Un lubricante se compone de una base, que puede clasificarse en:
Mineral: son las sustancias de origen orgánico que se obtienen con la destilación del petróleo crudo y se ubica entre el gasóleo y el alquitrán. Son los más usados por sus costos y según las clasificaciones de la industria existen dos tipos, destacando el primero, pues presenta mejor calidad y pureza. Por su composición requieren del uso de aditivos (Centro Técnico Shell, 2005).
10 4, PIB o grupo 5, ESTER, los cuales no necesitan de aditivos u otros compuestos; para lo general se usan con los lubricantes materiales (Fygueroa, 2009).
Semi-sintético: resultan de la mezcla de los lubricantes mencionados con anterioridad y surgieron con la intención de mejorar los minerales, pero sin llegar a la calidad de los que se producen en laboratorio (Centro Técnico Shell, 2005).
Clasificaciones de los lubricantes
En relación con su viscosidad y condiciones de servicio se clasifican los aceites según la American Petroleum Institute (API), la Asociación de Constructores Europeos Asociados (Europea ACEA) ySociety of Automotive Engineers (SAE).
SAE
Determina actualmente el grado de viscosidad estándar para los lubricantes. Para ello relaciona la viscosidad y la temperatura de uso de un aceite estableciendo 10 grados. De 0 a 25, son los primeros seis y se identifican con la W (winter - invierno). Cada grado significa la temperatura necesaria para que la sustancia fluya por los conductos donde se requiere de su presencia (SAE, 2012).
En relación a los estudios realizados, la SAE (2012) determina que en correspondencia con su viscosidad se pueden clasificar los aceites en:
Aceites Monogrado: su viscosidad se relaciona con la variación de la temperatura. Cuando la letra W acompaña la numeración, entonces el aceite en condiciones frías propicia un fácil arranque del motor. Si se ausenta la letra entonces su empleo es factible ante temperaturas cálidas.
Aceite Multigrado: a diferencia del anterior presenta varios números de viscosidad SAE y por lo general ese grado es alto; de lo cual se interpreta que su comportamiento será eficiente ante diferentes cambios de temperatura.
API
11 también aplicada, es decir, a los equipos; concluye los estándares de calidad para los lubricantes empleados en los sistemas de motores diésel (API, 2013).
La letra que acompaña a la C indica en orden ascendente el grado de calidad de las sustancias como se muestra en la tabla 4:
Tabla 4. Calidad de los lubricantes según la API
CATEGORÍA ESTADO SERVICIO
CI-4 Actual
Presentado en 2002 para motores de alta velocidad y de cuatro tiempos diseñados para cumplir con las normas de emisiones de escape de 2004. Se formularon para mantener la durabilidad del motor donde se emplea la recirculación de los gases de escape. Se emplea con combustible diésel con un margen de 0,5% de azufre en relación al peso. Puede sustituir los aceites CF-4, CG-4 y CH-4.
CH-4 Actual
Presentado en 1998 para motores de alta velocidad y de cuatro tiempos, diseñados para cumplir con las normas de emisiones de escape de 1998. Se emplean con combustible diésel con un margen de contenido de azufre de hasta 0,5% del peso. Puede sustituir los aceites CD, CE, CF-4 Y CG-4.
CG-4 Actual
Presentado en 1995 para motores de extrema exigencia, alta velocidad y de cuatro tiempos que utilizan combustible con menos de 0,5 % de azufre. Los aceites CG-4. Puede sustituir los aceites CD, CE y CF- 4
CF-4 Actual
Presentado en 1990 para motores de alta velocidad, de cuatro tiempos, de aspiración natural y sobrenatural. Puede sustituir los aceites CD y CE.
CF-2 Actual
Presentad en 1994 para motores de extrema exigencia y con ciclo de dos tiempos. Puede sustituir los aceites CD-II.
CF Actual
Presentado en 1994. Para vehículo de todo terreno con inyección indirecta y otros motores diésel, incluidos aquellos que emplean combustible con más de un 0,5% de azufre. Se puede utilizar en lugar de los aceites CD.
12
ACEA
Establece para motores de diésel la clasificación que se muestra en la tabla 5:
Tabla 5. Clasificación de la ACEA
ACEITE CARACTERÍSTICAS USO
B1 Aceites de baja fricción, baja
viscosidad Motores ligeros
B2 Sin requisito de ahorro de combustible
Motores diésel ligeros, principalmente en motores con inyección " indirecta ", con
intervalos de cambio normales
B3 Aceite de viscosidad muy estable Motores diésel ligero de altas prestaciones o con mantenimiento extendido
B4
Aceite de viscosidad muy estable. Máxima calidad.
Tendencia a sintéticos
Motores diésel con inyección directa y con mantenimiento extendido
B5
Aceite de viscosidad muy estable. Nivel más alto de calidad
y economizador de combustible
Motores de altas prestaciones y extendidos períodos de cambio de aceite
(ACEA, 2013)
2.3.1 Aditivos
13 contrario no se lograrían los efectos deseados con la lubricación (Jiraldi, 2010).
Tabla 6. Tipos de aditivos Aditivos Características
Antidesgastante Extrema
Presión
Son muy utilizados en la lubricación por borboteo al conformar una discreta capa en las paredes donde es necesario disminuir el desgaste por fricción
Antioxidantes Retardan el deterioro precoz de las sustancias lubricantes
Antiespumantes Impiden el surgimiento de burbujas que transportarían aire al circuito de lubricación
Espesantes Conjunto de polímeros que se expanden e incrementan la viscosidad del lubricante
Detergentes Limpian la suciedad resultante del proceso de combustión
Dispersantes Trasladan la suciedad del proceso de combustión hacia el filtro
Antiherrumbre Con su acción se evita la acumulación de óxido en las paredes metálicas del motor
En relación al interés del presente estudio se concluye que los aditivos más utilizados en la lubricación de motores de combustión interna son: antioxidantes, anticorrosivos, detergentes y dispersantes.
2.3.2 Lubricación en motores de combustión interna
Para los motores de combustión interna, los lubricantes más empleados resultan los minerales, no obstante actualmente existe la tendencia de emplear los lubricantes sintéticos.
14 que no siempre ocurre así, por lo que esos desechos pueden contaminar al aceite (Alonso, 2011).
Los lubricantes empleados actúan bajo condiciones extremas de presiones, temperaturas y contacto con otras materias que contaminan. Se ha comprobado que ante las altas temperaturas a las que están sometidas las sustancias lubricantes tienden a descomponerse y por tanto ocurre su degradación (Jiraldi, 2010).
Ante la situación se hace necesario el empleo de aceites que no se deterioren y que cumplan con las características que se resumen en la figura 4:
Figura 4. Características de los lubricantes
El agua resultante de un proceso de combustión también puede afectar la lubricación y a su vez generar oxidación en diversos mecanismos del equipo o generar un barro debido al proceso de condensación. Además influyen las impurezas de los combustibles y la discreta cantidad de dióxido de carbono producida. Ante las consecuencias negativas descritas, los aditivos cumplen la funcionalidad de evitar algunos de esos procesos (García, 2010).
De conjunto, el correcto filtrado garantiza que las partículas abrasivas no circulen por el motor y en relación a los lubricantes se plantea que ayudan a eliminar los productos de la combustión y de la propia degradación de los aceites y de otros elementos que puedan contribuir al desgaste del motor.
Características de los lubricantes Adherencia o untuosidad: propicia la lubricación permanente al tener la capacidad de adherirse a las
superficies. Viscosidad: la
resistencia que opone el líquido al fluir por un conducto debe ser adecuada. Ni
muy fluido, ni muy viscoso
Punto de congelación: temperatura más baja a la cual solidifica
el aceite
Punto de inflamación: los aceites utilizados en motores suelen
tener un punto de inflamación muy alto; del orden de
los 240ºC
Estabilidad
química: permite que se mantengan inalterables con el
tiempo a la oxidación y a la
15
2.3.3 Lubricantes usados
El análisis de los lubricantes usados del motor se instituye en la actualidad como un mecanismo muy factible para determinar o predecir los problemas de deterioro que presenta o puede presentar el equipo. Ninguna otra evaluación arroja resultados tan completos, ni tan certeros para conocer los riesgos y prevenirlo. Por tanto entre sus principales beneficios puede mencionarse:
Determinar la frecuencia del cambio de aceite
Disminuye la posibilidad de que el motor colapse totalmente
Evita manipulación y mantenimientos innecesarios, lo cual repercute en un ahorro monetario
Propicia la programación temporal del no funcionamiento del equipo
Ayuda a determinar la calidad del mantenimiento (Néder & Marín, 2003). Como el motor está expuesto a agentes contaminantes y esos agentes pueden incidir en el desgaste, se hace importante realizar pruebas de aceite que reflejen dónde existen las fallas y qué factores están incidiendo.
Un proceso de prueba de aceites usados implica las etapas que se muestran en la figura 5:
16 Las etapas anteriores pueden resumirse en tres grandes procesos, los cuales son:
Diagnóstico: en este proceso resulta importante que se identifique el equipo, cuál es su ambiente de operación, el tiempo de uso, los componentes del motor, qué tipo de aceite usa y cuál es el período de operación.
Pronóstico: mediante este proceso se conoce cuál es el avance del problema y determinar las implicaciones que ese deterioro puede ocasionar. Para ello, es necesario determinar cuáles son los factores que están incidiendo, luego las fallas y finalmente la proposición de decisiones al respecto.
Decisiones: en esta fase se toman estrategias correctivas, preventivas o proactivas (Calvo, 2010).
Las etapas anteriores dependen del análisis de las materias que componen los aceites usados. Conocer la procedencia de esas partículas implica un estudio cualitativo, mientras que luego, la cuantificación propiciará determinar dónde está el desgaste y los problemas con la fricción.
Para el logro de esos intereses y realizar el análisis existen varios equipos, en correspondencia con las pruebas a realizar. En relación con el interés del presente estudio se utilizará el Oil view ® quick-check analyzer. Con múltiples funcionalidades, este equipo permite conocer la condición química y la contaminación de los lubricantes, así como el desgaste de componentes mecánicos (Manual OilView Quick-Check, 2010).
Con el empleo del analizador se obtienen grandes ventajas, pues transcurrido un minuto luego de la toma de muestra se alcanzan los resultados, los cuales ofrecen información sobre:
Degradación del aceite
Entrada de contaminación
Desgaste de componentes mecánicos
17 se efectúa in situ y como ya se ha planteado los resultados se obtienen rápidamente (Manual OilView Quick-Check, 2010).
2.3.3.1 Pruebas realizadas a la muestra de lubricante
Cada una de las evidencias descritas con anterioridad y la materialización de los beneficios del análisis de aceites usados pueden obtenerse por las diferentes pruebas realizadas a las muestras de aceite.
2.3.3.2 Análisis del desgaste
Este análisis permite conocer las causas que afectan el rendimiento del motor, por lo que contribuye a optimizar su disponibilidad y funcionalidad. Con las pruebas se detectan la presencia de partículas metálicas minúsculas que provocan el desgaste en determinadas partes de los equipos y que se acentúa con la fricción entre esos componentes (Alonso, 2011).
La vigilancia del tipo y la cantidad de estas partículas, así como el ritmo de desgaste se realiza con la técnica de la espectrometría, la cual permite el reconocimiento de las partículas que están incidiendo o que pueden incidir en el deterioro del motor.
Al calentar el aceite en temperaturas muy altas, debido a las propiedades químicas, las partículas de cobre, hierro, cromo, plomo, silicio, sodio, calcio, magnesio y zinc se atomizan y son reconocibles por la energía luminosa y la longitud de onda que presentan cada una. Luego con la utilización de un sistema óptimo es posible medir e inventariar la energía para calcular los resultados en partes por un millón para cada elemento. Esos resultados se comparan con datos conocidos de concentración normal (Néder & Marín, 2003).
También se pueden emplear los siguientes tipos de contadores de partículas:
Dispersión de la luz por láser
18 Al unísono se distinguen las señales por categorías en un sistema electrónico y en relación a ello ocurre un conteo de los picos que producen los elementos de cada categoría (Gastón, 2013).
Tabla 7. Elementos contaminantes presentes en el aceite
ELEMENTOS ORIGEN
Zinc (Zn) Aditivo antioxidación-anticorrosión. Aditivo antifricción.
Silicio (Si)
Polvo atmosférico (SiO2). Pistones. Camisas de fundición. Aditivos antiespumantes (lubricante). Inhibidores de corrosión del agua de refrigeración. Restos de pastas de juntas y tubos (siliconas).
Plomo (Pb) Cojinetes. Aditivo del propio lubricante. Trazas de gasolina. Níquel (Ni) Cilindros. Elementos de la distribución.
Molibdeno (Mo) Pistones. Segmentos. Aditivo del aceite (MoS2). Magnesio (Mg) Aditivos detergentes (lubricante).
Hierro (Fe) Segmentos. Camisas de cilindros. Levas y balancines. Engranajes y cadenas. Apoyos o muñequillas del cigüeñal.
Fósforo (P) Aditivo antidesgaste. Aditivo antioxidante (lubricante). Estaño (Sn) Cojinetes (Pb-Sn, Cu-Sn, Al-Sn). Conductos de lubricante.
Cromo (Cr)
Segmentos, camisas, pistones. Barras de válvulas. Inhibidores de corrosión del agua de refrigeración (cromatos de sodio o de potasio).
Cobre (Cu) Cojinetes y Refrigerante (intercambiadores de cobre) Calcio(Ca) Aditivo detergente (lubricante)
Boro(B) Aditivos del aceite. Trazas de inhibidores del anticongelante (tetraborato de sodio)
Bario (Ba) Aditivos detergentes (lubricantes)
Aluminio (Al) Cojinetes, pistones. Contaminación externa con polvo del ambiente.
19 Debido a ello y a otros factores, la identificación de tendencias resulta esencial para llegar a conclusiones durante los análisis de desgaste. Luego de la toma de las muestras provenientes de un mismo equipo es viable delimitar una tendencia para cada uno de los metales (Jiraldi, 2010). Esta conclusión se compara entonces con muestras sucesivas para determinar los cambios graduales en los niveles de concentración.
Pruebas químicas-físicas
Con su aplicación se puede determinar la presencia y concentración de agua, combustible y anticongelante en el aceite. Cada uno de estos factores provoca que la lubricación se deteriore y no cumpla con eficiencia su funcionalidad lo que repercute negativamente en la conservación del motor (Calvo, 2010).
Por ejemplo, cuando existe glicol es muy probable que el aceite ocasione concentraciones que atasquen los filtros. La presencia de agua en aceite disminuye la capacidad de lubricación de las sustancias y también es muy probable que cause obstrucciones. Además, el excesivo calentamiento del agua puede generar explosiones que dañan el metal (Arismunandar, 2013). Todo ello puede reconocerse través de las pruebas que se presentan en la tabla 8.
Tabla 8. Pruebas química-física DETECCIÓN DE
SUSTANCIA TÉCNICA
Agua
Prueba del chisporroteo. En una plancha a temperatura de 230 a 250 se coloca una gota del aceite usado; si ocurre el burbujeo se está en presencia del líquido. Entre 0,1% y 0,5% es el contenido aceptable, cuando supera el 0,5% se está en presencia de desgaste.
Combustible
20
Tabla 8. Pruebas química-física (continuación) DETECCION DE
SUSTANCIA TECNICA
Anticogelante
Prueba química se determina la presencia de glicol en relación a la cual no puede aumentar la presencia de sodio en los aditivos suplementarios del refrigerante.
Derivados del azufre y ácidos orgánicos
Medida de la reserva de alcalinidad en el aceite mediante el Número de Base Total (TBN). En general, cuanto mayor es el valor de TBN, mayor es la reserva de capacidad alcalina contenida en el aceite. Si el valor del cálculo es muy discreto entonces se corrobora la presencia de derivados del azufre y ácidos orgánicos
2.3.3.3 Pruebas rápidas
El análisis del estado del aceite puede realizarse mediante varias técnicas y equipos, así como en centros especializados de análisis o en los propios talleres. En los laboratorios se obtiene información más exacta sobre la contaminación del aceite, sin embargo, existen pruebas rápidas que acortan el tiempo de espera y que permiten conocer al instante qué está sucediendo con la calidad del lubricante (Saldivia, 2013).
Con el empleo de las nuevas tecnologías se han desarrollo equipos y software que permiten conocer el estado del aceite y su nivel de contaminación en relación a la presencia de materias como azufre, hollín, productos de nitración y oxidación.
21
Figura 6. Analizador OilView® Quick-Check (Manual OilView Quick-Check, 2010)
Este analizador es muy sensible a los cambios de temperatura, por ello, ha de tenerse en lugares poco húmedos y a temperatura constante. Cumpliendo con esos requerimientos se podría conocer la causa del desgaste, debido a que poco a poco el aceite experimenta un mecanismo de envejecimiento que atenta contra sus propiedades y que, a su vez, está determinado por procesos como la oxidación, la ruptura, la evaporización y la polimerización (Manual OilView Quick-Check, 2010).
Durante el análisis es importante también tomar en cuenta el equipo, su calibración y las condiciones óptimas para su funcionamiento. Para ello, es necesario consultar el OilView® Manual del usuario Quick-Check (2010), con la finalidad de que se cumplan con los estándares de la recogida de aceite, agitación de la muestra para evitar la concentración de contaminantes y así poder determinar el % de agua, el índice ferroso, índice de química y número dieléctrico.
22 Cuando el valor del TBN se iguala al índice de acidez; se está en presencia de un desgaste por invasión de productos químicos que afecta a un ritmo acelerado.
El TBN se reduce mientras neutraliza los ácidos, por eso durante el análisis, los resultados surgen de la comparación entre lubricantes nuevos y usados. En función de la diferencia se interpreta un resultado que dictamina el uso o la condenación del aceite. No obstante, el TBN no puede ser inferior en un 50% al valor de la sustancia lubricante sin uso (Fygueroa, 2009).
Respecto al valor del TBN se pueden tomar otras decisiones, según se muestra en la figura 7.
Figura 7. Valores de TBN y cambio de aceite (Caterpillar, 2001)
Según se visualiza en la figura, es recomendable que ante un exceso del
nivel de azufre, es decir, por encima del 1,5% se tomen las acciones
pertinentes:
Recurrir al empleo de un lubricante con un valor mayor de TBN que se
ajuste a las clasificaciones relacionadas con anterioridad.
Disminuir los períodos de cambio de aceite en correspondencia con la información obtenida en el análisis del aceite y el análisis de desgaste.
En la determinación de la sustitución del aceite también se debe tener en
23
acumulación excesiva en los pistones, la cual sustenta el riesgo de alterar el
consumo de combustible y desgaste en los cilindros.
Índice de acidez (TAN): El TAN es la cantidad del número de ácido total necesario para neutralizar todos los componentes ácidos presentes en 1g de la muestra de lubricante, es decir, permite conocer cuantitativamente la presencia de productos ácidos en el aceite. En relación a los niveles perjudiciales no existe un consenso, pues varían en correspondencia con el aceite y su aplicación. Lo que sí es cierto es que un TAN elevado responde a situaciones de desgaste debido a la oxidación o degradación térmica (Montoya, 2008).
Durante el proceso de muestreo se tienen en cuenta que en los resultados pueden influir otros componentes, por ello se debe calentar la sustancia a 65°C para evitar impurezas. Para ese proceso se agrega a una mezcla de propanol y tolueno. Si el índice resulta elevado es posible determinar que existen condiciones para la oxidación y por tanto se está ante la disminución de consumo de aditivos (Centro Técnico Shell, 2005).
Según el criterio de otros autores como Saldivia (2013) un elevado TAN ocasiona fallas en los rodamientos y excesivo desgaste en muchos componentes del sistema.
Constante dieléctrica: De conjunto con la viscosidad y el punto de ebullición constituye una propiedad esencial de materiales. Esta constante muestra cómo responde el aceite ante un determinado campo eléctrico. La variación de esa respuesta puede deberse al uso, la degradación o contaminación, es decir, a la acidez, presencia de agua o de grandes partículas ferrosas (Saldivia, 2013).
Por tanto, la constante dieléctrica se ve afectada cuando los contaminantes se acumulan en la rejilla del sensor del OilView® Quick-Check. Por lo que a través de la variación se puede determinar el desgaste y la clasificación de las sustancias que lo provocan.
24 por partículas polares solubles y sólidas ante la presencia de un campo eléctrico de corriente alterna” (Saldivia, 2013, pág. 23).
Una variación del factor potencia permite plantear que ha comenzado un proceso de degradación del aceite, causado por un desgaste del motor o la incidencia de otras sustancias que también pudieran estar afectando su estado técnico (Fygueroa, 2009).
En tal sentido, y para obtener resultados más exactos, el OilView® Manual del usuario Quick-Check (2010) establece que:
Presencia de metal ferroso o no ferroso provoca picos a corto plazo en la constante dieléctrica en el imán de estado. Para que no ocurra una variación, el índice ferroso debe alcanzar valores cercanos a cero. Cuando así no sucede, se estará en presencia de grandes partículas ferrosas.
Presencia de agua ocasiona un cambio brusco y cíclico en la constante dieléctrica.
Con la variación de la constante dieléctrica también se puede conocer el índice químico, el cual será la diferencia en el dieléctrico entre la muestra y el aceite de referencia multiplicado por 100. Si el valor aumenta o es elevado se puede concluir que existen condiciones propicias para un incremento del desgaste y de los procesos corrosivos. La estimación del % de agua se determina a través de la pendiente de la dieléctrica en el intervalo de prueba, mientras que el índice ferroso es posible determinarlo al final de la prueba rápida al representarse la suma de la diferencia de dieléctrico constante entre los distintos estados del imán.
2.3.3.4 Análisis del estado del lubricante
25 Para determinar la viscosidad se puede hacer uso de los siguientes procedimientos:
Medir el escurrimiento del aceite a través de un pequeño orificio donde se pueda comprobar su fluidez.
Calculando el tiempo en que transcurre el desplazamiento de un sólido por el aceite.
Analizando las consecuencias del cizallamiento en superficies que friccionan.
Cada uno de los valores obtenidos se compara con los índices de viscosidad propuestos por la SAE (2012) y que se muestran en la tabla 9.
Tabla 9. Índice de viscosidad
Viscosidad SAE Viscosidad mínima CST a 100 °C
Viscosidad máxima CST a 100 °C
0 W – 40 12,5 16, 29
5 W – 40 12,5 16, 29
10 W – 40 12,5 16, 29
15 W – 40 12,5 16, 29
20 W – 40 12,5 16, 29
25 W – 40 12,5 16, 29
40 12,5 16, 29
(SAE, 2012)
Entre las causas de la disminución de la viscosidad Mora (2006) señala a la acumulación de derivados del proceso de combustión y también plantea que esta tendencia permite reconocer contaminación y fuerte presencia de un proceso de oxidación.
26
Tabla 10. Causas de la disminución de viscosidad Diminución de la viscosidad
Contaminación por combustible Desperfecto en los polímeros de cizallamiento
Baja calidad del aceite base
Contaminación: Puede producirse debido a la acumulación de partículas en el filtro, lo cual hace que estos componentes no funcionen correctamente y se permita el paso de materiales muy favorables para aumentar el desgaste.
También este estado depende de la pureza del aceite. Si durante su
almacenamiento no se tuvieron en cuenta medidas de protección, el material
mezclado durante ese proceso daña a los componentes justo después de
realizar el cambio de aceite. En la práctica se ha evidenciado que las
partículas contenidas quedan atrapadas en los cojinetes que luego asumen
lijan en el cigüeñal (Lerma, 2000).
Por tanto, si en el análisis de los aceites usados se comprueba contaminación entonces se podrán detectar problemas de desgaste debido a que el estado resulta de las varias sustancias provenientes del deterioro. Por ejemplo, la contaminación del aceite puede ser producida por:
Partículas metálicas que resultan del desgaste de las partes que friccionan entre sí. Además, la presencia de estas partículas provocan un desgaste abrasivo y ciertas rugosidades en las superficies que interactúan provocando un desgaste adhesivo.
Óxidos metálicos que provienen de la oxidación y el desgaste
Agua proveniente de la condensación de pavor o de las fugas del sistema de refrigeración. La acumulación de esa agua ligada a otros componentes generan un barro que deteriora el motor (Tormos, 2005).
27 Ante esa situación se produce una degradación que afecta el funcionamiento de la máquina debido al desgaste que ocasiona los grandes cambios de propiedades físicas y químicas de los lubricantes.
Las partículas más grandes ocasionan problemas y fisuras durante el proceso de entrada, mientras que las pequeñas se mantienen recirculando y dañando varios componentes del motor (Calvo, 2010).
Es muy habitual que exista una contaminación durante el cambio de aceite, pues quedan muestras del anterior. Por estas y otras razones es posible encontrar:
Silicio: penetra por el filtro o por otros elementos del sistema de alimentación. Una vez dentro entra en contacto con el aceite y daña a los componentes que friccionan entre sí.
Agua: como ya se ha planteado genera herrumbre e incrementa a capacidad de desgaste que provocan los ácidos. Reduce las propiedades de las sustancias lubricantes por lo que se pierde la funcionalidad de este sistema.
Aluminio: contamina al aceite al introducirse por desgaste o por medio del aire contaminado.
Sodio: fundamentalmente proviene del agua, aunque también puede entrar por el sistema de refrigeración; cuando así no ocurre existen errores durante el proceso de lavado y mantenimiento (García, 2010). La degradación del aceite puede ser el resultado de una serie de factores y condiciones, no obstante se puede concluir que su análisis conlleva a:
Mantenimiento proactivo: detectar una anomalía que puede afectar el funcionamiento del motor. Las condiciones propicias para ello son las señaladas con anterioridad, dígase aumento de partículas de agua y de otras sustancias, oxidación, dilución por aditivos y desproporcionales índices de acidez y alcalinidad.
28
3. METODOLOGÍA
El desarrollo de la investigación del trabajo de titulación se hizo a través de la metodología experimental – analítica, mediante esta investigación se desarrollaron una serie de pruebas experimentales, para poder determinar el desgaste producido en un motor Diésel, en un periodo de un mes y medio de uso del vehículo, luego de realizar el trabajo experimental, procedemos a realizar el análisis mediante los resultados obtenidos, para de esta forma lograr alcanzar el objetivo general.
El cumplimiento del objetivo general, se basó en el desarrollo de cada uno de los objetivos específicos, mediante los cuales conseguimos obtener los resultados propuestos, que nos determinarían el resultado propuestos del estudio.
A través del primer objetivo específico, que se basa en identificar los diferentes tipos de aceites como lo son el mineral, sintético para motores Diésel que existen en el mercado, sus especificaciones, características, se realizó una investigación acerca de las especificaciones del lubricante a utilizar para realizar los ensayos, el manual de operación de la maquina “Oil View Quick-Check”, para contar con la información necesaria referente al tema, obtener un conocimiento adecuado del tema a investigar.
Mediante el segundo objetivo, se logra determinar los parámetros TAN, establecidos por el fabricante, las especificaciones técnicas del lubricante: Amalie 15 W 40, tomando estos datos como referencia para el análisis, se determina la evolución, perdida de aditivos, perdida de propiedades del aceite, para verificar como se va produciendo la degradación del aceite en un motor Diésel.
Con el tercer objetivo específico, se logró realizar diferentes tipos de ensayos de un aceite para motor diésel, en diferentes periodos de tiempo para determinar su desgaste.
29 Con un vehículo de trabajo que se encuentre operativo por largas jornadas de trabajo, que su esfuerzo sea llevado al límite, en este caso se ha escogido un vehículo pesado, tipo volqueta.
Se ha buscado en el mercado los diversos tipos de aceites para motores diésel, en este caso puntual para vehículos pesados, se ha determinado cual es el tipo de aceite especifico, con las mejores prestaciones para el vehículo en el cual se realizaran las pruebas, en base a las especificaciones determinadas por el fabricante, este aceite es uno de los más vendidos, por tanto uno de los más usados en este tipo de vehículos.
Como punto final se ha determinado el equipo a utilizar para realizar cada uno de los ensayos, el cual establezca cada uno de los parámetros a determinar en el estudio, mediante el equipo analizador de aceites de nombre “Oil View Quick-Check” el cual ayuda a determinar los diversos parámetros como: número dieléctrico referencial, degradación, contenido de agua, número dieléctrico, índice ferroso, porcentaje de contaminación, degradación del aceite.
30
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
En la sección actual, se proporciona información de cada una de las diversas pruebas que se han realizado para obtener este estudio, las herramientas de apoyo que se han ocupado para el desarrollo de la investigación, el vehículo utilizado, los materiales empleados, así como los procesos para el uso de las herramientas para investigación, extracción de muestras.
Como parte del estudio será fundamental el mostrar los datos obtenidos durante las evaluaciones realizadas a las muestras de aceite, para de esta manera poder obtener los resultados, y en base a esto verificar la factibilidad de nuestro estudio, así como el impacto que podría tener a futuro, para que se pueda realizar este tipo de estudios en empresas de transporte, para reducir los costos de mantenimiento, reemplazo de piezas innecesarias, para de esta forma contribuir al medio ambiente.
4.1 SELECCIÓN DEL VEHÍCULO
Para el desarrollo del trabajo de titulación se ha buscado un vehículo el cual realiza su trabajo diario entre ciclos de 8 a 11 horas diarias, durante cinco días a la semana, en ciertas ocasiones realiza trabajos los siete días de la semana, recorre entre 170 a 220 kilómetros diarios de transporte pesado, con un motor diésel, que corresponde a una Volqueta marca Hino, año de fabricación 2008, modelo GH 1726; el vehículo realiza diversos trabajos como carga y descarga de materiales pétreos, de construcción, escombros, entre otros trabajos.
31 El mantenimiento vehicular se lo realiza periódicamente, es muy complejo cumplir con las especificaciones de mantenimiento determinadas por el fabricante, pues cabe recalcar que se trata de un vehículo de trabajo, que cumple con jornadas largas y muchas veces en condiciones desfavorables, como las vías de circulación, condiciones ambientales, entre otros; se presenta a continuación las especificaciones técnicas del vehículo tabla 11.
Tabla 11. Especificaciones técnicas
MODELO GH1JMUA – 1726
Configuración 4X2
CAPACIDADES
Capacidad de carga eje
delantero 6.500 Kg
Capacidad de carga eje
posterior 10.500 Kg
Peso bruto 17.000 Kg
Peso vacío 4.940 Kg.
Capacidad de carga 12.060 Kg.
Neumáticos 12 R 22.5
MOTOR
Tipo Diesel turbo Intercooler
Sistema de inyección Inyección electrónica en riel común Norma de control de emisiones Euro 3
Potencia máxima 260 HP @ 2.500 RPM Torque máximo 76 KgM @ 1.500 RPM
Cilindraje 7.684 cm3
EMBRAGUE Monodisco seco
TRANSMISIÓN
Transmisión / Tipo Manual (EATON 6109) Numero de velocidades 9 velocidades + 1 reversa EJES
Delantero Tipo viga elliot “I” inversa reforzada Trasero Enteramente flotante reforzado
32 El proceso de selección empieza por reconocer los vehículos que son más utilizados en el segmento requerido para la presente investigación, posteriormente analizar las condiciones en los que son usados los vehículos, saliendo a la luz que la mayor parte realiza trabajos extensos, de gran peso de carga, y en vías de difícil entrada, tomando la decisión de dicho modelo para las pruebas requeridas.
4.2 ESPECIFICACIONES DE ACEITE
Como parte importante de un mantenimiento en cualquier vehículo se tiene la selección de un aceite adecuado, y esto no excluye al vehículo seleccionado, en el que el propietario utiliza aceite de grado SAE recomendado en vehículos Diesel 15W40, de marca Amalie como se muestra en la tabla 12 y figura 9.
Para la selección de un lubricante adecuado incluso las prestaciones que cumple el vehículo son importantes, como primer aspecto el grado de aceite que se requiere, posteriormente la marca de aceite, pues si existe una variación en especificaciones y costos entre una marca y otra; para dejar al final de la selección donde y cuando realizar el cambio para que este brinde sus mejores características y cumpla el propósito para el que fue diseñado adecuadamente.
Tabla 12. Especificaciones del aceite Amalie 15W40 AMALIE Lander 15W-40
CARACTERISTICAS UNIDADES ASTM VALOR
Color D- 1500 Tip. L3
Viscosidad a 40°C cSt D – 445 110
Viscosidad a 100°C cSt D – 445 14.0
Índice de viscosidad D – 2270 Min.130
Viscosidad CCS a -20°C cP D - 5293 Max 7.000
33
Figura 9. Aceite Amalie 15W40
4.3 EQUIPO DE INVESTIGACIÓN
En el análisis de aceite existen diversos métodos de comprobación del estado del mismo, que pueden ir desde una simple inspección visual, hasta un exhaustivo análisis mediante equipo especial, la exactitud de cada una de las pruebas depende del tipo de ensayo que se va a realizar, y se considera los ensayos de laboratorio como los más exactos.
Un análisis de aceite es importante para determinar el deterioro del mismo, la presencia de partículas contaminantes, restos de viruta, impurezas, contenido de agua, entre otras que se puede considerar como agentes extraños en el sistema que podrían causar algún problema. Con estos resultados se puede realizar un mantenimiento predictivo, lo cual ayuda a reducir costos, optimizar tiempo de trabajo y sobre todo aumentar la vida útil del vehículo.
34 de las partículas de este mineral, con todos estos indicadores se puede obtener información valiosa para la investigación, En la siguiente figura 10 se puede observar el analizador de aceites.
Figura 10. Equipo de análisis de aceite
4.3.1 SOFTWARE OIL VIEW QUICK CHECK
Se utiliza un software especial, que viene en el equipo para realizar los diversos análisis que puede entregar el mismo, la instalación es sencilla y se realiza en cualquier computador; con los diversos datos que arroja el programa, se realiza informes, mediciones adicionales, y se toma resultados importantes que aporten al presente trabajo.
4.3.2 TOMA DE MUESTRA
35 Al tener estos elementos mencionados, se determina el lugar de donde se obtiene la muestra, las herramientas de extracción, recipientes, cantidad deseada, y demás puntos que influyen en la muestra, pues de ocurrir una contaminación adicional en la muestra, aumenta el margen de error de los resultados obtenidos.
4.3.3 PROCESO DE TOMA DE MUESTRA
La toma de muestra se realiza de un vehículo Vehículo Hino GH1726 del año 2008, cuyas prestaciones se refiere específicamente a la carga y transporte de material, del cual se obtiene las muestras necesarias para los diferentes ensayos a realizar, tomando en cuenta los materiales y equipos necesarios para la toma, como puede ser la bomba de vacío, mangueras, entre otros, y el proceso de extracción tiene los siguientes pasos:
El vehículo debe estar apagado.
Tener presente que el aceite puede estar caliente, esperar hasta que se enfríe.
Identificar el lugar de donde se toma la muestra.
Realizar la conexión adecuada para la toma de muestra.
Verificar la hermeticidad del sistema de extracción.
Extraer la cantidad necesaria de la muestra de aceite (aproximadamente 30 ml.) (figura 11).
Retirar cuidadosamente el equipo de extracción.
Limpiar los equipos y repetir de ser necesario.
36
4.3.4 PROCESO DE ANALISIS DE MUESTRA
Con la muestra se procede a su análisis, lo cual se realiza con “Oil View Quick Check”, colocando el aceite en él y transmitiendo los resultados a una computadora para ser analizados. Luego de la extracción de la muestra, el proceso inicia con la preparación de la muestra para ser analizada como lo muestra la figura 12.
Figura 12.Muestra de aceite en probeta
Se puede notar que la muestra tiene aproximadamente 30 ml., y posterior a esto se traslada a una botella que acopla con la máquina utilizada como se muestra en la figura 13.
Figura 13. Colocación de muestra de aceite
37 Equipo se indican en la Tabla 13.
Tabla 13. Valores recomendados de llenado y tiempo de agitación de muestras
Viscosidad del fluido Llenado del recipiente de
toma de muestra Tiempo de agitación
≤ 32 Cst ¾ 2 min
32-100 Cst 2/3 3-4 min
˃ 100 Cst 1/3 5-10 min
(Manual OilView Quick-Check, 2010)
Figura 14. Equipo de medición Oil View Quick Check en proceso de análisis
Al finalizar el análisis que hace el equipo, gracias al Software integrado se tiene una lectura de lo que ocurre con el vehículo mediante su aceite colocando ciertos parámetros que necesita el programa como el grado de aceite, entre otros; el programa arroja la siguiente información (figuras 15 y 16):
38
Figura 16. Datos de segunda pantalla entregados
El equipo de medición junto con el software en las pantallas principales (figura 15 y figura 16) muestran datos importante para las diferentes pruebas del aceite que se realizaron, y en las imágenes se presentan datos importantes que serán ampliados en la tabla 15.
En la figura 15 primera columna se despliega el número de la muestra, seguido de la fecha de realización de la prueba, marca del vehículo, kilometraje, aceite usado, aceite agregado, desgaste severo, contaminación severa, índice de químicos severo, referencia dieléctrica, índice químico, dieléctrico, índice ferroso, porcentaje de agua, conteo de gotas, conteo de materiales ferrosos y conteo de materiales no ferrosos.
En la figura 16 primera columna se tiene conteo de materiales ferrosos, conteo de materiales no ferrosos, viscosidad, viscosidad en 40° Celsi us de temperatura y comentarios adicionales.
39
Figura 17. Datos de límite de alarma de motor Diésel
40
41
4.3.5 LÍMITES DE MEDIDA
Los límites permisibles de las propiedades y contaminación que existen en diferentes aspectos del lubricante seleccionado, se indican en la tabla 14.
Tabla 14. Límites de contaminación del equipo de medición Oil View Quick Check Propiedad Índice Tipo de lubricante Límites mínimos detectables
Degradación del lubricante
Oxidación K, C,
LC La mayoría de lubricantes
˂˂10% por Espectroscopía infrarroja por transformada de
fourier FTIR (K, C)
Hollín K, C Diésel de gran potencia 0.4% por análisis térmico (TGA) Termogravimetría Contaminación del sistema de lubricación
Agua K, C,
W, LC Hidráulico
˂0.01% (K, C, W) 0.06% (LC-gotas de agua)
Agua K, C,
W, LC Diésel de gran potencia
<0,2% (K, C, W) 1% a 5% (LC, gotas de agua)
Agua K, C, W, LC
Poliol alcalina Glicol (lubricante sintético utilizado
en refrigeración de compresores)
<0.2% (K, C, W)>15% (LC-gotas de agua)
Agua K, C
Éter perfluorados (lubricante sintético usado en bombas de
vacío)
<0.04% (K, C)
Glicol K, C Diésel de gran potencia <0.2% Desgaste mecánico
Hierro Fe, W,
LC Todos los lubricantes
1 ppm> 5μ (Fe) <50 ppm> 5μ (W) <1 ppm> 40μ
(LC-materiales ferrosos)
Cobre W, LC Todos los lubricantes 50 ppm> 5μ (W) <1 ppm> 40μ (LC-materiales no ferrosos)
Estaño W, LC Todos los lubricantes 50 ppm >5μ (W)<1ppm >40μ (LC- materiales no ferroso) Plomo W Todo los lubricantes 50 ppm> 5μ W Nota: K: Constante dieléctrica, Fe: Índice ferroso, C: Índice químico, W: Estimación de agua, LC: Concentración de materiales ferrosos, no ferrosos o pequeñas gotas de agua