T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUIMICO INDUSTRIAL

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS ANÁLISIS DE METALES EN ACEITES LUBRICANTES AUTOMOTRICES USADOS POR ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUIMICO INDUSTRIAL P R E S E N T A J I M É N E Z M A C I A S M A G A L Y

2 D E D I C A T O R I A A mi padre... Padrecito Somos dos y parecemos uno solo, que además de ser un padre eres un amigo en el que puedo confiar. Gracias por los consejos que me has dado y que no podré olvidar, a ti te tengo que agradecer todo esto y mucho más. Gracias por ser como eres, por darme todo, por luchar tanto para sacarme adelante. Gracias por enseñarme el respeto y el valor el cual siempre lo llevaré en mi Corazón. TE AMO A mi familia, por el cariño y confianza que me brindan en todo momento, pero sobre todo por estar, cada uno a su manera, respaldándome para alcanzar mis objetivos. A mis amigos por los gratos momentos que hemos compartido, su enorme apoyo y su inigualable amistad

3 A G R A D E C I M I E N T O S A la profesora Q.F.B. Maria del Rosario Aguilar por su orientación y consejos para la realización de este trabajo sin los cuales no hubiera podido terminarlo. Ella me animó a comenzarlo y me ayudó a superar todos los obstáculos que se me presentaron. Sus conocimientos y experiencia en el campo de la Química Analítica han sido fundamentales para la correcta terminación de esta tesis. Quiero agradecer a la del Instituto Politécnico Nacional la oportunidad brindada para realizar mis estudio de Licenciatura

4 C O N T E N I D O RESUMEN INTRODUCCIÓN I. GENERALIDADES 1.1. Aceites Lubricantes Pruebas Fisicoquímicas para Aceites Lubricantes Aceites Usados Funcionamiento del motor Repercusiones del contenido de metales de desgaste en aceites usados Mantenimiento predictivo en motores de gasolina y diesel Diagnóstico técnico de motores Diesel Asociaciones relacionadas con aceites lubricantes 1.2 Fundamentos de Absorción Atómica Instrumentación Interferencias Analíticas Análisis Cuantitativo 1.3 Métodos de prueba para el análisis de aceites lubricantes. II. EXPERIMENTACIÓN 2.1 Base de la experimentación Características de los aceites lubricantes usados de los motores diesel y de gasolina Muestreo del aceite lubricante 2.2 Desarrollo Experimental Material Reactivos Preparación de estándares Tratamiento de la muestra

5 2.2.5 Selección de las condiciones de operación del equipo Calibración del equipo Elaboración de las curvas de calibración III. ANÁLISIS DE METALES DE DESGASTE EN ACEITES LUBRICANTES POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA 3.1 Motores a Diesel Caterpillar Mercedes Benz Detroit Diesel Cummins 3.2 Motores a Gasolina Nissan Komatsu General Motors Cálculos IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS 4.1 Interpretación de los resultados Conclusiones y Recomendaciones Bibliografía

6 R E S U M E N El contenido de este trabajo comprende un fundamento teórico, así como analítico para la determinación del contenido de metales (Cr, Fe, Cu) en aceites lubricantes usados de diferentes modelos de motores a Diesel y a gasolina. Al inicio se describen las características técnicas de los aceites lubricantes para el uso automotriz, y el funcionamiento que tiene dentro de un motor a Diesel y de Gasolina, mencionando las partes más afectadas por el tiempo de uso del aceite lubricante, incluyendo a las organizaciones encargas de la regulación de los límites de detección de dichos metales de desgaste. También se describen los fundamentos de la técnica espectroscópica de absorción Atómica para cuantificar dichos metales. Después se menciona la experimentación para el desarrollo del método de prueba ASTM D por la técnica analítica de Absorción Atómica, que se emplea para la determinación de Cobre (Cu), Cromo (Cr) y Fierro (Fe) en aceites lubricantes usados, material utilizado, reactivos, preparación de estándares, tratamiento de la muestra, y calibración del equipo Finalmente se lleva a cabo el análisis del porciento de recuperación obtenido en cada uno de los elementos en estudio de motores a Diesel y Gasolina. Por último se presentan los resultados en una tabla, así como la discusión de los mismos y las conclusiones de este estudio.

7 I N T R O D U C C I Ó N Cuando pensamos en herramientas mecánicas, siempre pensamos en llaves, desarmadores y lámparas de tiempo. Pero muchos mecánicos y operadores que manejan de todo tipo de máquinas movidas por diferentes tipos de combustible descubrieron otra herramienta; el análisis del aceite, que los ayuda a reducir tiempo, reducir costos de reparación, prolongar la vida de la máquina, entre muchas otras ventajas, además de que dicho análisis nos ayuda a tener una idea más clara de las condiciones en que se encuentra el aceite lubricante. Los aceites lubricantes fueron creados específicamente para el uso industrial, ya que suelen utilizarse para reducir el rozamiento entre piezas y mecanismos en movimiento, entre otras funciones destacan su aplicación como refrigerante, eliminador de impurezas, anticorrosivo, transmisor de energía. Después de su uso el aceite adquiere concentraciones elevadas de metales pesados debido al desgaste del motor y por el contacto con los combustibles, es por ello, que es necesario determinar las condiciones del aceite nuevo así como el resultado obtenido después de lubricar el motor con el fin de determinar las condiciones del aceite, puesto que una vez que ha alcanzado los limites de su utilidad debe ser cambiado para identificar los problemas a tiempo y antes de que causen un daño permanente en la máquina. Hoy en día el diagnóstico técnico de motores, tanto diesel como de gasolina ha evolucionado enormemente. Existen diversos métodos, entre ellos se encuentra el análisis de laboratorio del aceite lubricante que se emplea con rigurosidad científica para saber qué es lo que está ocurriendo en el interior del motor. En el presente trabajo se hace mención de una serie de pruebas de laboratorio, que permiten evaluar las características físico-químicas de los aceites lubricantes y determinar indirectamente el estado técnico de los componentes del motor, la técnica utilizada en este trabajo para determinar las condiciones del aceite que a su vez nos dirige a un diagnóstico acerca del motor es la de Absorción Atómica, en la cual al observar los resultados del análisis

8 de aceite, es posible elaborar el diagnóstico sobre el estado del motor; empleando la relación "causa-efecto". En la actualidad los programas de análisis de aceite utilizan tecnología e instrumentos de laboratorio modernos para determinar el estado técnico del aceite lubricante. En el presente trabajo se presenta la relación entre el resultado del análisis del aceite lubricante a través de la técnica de Absorción Atómica y el diagnóstico de los motores Diesel, gasolina de diversa aplicación.

9 Capitulo I 1

10 Capitulo I I. GENERALIDADES La contaminación ambiental es un alto precio que se esta pagando por el desarrollo industrial. En la actualidad es común encontrar en nuestro hábitat contaminación por productos químicos generados de las industrias del circuito comercial del automóvil ACEITES LUBRICANTES Un aceite lubricante es un líquido usado para disminuir la fricción entre dos superficies, éstos son usados en el interior de los motores donde las condiciones de operación hacen que después de cierto periodo de uso se degraden en compuestos cuyas características no permiten su utilización como lubricantes. Los aceites lubricantes tienen entre sus funciones: Evitar la formación de residuos gomosos Evitar la formación de lodos Mantener limpias las piezas del motor Formar una película continua y resistente Permitir la evacuación de calor. El aceite lubricante tanto para uso en automóviles e industrias, está compuesto en general (excepto en aceites sintéticos) por una base orgánica y aditivos, estos últimos utilizados para aumentar su rendimiento, eficiencia y vida útil. La composición de la base orgánica está formada de cientos de miles de compuestos orgánicos, siendo la gran mayoría compuestos aromáticos polinucleares (PNA). Algunos de estos PNA son considerados cancerígenos, sin embargo, existen otros combustibles cuyas concentraciones de PNA son superiores, por lo que los PNA tanto en aceite lubricante virgen como usado no son la mayor fuente de preocupación. Los aditivos de la base orgánica del aceite que pueden llegar a constituir hasta un 30 % en volumen del total de aceite virgen, típicamente contienen constituyentes inorgánicos como azufre, nitrógeno, compuestos halogenados y trazas de metales. 2

11 Capitulo I COMPONENTES DE UN ACEITE LUBRICANTE 1. BASE LUBRICANTE Los aceites lubricantes están constituidos por una base lubricante la cual provee las características lubricantes primarias. La base lubricante puede ser base lubricante mineral (proveniente del petróleo crudo), base lubricante sintético o aceite base lubricante vegetal según la aplicación que se le va a dar al aceite. Tipos de Bases Lubricantes Aceite mineral Las bases lubricantes minerales son refinadas del crudo del petróleo, sus características están determinadas por la fuente de crudo y el proceso especifico de refinación usado por el fabricante. Existen dos tipos principales de crudos de petróleo: crudo parafínico y crudo nafténico. El crudo parafínico es el más usado para la fabricación de aceites lubricantes, su alta composición en componentes parafínicos hace que su índice de viscosidad sea más elevado que el de el crudo nafténico. Aceite sintético Las bases lubricantes sintéticas son fabricadas por procesos especiales (distintos a la refinación) para realizar funciones especificas, lo cual les otorga una mayor uniformidad en sus propiedades. Estos aceites son la solución para trabajos en condiciones extremas (temperaturas muy altas o muy bajas). Las principales ventajas del uso de bases sintéticas comparadas con las bases minerales son: amplio rango de temperaturas de operación, mayor resistencia a la oxidación, ahorro de energía, mantenimiento con menor frecuencia, menor uso de aditivos y más fácil degradación. Los aceites sintéticos suministran aproximadamente cuatro veces el tiempo de operación del mejor aceite mineral, mientras que su costo es aproximadamente cinco veces mayor, su uso se basa más en la idea de preservar la maquinaria que en ahorrar dinero. 3

12 Capitulo I Aceite vegetal Las bases lubricantes vegetales tienen tasas de biodegradación más altas, por esto estas base lubricantes son usadas para producir "aceites verdes" o aceites más biodegradables que el aceite mineral. Estos aceites combinados con los aditivos correctos pueden ser biodegradables y no tóxicos. 2. ADITIVOS El aceite base debe estar acompañado de aditivos o se degradará rápidamente, los aditivos son compuestos químicos que se adicionan a los aceites lubricantes para otorgarle propiedades especificas. Algunos aditivos otorgan nuevas y útiles propiedades a un lubricante, la mayoría de estas propiedades reducen la tasa a la cual ocurren algunos cambios indeseables en el aceite durante el funcionamiento. Los aditivos pueden tener efectos colaterales negativos, especialmente si su dosis es excesiva o si ocurren reacciones indeseables entre los aditivos. No es recomendable el uso de aditivos por parte del usuario final de un aceite lubricante, ya que estos pueden alterar las propiedades del aceite. El fabricante del aceite es el responsable de conseguir un balance de los aditivos para un desempeño óptimo. Inhibidores de corrosión Estos aditivos previenen la corrosión causada por ácidos orgánicos, que se producen en el interior del aceite, y la causada por contaminantes arrastrados por el aceite. Estos compuestos generalmente están hechos por sulfonatos o fenatos. Detergentes Los detergentes neutralizan los ácidos en el aceite y ayudan a mantener el aceite limpio neutralizando los precursores de depósitos que se forman bajo altas temperaturas o como el resultado de quemar combustibles con un alto contenido de sulfuro. Los principales detergentes usados en la actualidad son sales de metales alcalinotérreos como bario, calcio y magnesio, conocidos como compuestos órgano-metálicos 4

13 Capitulo I Dispersantes El término dispersante se reserva para designar aquellos aditivos capaces de dispersar los lodos húmedos originados en el funcionamiento frío del motor. Suelen estar constituidos por una mezcla compleja de productos no quemados de la combustión, carbón, óxidos de plomo y agua, los dispersantes recubren a cada partícula de una película por medio de fuerzas polares, que repelen eléctricamente a las otras partículas, evitando se aglomeren. Aditivos antidesgaste Estos aditivos son usados en muchos aceites lubricantes para reducir la fricción, el desgaste, estas se producen cuando no se puede mantener una película lubricante completa, haciéndose progresivamente más delgada, debido a incrementos de carga o temperatura, produciéndose un contacto entre las piezas a través de las irregularidades o asperezas que estas pudieran presentar, cuando estas irregularidades hacen contacto se producen los rayones y se perfora la superficie de la pieza. Los principales aditivos usados para evitar el desgaste son: ácidos grasos y esteres. Aditivos de presiones extremas Estos compuestos llamados EP (extrema presión) son requeridos en condiciones de operación a altas temperaturas o bajo cargas pesadas para reducir la fricción, controlar el desgaste y prevenir graves daños en la superficie de las piezas. Antiespumantes Las moléculas de estos aditivos se pegan a las burbujas de aire en la espuma, produciendo puntos débiles en la burbuja para que esta colapse. El volumen adicionado de éste aditivo es crítico, ya que mucha cantidad incrementa el potencial de producir espuma. Los antiespumantes usados son polímeros de la silicona y polímeros orgánicos. 5

14 Capitulo I Depresor del punto de fluidez Estos aditivos ayudan a mantener el aceite como un perfecto fluido a bajas temperaturas al inhibir la conglomeración de partículas de cera que impedirían el flujo del aceite, estos aditivos en realidad hacen uso de las propiedades coligativas de la solución ocasionando un descenso crioscópico, el punto de fusión de las partículas de cera disminuye mas no desaparece. Los aditivos usados para este fin son los alquilaromáticos. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS ACEITES LUBRICANTES Los aceites usados se clasifican según sus características físicas, ya que son las más fáciles de medir y en última instancia son las que determinan el comportamiento del aceite en el interior del motor. Color El color de la luz que atraviesa los aceites lubricantes varia de negro (opaco) a transparente (claro). Las variaciones en el color de los aceites lubricantes resulta de: Diferencias en los petróleos crudos Viscosidad El método y grado de tratamiento durante la refinación La cantidad y naturaleza de los aditivos usados. El color tiene poco significado al momento de determinar el desempeño de un aceite. Número total de bases (TBN) Una de las funciones del aceite de motor es neutralizar los ácidos creados durante el proceso de combustión, esto es de particular importancia cuando se usan combustibles con un alto contenido de sulfuros. La cantidad de ácido que un aceite puede neutralizar es expresado en términos de la cantidad requerida de una base estándar para neutralizar el ácido en un volumen especificado de aceite, esta característica de un aceite es llamada TBN. Punto de fluidez Éste punto es la temperatura más baja a la cual fluirá el aceite cuando es enfriado bajo unas condiciones preestablecidas. La mayoría de los aceites contienen ceras disueltas, cuando el 6

15 Capitulo I aceite comienza a enfriarse las ceras se empiezan a separar en cristales que se interconectan para formar una estructura rígida, reduciendo la habilidad del aceite a fluir libremente. La agitación mecánica puede romper la estructura de las ceras, así es posible tener un aceite por debajo de su punto de fluidez. La importancia de esta propiedad depende del uso que se le va a dar al aceite. Cenizas sulfatadas Son el residuo no combustible de un aceite usado. Contenidos excesivos de cenizas ocasionan depósitos de cenizas que pueden afectar el desempeño del motor, su potencia y eficiencia, aunque muy poca cantidad de cenizas proporciona una menor protección contra el desgaste. Los detergentes y el zinc difosfato son las fuentes más comunes de las cenizas. Viscosidad Probablemente la propiedad más importante de un aceite lubricante es la viscosidad. La viscosidad es un factor fundamental para: La formación de películas lubricantes Afecta la generación de calor y el enfriamiento de cilindros, engranes y cojinetes. La viscosidad rige el efecto sellante del aceite, la tasa de consumo del aceite y determina la facilidad con la cual la maquinaria se enciende en condiciones de frío. Al momento de seleccionar el aceite apropiado para una aplicación dada la viscosidad es la consideración primaria, esta debe ser lo suficientemente alta para proveer películas lubricantes y no tanto como para que las perdidas debidas a la fricción sean excesivas. Como la viscosidad es un factor de la temperatura es necesario considerar las temperaturas de operación del aceite en la maquinaria. 7

16 Capitulo I FACTORES DE DETERIORO DE LOS ACEITES LUBRICANTES En condiciones ideales de funcionamiento no habría necesidad de cambiar un aceite lubricante, la base lubricante no se gasta, se contamina y los aditivos son los que soportan las críticas condiciones de funcionamiento. La naturaleza de las partículas extrañas que contaminan el lubricante varía de acuerdo con el tipo de trabajo del mecanismo. Diversos factores como la temperatura y el estado son los factores más influyentes para el deterioro del aceite. Temperatura de operación Los lubricantes derivados del petróleo son hidrocarburos, éstos se descomponen cuando están sometidos a altas temperaturas, esto hace que el aceite se oxide o se polimerice. Un aceite descompuesto de esta manera puede presentar productos solubles o insolubles, los productos solubles, por lo general, son ácidos que forman emulsiones estables en presencia de agua y que atacan químicamente las superficies metálicas, principalmente cuando son de plomo o de cobre-plomo, si la concentración de estos ácidos aumenta considerablemente no pueden ser inhibidos por los aditivos antioxidantes y anticorrosivos, formando lodos que dan lugar a los productos insolubles. Si estos productos no se eliminan del aceite pueden deteriorar las superficies metálicas que lubrican o taponan las tuberías de conducción del mismo. La oxidación y la polimerización depende en mayor grado del tipo de base lubricante de que esté compuesto el aceite y del grado de refinamiento que posea, aunque es posible evitar que ocurran mediante la utilización de aditivos antioxidantes. A temperatura ambiente el aceite puede mostrar algún grado de deterioro, el cual no incide apreciablemente en su duración, a temperaturas menores de 50ºC la velocidad de oxidación es bastante baja como para no ser factor determinante en la vida del aceite. Mientras más baja sea la temperatura de operación, menores serán las posibilidades de deterioro. 8

17 Capitulo I Agua Esta se encuentra principalmente por la condensación del vapor presente en la atmósfera o en algunos casos se debe a fugas en los sistemas de enfriamiento del aceite. El agua presente en el aceite provoca emulsificación del aceite, o puede lavar la película lubricante que se encuentra sobre la superficie metálica provocando desgaste de dicha superficie. Combustibles Se encuentran en los aceites debido a su paso hacia la cámara de combustión y de esta hasta el cárter, al interactuar con el aceite ocasionan una dilución del mismo. Sólidos y polvo Se deben principalmente a empaques y sellos en mal estado, permitiendo que contaminantes del medio entren al aceite. Otros contaminantes menos frecuentes aunque igualmente perjudiciales son: tierra y partículas metálicas provenientes del desgaste de las piezas, hollín y subproductos de la combustión de combustibles líquidos PUEBAS FISICOQUÍMICAS PARA ACEITES LUBRICANTES Los problemas que degradan el aceite en servicio pueden ser detectados por uno o más procedimientos de prueba, algunas de estas pruebas pueden ser hechas en el mismo lugar donde se encuentra operando el aceite, otras deben ser realizadas en el laboratorio. Las pruebas establecidas para aceites lubricantes se pueden dividir en dos clases: La primera de ellas agrupa a todas aquellas que evalúan las características físicas o químicas del lubricante tales como viscosidad, índice de viscosidad, color, componentes, gravedad específica, etc. La segunda clase de ensayos sirve para evaluar las cualidades del lubricante en operación, observando y midiendo los efectos producidos en el motor durante un tiempo programado de prueba. 9

18 Capitulo I La caracterización consiste en medir las propiedades más representativas que tienen los aceites lubricantes. Es importante conocer la naturaleza y extensión del grado de contaminación o deterioro de dicho lubricante. Tabla 1.1 Pruebas para aceites lubricantes usados y normas que rigen su empleo. No NOMBRE DE LA PRUEBA PROPOSITO UNIDADES ASTM D 92 Punto de inflamación e ignición Revisar contaminación con C / F copa abierta solvente D 93 Punto de inflamación Mismo que D 92 C / F D 95 Agua por destilación Medir contaminación con Vol % agua D 96 Agua y sedimentación Recupera agua y sólidos por Vol % centrifugación D 97 Punto de escurrimiento Revisar habilidad para operar C / F a baja temperatura D 445 Viscosidad cinemática Verificar si la viscosidad ha Cst cambiado D 482 Cenizas Verificar la contaminación con % masa sólidos o pérdidas del compuesto D 664 Número de neutralización por Medir contenido ácido para mg KOH/g titulación potenciométrica (No. verificar la cantidad de Total ácido9 oxidación D 665 Características de prevención de Prevención de herrumbre Pasa/ no herrumbre pasa D 877 Bajo de voltaje dieléctrico usando Verificar pérdida de KV electrodos de disco aislamiento D 892 Características espumantes del Ver si el aceite ha perdido ml. espuma aceite protección antiespumante D 893 Insolubles en aceites usados Detectar la presencia de % masa D 971 Tensión interfacial del aceite contra el agua D 974 Número de neutralización por titulación color-indicador D 1401 Características de emulsión de aceites de petróleo y fluidos sintéticos D 1480 Densidad y gravedad específica por el picnómetro Bingham resinas Detectar el deterioro por oxidación o contaminación principalmente en aceites aislantes Medir el contenido ácido de los aceites. No se use con aceites oscuros Medir que tan rápido el agua se separa del aceite Medida básica para ayudar a identificar un fluido Dinas/cm mn/m mg KOH/g Tiempo a 3 ml. De emulsión g/ml 10

19 Capitulo I D 1744 Agua en productos líquidos por reactivo Kart Fischer D 2272 Estabilidad de oxidación por bomba de rotación D 2276 Contaminación de combustibles de turbinas D 2670 Medir propiedades desgastante de lubricantes fluidos (método Falex) D 2782 Medición de propiedades de extrema presión de fluidos lubricantes (método Timken) D 2783 Medición de propiedades EP Medir pequeñas cantidades de agua (1000 ppm max) Medir oxigeno en bomba de presión Medir sólidos por filtración precisa Medir resistencias de desgaste de EP (extrema presión) Ver 2670, se diferencia entre aceites que tengan bajo, medio y alto nivel EP Ver 2782 (extrema presión) D 2893 Características de oxidación de EP Medir resistencia de oxidación después de 312 Hr. A 95 C por incremento de viscosidad D 2896 No. Base total por titulación potenciométrica con ácido perclórico Medir la alcalinidad ppm Minutos a 25 psi mg/l Desgaste total Libras Kgf Ver método mg KOH/g D 3233 Medida Ep (Método Falex) Ver D 2782 Libras D 3603 Características para prevención de Es un método más Pasa/falla herrumbre de aceites turbinas en discriminativo que D 665 presencia de agua D 5863 Determinación de metales de desgaste por AA D 4628 Determinación de metales de composición por Espectroscopia de Absorción atómica Identificación de metales como Niquel, Vanandio, Fierro, Cobre, Cromo, y Sodio Identificación de metales como bario, Calcio, Magnesio y Zinc %masa ppm %masa ppm o o Fuente: Recuperación de aceites lubricantes para automotores a partir de aceites usados y desechados, utilizando procesos físico-químicos. Jairo Antonio Ramírez, Director: Jorge Ovidio Ríos. Tesis de grado Universidad de Antioquia,

20 Capitulo I ACEITES USADOS Después de su uso, el aceite lubricante adquiere concentraciones elevadas de metales pesados producto principalmente del desgaste del motor o maquinaría que lubricó y por contacto con combustibles. Además, se encuentran con frecuencia solventes clorados en los aceites usados, provenientes del proceso de refinación del petróleo, principalmente por contaminación durante el uso (reacción del aceite con compuestos halogenados de los aditivos) o por la adición de estos solventes por parte del generador. Dentro de los solventes que principalmente figuran son tricloroetano, tricloroetileno y percloroetileno. La presencia de solventes clorados, junto con altas concentraciones de algunos metales pesados constituyen la principal preocupación de los aceite usados. Los aceites lubricantes sufren una descomposición luego de cumplir con su ciclo de operación y por tal motivo es necesario reemplazarlos. Después del uso de un aceite queda hollín en el interior, éste es una parte de hidrocarburo parcialmente quemado que existe como partícula individual en el aceite, los tamaños de estas partículas varían de 0.5 a 1.0 μm y generalmente se encuentran muy dispersas por lo cual es muy difícil su captación para su posterior filtración. Durante la combustión en el interior de los motores algunos materiales en el combustible, como el sulfuro, pueden convertirse en ácidos fuertes, éstos se condensan en las paredes del cilindro llegando al aceite, el cual transporta los ácidos a las paredes de los cilindros y desgastan estas piezas metálicas. La descomposición de los aceites de motor se debe especialmente a una reacción de oxidación, esto ocurre cuando las moléculas del aceite reaccionan químicamente Si no se recoge adecuadamente, el aceite de motor usado causa graves problemas a nuestro entorno: Si se arroja a la tierra el aceite usado, éste contiene una serie de hidrocarburos que no son degradables biológicamente que destruyen el humus vegetal y acaban con la fertilidad del suelo. El aceite usado contiene asimismo una serie de sustancias tóxicas como el plomo, el cadmio y compuestos de cloro, que contaminan gravemente las tierras. Su acción contaminadora se ve además reforzada por la acción de algunos 12

21 Capitulo I aditivos que se le añaden que favorecen su penetración en el terreno, pudiendo ser contaminadas las aguas subterráneas. Si se vierten a las aguas, directamente o por el alcantarillado, el aceite usado tiene una gran capacidad de deterioro ambiental. En el agua produce una película impermeable, que impide la adecuada oxigenación y que puede asfixiar a los seres vivos que allí habitan: un litro de aceite contamina un millón de litros de agua. Asimismo, el aceite usado, por su bajo índice de biodegradabilidad, afecta gravemente a los tratamientos biológicos de las depuradoras de agua, llegando incluso a inhabilitarlos. Si el aceite usado se quema, sólo o mezclado con el combustible, sin un tratamiento y un control adecuado, origina importantes problemas de contaminación y emite gases muy tóxicos, debido a la presencia en este aceite de compuestos de plomo, cloro, fósforo, azufre, etc. Cinco litros de aceite quemados en una estufa contaminan, con plomo y otras sustancias nocivas, m3 de aire, que es la cantidad de aire respirada por una persona durante tres años. Análisis de aceites lubricantes usados Los objetivos que se persiguen al realizar un análisis de aceites son los siguientes: Establecer la condición del aceite. Predecir fallas. Evitar daños permanentes. Disminuir paradas innecesarias. Aumentar la vida útil del equipo. Aumentar la disponibilidad del equipo. Incrementar la eficiencia del equipo. Reducir costos por mantenimiento, mano de obra y repuestos. Establecer la frecuencia del cambio de aceite. Asegurar el lubricante adecuado para el equipo. 13

22 Capitulo I Se analizan principalmente dos tipos de aceite, los de tipo industrial y el aceite de los motores de combustión interna FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR Un motor es una máquina que transforma la energía química presente en los combustibles, en energía mecánica disponible a la salida. Podemos observarlo en un diagrama de bloques de entradas y salidas, en donde se tiene como entrada al aire y combustible así como los sistemas auxiliares necesarios para el funcionamiento como son los sistemas de lubricación, refrigeración y energía eléctrica; y en el interior del motor, sistema de distribución, mecanismos pistón-biela-manivela y como producto de salida final tendríamos la energía mecánica utilizable, además tendríamos como residuos o productos de la ineficiencia los gases de la combustión y calor cedido al medio. Figura 1.1 Ejemplo de entradas y salidas de un motor Los motores se utilizan para realizar un trabajo mecánico, su utilización es muy variada y el rango de aplicaciones es muy amplio. Un motor consta de: Un sistema de suministro de combustible o sistema de lubricación Un sistema de suministro de aire Un dispositivo para realizar la mezcla 14

23 Capitulo I Cámaras de combustión Un sistema que transforma la energía calorífica en movimiento alternativo y este a su vez mediante un mecanismo biela-manivela se transforma en un movimiento de rotación. En esta parte trataremos el funcionamiento de un motor explicando cada uno de los ciclos. 1º Ciclo Admisión: El pistón se encuentra en el Parte Media del Sistema, las válvulas de admisión y escape cerradas. El pistón comienza a descender, en ese momento la válvula de admisión se abre, dejando pasar aire limpio mezclado con gasolina en una proporción de 15 a 1, es decir quince partes de aire y una de gasolina. El pistón sigue aspirando hasta llegar al Punto medio inferior ese momento esta lleno completamente el cilindro y la cámara de compresión. Figura 1.2 Ciclo de admisión de un motor Figura 1.3 Ciclo de compresión de un motor 2º Ciclo Compresión: El pistón se encuentra en el punto inferior, la válvula de admisión abierta y la válvula de escape cerrada. Al iniciar el movimiento ascendente la válvula de admisión se cierra y la cabeza del pistón comienza a comprimir la mezcla de gasolina/aire. La mezcla se comprime hasta que la mezcla alcanza la presión deseada en la parte superior, donde finaliza este ciclo. 3º Ciclo Explosión/expansión: El pistón se encuentra en la parte superior del sistema, las válvulas de admisión y escape cerradas. La mezcla se encuentra fuertemente comprimida, en ese momento salta una chispa en la bujía que inflama la mezcla. Al inflamarse se generan unos gases a alta presión Figura 1.4 Ciclo de explosión/expansión de un motor 15

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