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Centro América y Caribe¿Cuáles son las principales causas de nitración en motores de gas – carga, relación aire/combustible, calidad del gas o temperatura del aceite? ¿Qué otras cosas deben revisarse?
Las cámaras de combustión de los motores brindan uno de los pocos ambientes en donde hay suficiente calor y presión para romper la molécula atmosférica de nitrógeno en dos átomos que pueden reaccionar con oxígeno para formar compuestos nitrogenados (NOx). La nitración es una forma de degradación del aceite que resulta de la reacción del aceite con gases de NOx creados durante la combustión. La nitración es algo distintivo en los aceites para motores a gas natural, especialmente motores estequiométricos (relación aire/combustible) debido a sus condiciones de combustión.
La nitración es una preocupación, especialmente en motores estequiométricos de cuatro tiempos de baja velocidad que operan con bajas temperaturas en el cárter. Los motores de dos tiempos generalmente no tienen problemas con nitración debido a la gran cantidad de aceite que se remueve del cárter y que alimenta al sistema de inyección de aceite a los cilindros. Esto elimina la mayoría de los productos de nitración en los gases escape. También incrementa el relleno del cárter con aceite nuevo.
La nitración es una condición indeseable que indica que el aceite se está saturando con compuestos solubles e insolubles de óxidos de nitrógeno. La reacción de nitrógeno con la base lubricante forma dos tipos de compuestos nitrogenados: nitratos orgánicos, que son el resultado de la reacción en las paredes de los cilindros, y nitro-compuestos, que son causados por el proceso de pase de gases de combustión (blow-by) en donde el gas reacciona con el aceite en el cárter. Son independientes de los oxi-productos que conducen a la oxidación del aceite, que es otra forma de degradación del aceite.
Para identificar la fuente de nitración excesiva, considere los siguientes factores, los cuales afectan la tasa de nitración:
Eficiencia de evacuación de gases de escape
La mejor evacuación de los gases de escape (remoción de los gases de escape de la cámara de combustión), como podría ocurrir en unidades turbocargadas, reduce la interacción de NOx con el aceite y disminuye la nitración.
Temperatura en las paredes de los cilindros
La reacción entre el NOx y el aceite, que causa la nitración en el aceite, ocurre parcialmente en la delgada capa de aceite en la pared del cilindro. Los productos líquidos de la nitración que se forman en el aceite aparentemente son destruidos en las paredes de los cilindros a temperaturas por arriba de 150°C (300°F). Por lo tanto, para que exista nitración en el aceite se requieren temperaturas más bajas en las paredes de los cilindros. Esas menores temperaturas son comunes en motores de baja velocidad y motores de cuatro tiempos naturalmente aspirados.
Eficiencia de los anillos de los pistones
La reducción del blow-by disminuye el contacto del NOx con el aceite en el cárter. El blow-by de los gases de combustión en el motor incrementa la generación de compuestos nitrogenados en el aceite. Cuando el sellado de los anillos es deficiente, una cantidad mayor de aceite altamente nitrado migrará de regreso hacia el motor en lugar de salir por el escape.
Ventilación del motor
Una mejor ventilación del motor tiene el mismo efecto que una mejora en la evacuación de los gases de escape al reducir el contacto entre el NOx y el aceite.
Temperatura del cárter de aceite
La nitración del aceite por los NOx en los gases de blow-by que se introducen al cárter incrementa cuando la temperatura del aceite en el cárter en más más baja, esto es, por debajo de 80°C (175°C), y se incrementa conforme las temperaturas se aproximan a los 70°C (160°F). Esto es diferente a lo que sucede con la oxidación, la cual se incrementa con la temperatura y se vuelve muy importante cuando la temperatura del aceite supera los 90°c (190°F).
Tipo de base lubricante
Ciertos tipos de bases lubricantes son más susceptibles a la nitración que otros. Las bases lubricantes con estructuras de hidrocarburo saturadas, como los sintéticos del tipo Polialfaolefina (PAO) y las bases lubricantes parafínicas hidro-tratadas, parecen ser menos propensos a la nitración. Los aceites de menor viscosidad y los aditivos mejoradores de viscosidad empleados en algunos aceites pueden ser más propensos a experimentar nitración.
Tasa de relleno de aceite
El relleno de aceite no reduce la nitración, pero diluye el aceite nitrado con lubricante fresco. Mientras mayor sea la tasa de relleno en un determinado motor, menor será la tasa de deterioro por nitración detectada en un lubricante.
Sincronización de la chispa
Aunque hay evidencias de que existe cierta influencia de la sincronización de la chispa, no hay estudios definidos respecto a su impacto.
Relación aire/combustible
Pueden mantenerse bajas tasas de nitración si el nivel de oxígeno en el escape está fuera del rango de 0.5 a 4.5 por ciento, la nitración alcanza un pico de cerca de 3.3 por ciento de oxígeno.
Carga
Pruebas de campo han mostrado que la nitración incrementa cuando la temperatura ambiental del aire aumenta o cuando las cargas son mayores.
Utilizando estos factores, puede preparar una guía de solución de problemas y una lista de verificación/inspección para ayudar a controlar la nitración en sus motores.
Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.