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El enemigo silencioso del motor

Jos Rodrguez, Amparo Zulueta, Arelys Prez

El azufre es un cuerpo simple de nmero atmico 16 y smbolo S que pertenece a la familia de los metaloides. Se puede encontrar presente en distintas sustancias en el medio natural, ejemplo: el petrleo crudo.

El contenido de azufre en el petrleo crudo, est muy relacionado con las zonas geogrficas de procedencia de los crudos.

Los combustibles que se obtienen del petrleo, pueden variar su % de azufre en dependencia del tipo de crudo y los procesos tecnolgicos utilizados. Un elevado contenido de azufre en el combustible diesel, se puede considerar como un enemigo potencial y silencioso para el motor de combustin interna. La presencia de azufre en el interior de los cilindros, en condiciones de altas presiones y en combinacin con las bajas temperaturas del sistema de enfriamiento, es la causa principal para la formacin de compuestos cidos durante la combustin.

La cmara de combustin de un motor diesel es como un reactor donde las condiciones de temperatura y presin son muy variables, por lo que un anlisis de todos los fenmenos relacionados con la combustin y sus afectaciones en el motor resulta de gran complejidad. Durante la combustin, el azufre presente en el combustible reacciona con el oxgeno del aire dentro del cilindro para formar xidos de azufre. El hidrgeno presente se combina con el oxgeno para obtener agua, la cual debe salir en forma de vapor por el conducto de escape del motor.

Teniendo en cuenta lo planteado anteriormente es de gran importancia mantener las temperaturas del motor dentro de los parmetros especificados por el fabricante, ya que las bajas temperaturas del sistema de enfriamiento, en combinacin con las presiones existentes dentro del cilindro mas el % de azufre del combustible, son los factores principales que determinan a que temperatura se presenta la condensacin punto de roco. En estas circunstancias los xidos de azufre se combinan con el agua presente de la combustin para formar compuestos cidos tales como el H2SO3 y H2SO4 que son altamente corrosivos para el motor, y al mismo tiempo aceleran el agotamiento de los aditivos que forman parte de la base alcalina de los lubricantes.

Los distintos caminos tericos donde se representan los compuestos en fase gaseosa, que por oxidacin del azufre conducen a la formacin final de los compuestos sulfurosos, se representan en el siguiente esquema.

Fig 1 Fases de transformacin del azufre en SO2 , SO3 , H2 SO3 , y H2 SO4 .

Las temperaturas dentro del cilindro juegan un papel importante en la formacin de los compuestos sulfurosos, pero no es el nico factor a tener en cuenta, ya que las presiones en el cilindro tambin influyen en el punto de roco.

Se ha comprobado que al aumentar la presin aumenta la temperatura a la cual se presenta el punto de roco, situacin que puede ser mas grave en los motores de gran tamao que queman combustible residual el cual contiene vanadio y otros metales que actan como catalizadores, acelerando la conversin del SO2 en SO3.

El siguiente grfico representa como aumenta la temperatura del punto de roco con el incremento las presiones y el contenido de azufre.

Fig 2 Influencia de la presin, temperatura y el azufre en el punto de roco

No existen dudas acerca de la posibilidad de alcanzar el punto de roco en los cilindros de un motor y por lo tanto la formacin de cido sulfrico, pero debe destacarse que por las muchas variables que intervienen durante la combustin, resulta imposible determinar por clculo terico la cantidad real de cido sulfrico que se puede formar, incluso conociendo el contenido de azufre del combustible. Los valores aproximados en la practica, indican que menos de un 5% del total de los xidos de azufre se condensan para formar cidos corrosivos. Esto resulta afortunado, ya que de otro modo el desgaste corrosivo sera catastrfico an usando aceites altamente alcalinos.

El aceite lubricante es de vital importancia en la disminucin del desgaste corrosivo, ya que una vez que se han formado los compuestos cidos en el interior del cilindro la nica forma de combatir su efecto corrosivo es con la correcta aplicacin de lubricantes con una adecuada base alcalina (BN), que se corresponda con el % de azufre contenido en el combustible utilizado. Por BN se entiende la base alcalina que posee el aceite lubricante para neutralizar los cidos que pueden formarse durante el funcionamiento del motor, como consecuencia de la combinacin, en condiciones muy especficas, de los xidos de azufre con el agua de la combustin. Esta base alcalina est dada por la incorporacin de los aditivos detergentes dispersantes que intervienen en la formulacin del aceite para motores.

A modo de orientacin se representa el grfico de BN del aceite lubricante contra el contenido de azufre del combustible, que recomienda un importante fabricante de motores de combustin interna.

Hay que sealar que la base alcalina (BN) no es el nico criterio de la capacidad del lubricante, pero si representa la gua mas adecuada para proteger el motor del desgaste corrosivo. El lubricante debe poseer suficiente BN en todo momento, por lo que es necesario realizar el cambio de dicho lubricante antes que los valores de BN desciendan por debajo del mnimo requerido, de acuerdo al % de azufre del combustible utilizado.

Bibliografa

1. Paul D. Hobson. Prctica de la Lubricacin Industrial. Instituto del Libro. La Habana, 1970. 2. Alphonse Schilling. Los Aceites para motores y la Lubricacin de los motores. Tomo II. Ediciones Interciencia. Primera Edicin Espaola, 1968. 3. Folleto de Conferencias de la Firma Castrol. H. D. Smith. Lubricacin de motores de propulsin principal de la marina. Octubre 1990. 4. Manual de fallas de Lubricacin. Firma Caterpillar Tractor Company.

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-- Jimmy Coltrain, Reliability Coordinator, Weyerhaeuser

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