Contaminantes del combustible diésel y su efecto en el rendimiento del motor

El combustible surte un efecto mayor que la simple creación de potencia sobre la operación de su motor. Es muy probable que el combustible represente su mayor gasto de operación. A menudo, mientras aumentan los costos del combustible, la calidad del combustible disponible disminuye. La calidad del combustible que se utiliza determina la larga duración de muchos componentes que son vitales para su motor. Es por esto que es importante comprender los efectos que pueden tener los contaminantes del combustible.

Los contaminantes son elementos externos que pueden introducirse en el combustible y causar problemas, y pueden clasificarse en diversas categorías, cada una con sus propias características y efectos adversos sobre el motor:

Agua

El agua puede convertirse en un contaminante si se introduce durante el transporte, o como resultado de la condensación durante el período del almacenamiento, afectando el rendimiento y la eficiencia de los equipos. A continuación, se presenta una breve descripción de los tres tipos de humedad en el combustible:

1. Humedad disuelta: Es el agua que se encuentra en solución dentro del combustible. Esta humedad no es visible a simple vista y generalmente no causa problemas inmediatos, pero puede contribuir a la corrosión y otros problemas a largo plazo.
2. Humedad libre y dispersa: Es el agua que se encuentra en forma de pequeñas gotas dispersas en el combustible. Esta humedad puede causar problemas de combustión y afectar el rendimiento del motor.
3. Humedad libre y sedimentada: Es el agua que se asienta en el fondo del tanque de combustible. Esta humedad es la más problemática, ya que puede causar corrosión en el tanque y en los componentes del sistema de combustible, además de obstruir los filtros y causar fallos en el motor.

La mayoría de los combustibles diésel contienen cierta cantidad de humedad disuelta y la capacidad del combustible para disolver agua disminuye a medida que baja la temperatura.

Humedad disuelta en el combustible:

La cantidad de agua que el combustible puede disolver depende de la temperatura. A temperaturas más altas, el combustible puede disolver más agua. Por ejemplo, a 18°C (65°F), un combustible puede contener hasta 100 ppm (0.010%) de agua en solución. Sin embargo, cuando la temperatura baja a 4°C (40°F), la capacidad del combustible para disolver agua disminuye a 30 ppm (0.003%).

Este fenómeno es similar a la humedad en el aire, donde el aire caliente puede contener más vapor de agua que el aire frío. Después de que el combustible haya absorbido toda el agua posible, cualquier agua adicional se convertirá en humedad libre y dispersa.

Después de que el combustible haya absorbido la cantidad máxima posible de agua, cualquier agua adicional estará en forma de humedad libre y dispersa. Esta consiste en gotas finas de agua suspendidas en el combustible. Debido a que el agua es más pesada que el combustible, estas gotas de agua se liberarán lentamente y se depositarán en el fondo del tanque. En el ejemplo anterior, cuando la temperatura del combustible se redujo de 18°C (65°F) a 4°C (40°F), se liberaron y dispersaron 70 ppm de agua en el combustible. Es importante monitorear y controlar la humedad en el combustible, especialmente en climas fríos.

Efectos sobre el motor

El agua excesiva en el combustible puede causar daños significativos a la bomba de combustible y a los inyectores, especialmente en los sistemas modernos que utilizan el combustible para lubricar estos componentes. El agua destruye la resistencia de la película protectora del combustible, lo que lleva al restregado del émbolo y a averías por agarrotamiento. Es extremadamente importante remover el exceso de agua del combustible, especialmente al usar combustibles con bajo contenido de azufre, ya que estos combustibles tienen una menor capacidad de lubricación y por ende más susceptibles a los problemas causados por el agua.

A bajas temperaturas, la humedad dispersa en el combustible puede congelarse y formar pequeñas partículas de hielo. Estas partículas de hielo pueden obstruir los filtros de combustible, bloqueando el flujo de combustible. El agua puede causar la formación de lodos en el separador de combustible después de que el combustible ha sido centrifugado. Estos lodos pueden obstruir el separador y reducir su eficiencia.

El agua salada es la mayor fuente de depósitos y corrosión en los motores marinos, especialmente en las partes que alcanzan altas temperaturas. El agua salada puede producir depósitos en los inyectores de combustible y en las ranuras de los anillos de pistón. Además, puede causar desgaste en los conjuntos de émbolos y cañón del sistema de combustible.

Medidas para contrarrestar los efectos del agua

Para contrarrestar los efectos del agua en el combustible, es importante seguir ciertas medidas preventivas y correctivas:

• Drenar el tanque de combustible regularmente: El agua se puede reducir al drenar el tanque de combustible en forma regular, en un contenedor apropiado.
• Obtener combustible de fuentes confiables: Asegúrese de obtener su combustible de proveedores confiables para minimizar la posibilidad de contaminación por agua.
• Utilizar separadores de agua: Siempre que sea posible, se deben utilizar separadores de agua. Su distribuidor le puede sugerir los separadores de agua apropiados para su aplicación. Estos dispositivos ayudan a eliminar el agua del combustible antes de que llegue al motor.
• Uso de centrífugas: En ciertas aplicaciones, especialmente en entornos marinos, la remoción del agua salada requiere el uso de centrífugas. Estas máquinas utilizan la fuerza centrífuga para separar el agua del combustible de manera eficiente.

Eliminación de agua

Los separadores de agua son cruciales para el proceso de tratamiento de combustibles. Los desechos de agua del combustible pueden causar averías debido a la corrosión o la falta de lubricación. Los motores con inyectores unitarios y los sistemas de dosificación de combustible con manguito, donde el combustible lubrica la bomba de combustible o los inyectores, deben usar separadores. Existen dos tipos de separadores de agua:

• Separador tipo “sedimento”: Este tipo se utiliza cuando se instala el separador de agua antes de la bomba de combustible. Para que el sedimento se deposite correctamente, el tanque de combustible debe estar en un lugar que no esté sometido a movimientos violentos. Un separador de agua tipo sedimento no tiene medios de filtración en el elemento y normalmente no es necesario reemplazar el elemento a intervalos programados. Sin embargo, puede ser necesario reemplazarlo si está cubierto por dentro con suciedad.
• Separador tipo “conglutinado”: Este tipo se utiliza si el agua en el combustible está mezclada o separada en pequeñas partículas que no se sedimentan. Este separador es adecuado si las partículas son tan finas que enturbian el combustible. Un separador tipo conglutinado separará toda el agua del combustible y se puede ubicar en cualquier punto de la tubería del combustible, especialmente junto a los componentes que requieren la mayor protección contra el agua. Los elementos están compuestos de un filtro de papel de dos etapas que se puede reemplazar. Se puede determinar si el elemento está taponado cuando no hay suficiente presión de combustible.

Algunos separadores de agua tienen un lugar para un sensor de agua disponible. Este sensor alerta al operador con una luz cuando el depósito del separador se debe vaciar, reduciendo el riesgo de que el agua ingrese al sistema de combustible.

Sedimento

El sedimento en el combustible está compuesto por sustancias como herrumbre, incrustaciones, escorias de soldadura, suciedad y otros desechos que frecuentemente se introducen en los tanques de combustible, generando problemas significativos. La mayoría de estos sedimentos pueden ser eliminados mediante procesos de sedimentación, colación/filtración o centrifugación. Los combustibles de mayor viscosidad y mayor peso específico tienden a contener más sedimentos debido a que el proceso de sedimentación es más lento. A medida que aumenta el sedimento, la cantidad de energía utilizable en el combustible disminuye.

Es imperativo que todo combustible esté limpio antes de ingresar al sistema de combustible del motor. Para la mayoría de los combustibles destilados, este proceso de limpieza incluye un filtro primario y un filtro secundario. En el caso de los combustibles pesados, el proceso es considerablemente más complejo.

Es crucial conocer el porcentaje de sedimento en el combustible que se adquiere. Si el sedimento o el agua en los combustibles destilados excede el 0.05%, se debe considerar otras fuentes de combustible o métodos de filtración especial, centrifugación o procedimientos de sedimentación. Es necesario probar el combustible con frecuencia para determinar el contenido de sedimento y agua. Las pruebas son la única forma de asegurarse de que se está recibiendo combustible de la calidad esperada.

Reducción de los efectos causados por altos porcentajes de sedimento

El sedimento quedará gradualmente atrapado en el filtro de combustible, lo que puede originar gastos adicionales debido a cambios más frecuentes de filtros. Si el sedimento no se elimina antes de que entre al sistema de combustible del motor, puede causar un desgaste significativo del sistema de combustible. Vea la figura anterior. Es crucial eliminar tanto sedimento como sea posible antes de que el combustible llegue a su motor. Esto reduce la contaminación debido a la ceniza y partículas contaminantes que causan depósitos, corrosión y desgaste abrasivo.

Permita tiempo suficiente para que el sedimento se deposite en el fondo del tanque. Su motor utilizará el combustible más limpio de la parte superior, y usted puede drenar el sedimento del fondo. Sin embargo, a medida que aumenta el peso específico, el método de sedimentación se torna menos efectivo.

Lodos y fibras

Tanto los lodos como las fibras pueden contaminar el combustible durante su manejo y almacenamiento. Los tanques de almacenamiento, las tuberías de combustible y el transporte por barcaza contribuyen a la introducción de estos contaminantes.

Efectos sobre el motor

Las fibras no pueden ser eliminadas excepto mediante filtración. Los lodos obstruirán rápidamente los purificadores centrífugos. Ambos contaminantes taponarán las rejillas y filtros de combustible. Si se utiliza combustible contaminado con lodo, se taponará el filtro. La única solución en caso de problemas de lodo o fibras es reemplazar (o limpiar) los filtros con frecuencia, hasta que se haya consumido todo el combustible contaminado, y luego limpiar el tanque de combustible y utilizar combustible limpio.

El lodo y las mezclas de combustible

Los combustibles deben ser compatibles para mezclarse correctamente. Para evitar la formación de lodo que ocurre cuando los combustibles no se mezclan adecuadamente, pruebe todo combustible de dilución y combustibles pesados antes de mezclarlos. Mantenga separados sus tanques de combustible. La incompatibilidad se produce, a menudo, al mezclar el combustible de tanques diferentes. Mantenga el combustible en tanques de almacenamiento, sedimentación y servicio separados.

Los lodos causan lo siguiente:

• El taponamiento rápido de la rejilla y el separador.
• Agarrotamiento de las bombas de inyección.
• Depósitos en los inyectores.
• Depósitos en las válvulas de escape.
• Depósitos en la turbina del turbocompresor.

Una vez que se descubre la presencia de lodo, se dispone de solo dos opciones: continuar utilizando el combustible (con costos mayores de mantenimiento y filtros), o cambiar de tanques de abastecimiento de combustible, eliminar el combustible de mala calidad y limpiar el tanque contaminado.

Presión de vapor reid

Todos los líquidos pueden vaporizarse o gasificarse al ser calentados. Si la presión de vapor es demasiado alta, puede haber una interrupción en el flujo de combustible hacia la bomba de combustible. En este caso, el vapor desplazará el combustible líquido.

Los combustibles más ligeros y el petróleo crudo generan vapor a mayores presiones que los combustibles más pesados. Se puede utilizar un eliminador de aire o purgador de condensación para minimizar el efecto del flujo interrumpido de combustible debido a la formación de bolsas de vapor. El vapor es altamente volátil. Se requiere una ventilación adecuada del tanque para eliminar la posibilidad de daños a los tanques de combustible y reducir el riesgo de explosión. Una presión de vapor Reid de más de 20 PSI necesitará una ventilación adecuada y un purgador de condensación. Todos los tanques deben ventilarse de forma adecuada y eliminar los vapores correctamente.

El combustible puede contaminarse a través de los respiradores del tanque de combustible. Se recomienda la instalación de un filtro de respiradero de dos micrones en todos los respiradores de tanque bajo condiciones de operación donde haya polvo.

Asfaltenos

Los asfaltenos son componentes del asfalto que son insolubles en nafta de petróleo y heptanos calientes, pero son solubles en bisulfuro de carbono y benceno. Son duros y quebradizos, y están constituidos por moléculas largas de mucho peso. En altas concentraciones, los asfaltenos pueden causar el taponamiento de los filtros. A menudo contienen metales pesados como níquel, hierro y vanadio. Se requiere el uso de un lavado de turbina lateral de escape para eliminar los depósitos. Los asfaltenos no están presentes en los combustibles destilados

Microorganismos en el combustible

Tanto el agua como los combustibles ofrecen un medio propicio para el crecimiento de bacterias. Estas formas de vida simples viven en el agua y se alimentan de combustibles.

Efectos sobre el motor

Los microorganismos u hongos en el combustible corroen y taponan los filtros. Las bacterias pueden ser de cualquier color, pero normalmente son de color negro, verde o castaño. Las bacterias se reproducen formando largas cadenas y tienen un aspecto viscoso. La adición de un biocida al combustible eliminará su crecimiento y/o detendrá su formación. La filtración del combustible, o la disposición correcta después de utilizar el biocida, es necesaria para eliminar el taponamiento del filtro.

Medidas para minimizar los problemas con la actividad bacterial:

• Se debe evitar los largos periodos de almacenamiento del combustible. No almacene el combustible por más de un año.
• Minimice el contacto del combustible con el agua, lo cual favorece la actividad bacterial, ya que el crecimiento bacterial ocurre en la interfaz del agua y el combustible