lubricacion de motores a gas
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© 2007 Exxon Mobil Corporation. All rights reserved.
Lubricación en Motores a Gas
Ing . Alejandro Chacín
Soporte Técnico
Lubricantes del Oriente S.A.
Contenido
Introducción a los Motores a Gas y su Lubricación.
Problemas asociados con la lubricación en Motores a Gas Natural.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Que diferencia la lubricación de los motores a gas natural industrial de los
demás?
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Que diferencia la lubricación de los motores a gas natural industrial de los
demás?.
1. Los Motores a Gas tienen temperaturas de operación mayores
En primer lugar, temperaturas de operación mayores implican
que el aceite en uso se encontrará mas caliente.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Que diferencia la lubricación de los motores a gas natural industrial de los
demás?
2. Surge un nuevo enemigo, los Óxidos Nitrosos (NOx)
El aceite para Motores a Gas
Industriales, debe combatir la Nitración,
la cual no se presenta de forma crítica en
un Motor a Gasolina o Diesel.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Que diferencia la lubricación de los motores a gas natural industrial de los
demás? Sus condiciones operativas.
3. Debe evitarse la recesión de las válvulas
Que relación existe entre el gas como
combustible, y la recesión de las
válvulas?
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Podemos concluir entonces que los lubricantes de Motores a Gas se diferencian
de los demás aceites para motor generalmente porque.
1. Los aceites para motores a gas se recalientan mas, lo que exige a estos lubricantes
una mayor protección contra la oxidación.
2. Por la alta producción de NOx en estos motores, el aceite debe soportar mejor la
Nitración.
3. Por ser el gas un combustible seco, y no poseer lubricidad, el lubricante debe proteger
los asientos de las válvulas, ahí es clave su contenido de cenizas sulfatadas.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Y que son las cenizas sulfatadas?
En términos coloquiales,
es lo último que queda
del aceite cuando es
sometido a altas
temperaturas y ácidos. Es
lo último que queda del
aceite en su quema
durante una constante
operación en un motor a
gas.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Y que son las cenizas sulfatadas?
Las cenizas sulfatadas se componen de los aditivos
metálicos del aceite que son usados para la detergencia
y la dispersancia del motor.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Detergencia
Capacidad que tiene el lubricante
para evitar que las partículas se
adhieran en los componentes de
la máquina.
Dispersancia
Capacidad que tiene el lubricante
para mantener las partículas
suspendidas evitando que se
aglomeren.
Reserva alcalina (BN)
Capacidad que tiene el aceite
para neutralizar los ácidos
provenientes de la degradación
del aceite (débiles) y de la
combustión (fuertes)
Protección contra la recesión
de válvulas
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Comparación entre rendimientos exigidos para Motores Diesel y Gas
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Tipo de aceite Cenizas sulfatadas (% Peso) BN mg KOH/g Aplicación típica
Mineral Sin aditivos - 2T
Sin Cenizas < 0.15 1-3 2T
Baja Ceniza 0.15-0.16 3-6 4T
Mediana Ceniza 0.6-1 6-12 4T y Gas Ácido
Alta Ceniza >1 +13 Gas Ácido
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Seleccione el mejor aceite para su motor a gas … que pasaría si te excedes
en cenizas… o lo contrario?
Demasiada ceniza genera depósitos que
impiden el buen funcionamiento de las
válvulas, y generan puntos calientes que
generan detonaciones.
Utilizar menor ceniza a la requerida,
acelera la recesión de válvulas, y por otra
parte, si se usa gas ácido también permite
la corrosión de los componentes internos.
En conclusión, un lubricante apropiado para motores a gas debe:
– Soportar mayores temperaturas
– Resistir la Nitración
– Evitar la recesión de válvulas
– Soportar los ácidos de la combustión (donde se usan gases fuertes)
– Mantener el Motor Limpio
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Un motor con depósitos, lacas y
barnices impiden que los procesos
de transferencia de calor en los
componentes internos se realicen
favorablemente.
Al generarse puntos calientes se
generan detonaciones, que
terminan afectando seriamente el
motor.
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Que tengo que saber y
hacer para evitar que esto
le pase a mis motores???
Introducción a la lubricación de Motores a
Gas Industriales
Que tengo que saber y hacer para evitar que
esto le pase a mis motores a gas natural???
Controle la Nitración
Controle la Viscosidad
Controle la Oxidación
Controle los depósitos
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Nitración y Oxidación
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Nitración y Oxidación
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
La Nitración y la Oxidación son dos fenómenos
distintos, las causas que las generan también lo
son. Sin embargo, los daños que pueden causar
son muy similares, y a veces pueden
confundirse.
Nitración: El aceite absorbe óxidos nitrosos
Oxidación: El aceite absorbe oxígeno
La evaluación de estas variables debe observarse en
conjunto, relacionar la Nitración y la Oxidación,
puede revelar información valiosa con respecto al
modo de operación del equipo y su carburación.
Nitración
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
La Nitración es ocasionada por las altas temperaturas de
combustión en un motor a gas, sumada a una relación aire
combustible cercana a la estequiométrica.
La nitración degenera el aceite generando ácidos y
depósitos el cual se adhieren al motor en forma de lacas y
barnices, los cuales hacen la función de aislante térmico
haciendo que el motor pierda su equilibrio térmico,
causando detonaciones, y fundición de los componentes.
La nitración también puede verse favorecida por:
• Blow-by de gases de escape hacia el cárter.
• Bajas temperaturas de operación del aceite.
• Mala ventilación del cárter.
• Mala Carburación.
Nitración
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Nitración
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
La temperatura de operación del aceite también es
importante, mientras mas baja sea, peor.
La nitración es crítica a 57°C y a temperaturas mas bajas
sigue creciendo.
Esto quiere decir que, mientras mas caliente mantenga su
aceite, mas se aleja de los problemas de la nitración…
Pero cuidado…no caliente tanto el aceite, podría
tener problemas con …
Oxidación
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
1. Controle las temperaturas de aceite y agua a la entrada y a la
salida del motor.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
Caterpillar:
Waukesha:
White Superior:
Oil - In /Out
160 /175
170 /180
180 /190
185 /195
185 /195
Water - In /Out
165 /175
Mantenga el delta de
temperatura en 10 max 15°F
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
2. No se exceda en los periodos de cambio de aceite. Determine el punto
crítico a través de un programa de análisis de aceites.
No sacrifique la limpieza
de su motor por un drenaje
extendido sin control !!!!
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
3. Inspeccione su motor, mantenga bajo seguimiento los depósitos a través
de la videoscopía y otro tipo de inspecciones menores
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
CAT
WAUK
NORMAL ANORMAL
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
0.060” de depósitos pueden aumentar la
relación de compresión en 1/4
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
CAT
WAUK
NORMAL ANORMAL
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
CAT
WAUK
NORMAL ANORMAL
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
CAT
WAUK
NORMAL ANORMAL
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
4. Monitoree periódicamente la relación aire-combustible de su equipo,
relacione las tendencias de Nitración y Oxidación a través del análisis de
aceites.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
5. Mantenga bajo control la ventilación del cárter
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Control de la Nitración y la Oxidación
Mantenga la temperatura del aceite
apropiada (consulte el manual del
fabricante)
Asegúrese que siempre haya un
pequeño vacío en el cárter
Monitoree permanente su carburación,
sobre todo si su motor es
estequiométrico.
Use análisis de aceites, y
complemente con inspecciones
videoscópicas y menores.
Fugas de refrigerante
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Fugas de refrigerante
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Una pequeñísima cantidad de glicol puede ocasionar
gran daño en el aceite y en el Motor
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Fuga de
Glicol
Precipitación
de aditivos
Cambio
químico
Oxidación
del aceite
Formación
de ácidos
Cambios
Internos Externos
Formación de
bolas de
aceite
Consecuencias
Taponamiento de filtros
con contaminaciones
menores al 2%.
Desbalanceo térmico
(depósitos bajo corona del
pistón).
Detonación/Preignición,
aumento de desgaste.
Corrosión (falla de
componentes) pérdida de
dispersancia.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Fugas de refrigerante
Fuente: www. machinerylubrication.com
Las fugas de refrigerante pueden ocurrir:
•En la parte superior por falla en sellos o
deterioro de las camisas.
•En la parte inferior por falla en el
intercambiador de calor.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Fugas de refrigerante
Fuente: www. machinerylubrication.com
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Fugas de refrigerante
Este es un tipo de afección asociada a la
corrosión generada por los ácidos generados
con la fuga de refrigerante hacia el sistema
de lubricación.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Detección y localización de fugas de refrigerante
Taponamiento de filtros Programa de inspecciones
Análisis de aceites
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Detección y localización de fugas de refrigerante
1. Observe las bujías
Coloraciones naranja en las roscas de
las bujías indican residuos de los
aditivos del refrigerante.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Detección y localización de fugas de refrigerante
2. Use colorantes y luz ultravioleta
Aplicar colorante sensible a los
rayos U.V. en el sistema de
refrigeración, nos puede ayudar a
localizar la fuga de refrigerante
en el interior del motor.
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Detección y localización de fugas de refrigerante
3. Análisis de aceites
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Desgaste metálico
Adhesión
Abrasión
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Desgaste metálico
Corrosión
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Presencia de
desgaste
¿Desgaste
Normal?Si No
¿Abrasión? SiNo
¿Corrosión?
SiNo ¿Adhesión?
No Si
Entró polvo u otro
material abrasivo
•Dilución con solventes
•Altas temperaturas
•Poca viscosidad
•No hay antidesgaste
•Combustible
•Degradación del aceite
•Fuga de refrigerante
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Fugas, en cárter y cubierta
superior
Fugas, empaquetaduras del
cárter
Nivel de aceite incorrecto
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Un alto consumo de aceite:
• Favorece la formación de depósitos en bujías y
válvulas.
• Falsea los resultados de análisis de aceite
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Si el motor utiliza demasiado aceite
disminuyen los números del análisis de aceite
y luce casi como nuevo, pero cuando se abre
el motor podríamos encontrar depósitos
pesados y piezas desgastadas.
Referencias de consumo para motores a gas
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Waukesha
Caterpillar
Ojo, esta es una
referencia de ajuste
para 100% de carga.
Un simple ejemplo de cálculo
Principales problemas de la lubricación en
motores a gas
Un motor CAT 3612 seteado en consumo apropiadamente, cuanto aceite por hora debe
consumir si opera a un 90% de su carga nominal?
Solución:
Si el motor está seteado apropiadamente debe cumplir con la relación a 100%
de su carga con…0.000521 lb/BHP-Hr
Aplicando la ecuación: Y asumiendo una densidad de 7.5 lb/gal
5.7
000521.09.03550
Consumo estimado: 0.221946 gal/hr
BHP @ 1000 RPMCarga al 90%
Final Words!
1. Recuerde que los motores a gas generan condiciones operativas distintas a las de un
motor a gasolina o diesel, esto hace que el aceite a utilizar requerido tenga
propiedades de desempeño diferentes…no te olvides que las propiedades ácidas del
gas también juegan un papel importante con respecto a la selección del lubricante.
2. Quiere evitarse problemas en su motor a gas natural? … entonces controle:
• Nitración
• Oxidación
• Viscosidad
• Depósitos
• Consumo de aceite
3. Desarrolle un programa de análisis de aceite como apoyo a su estrategia CBM
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