Mantenimiento Gral.de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 1 Informe General Aceites Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 2 Breve reseña de aceites lubricantes Aceites, cuando nos referimos a los aceites nos estamos refiriendo a un fluido que posee distintos tipos de aplicaciones, podríamos hablar del aceite desde la industria alimenticia hasta el uso de lubricantes en equipos espaciales, en este informe volcaremos nuestra atención al aceite como lubricante y mas precisamente la aplicación en la industria minera y construcción, y aplicaremos como aplicarlo por ejemplo en el sistema de motor, para el sistema hidráulico, mandos finales, motores de giro, etc. Si nos remontamos a la industria de la lubricación podemos encontrar que en años pasados podríamos hablar de lubricantes y encontraríamos lubricantes naturales vegetales y animales, durante años se aplicaba este tipo de lubricación para solucionar problemas como la fricción y en consecuencia el desgaste, en realidad los sistemas a lubricar siempre estuvieron detrás de los avances tecnológicos, si se creaba un nuevo sistema a lubricar, con mayor tecnología, se solía combinar entre distintos lubricantes naturales y luego entre aceites vegetales y grasas animales, con el avance de la tecnología y la revolución industrial en pleno auge (1859) el coronel Edwin Drake (Izquierda), decidió extraer el petróleo para comercializarlo masivamente, el petróleo hasta ese momento se usaba destilado como un combustible para uso en mecheros de candelabros y se lo denominaba kerosene, al darse cuenta que había una gran cantidad de reservas de petróleo se empezó a comercializar masivamente en EEUU, pero de inmediato se comercializo por todo el mundo. En sus principios el petróleo se usaba crudo para lubricar, por ejemplo en los motores, se refinaba con poca calidad y se aplicaba en motores porque tenía mejor comportamiento a la alta temperatura y no producía olores indeseables como los lubricantes vegetales y animal. Los primeros motores que usaban petróleo crudo generaban gran cantidad de residuos a causa de las altas temperaturas. En altas temperaturas el petróleo crudo se descomponía y en bajas temperaturas cambiaba su densidad, esto presentaba un problema para el avance tecnológico, ya que en zonas frías se complicaba el arranque a causa del cambio en su densidad y obviamente su fluidez, por esta razón se utilizaba un aceite más denso en verano y uno menos denso durante el invierno. A mediados del año 1950 se empezó a producir el aceite multigrado, esta característica permitió modificar el aceite para que baje su densidad en frio y la suba a medida que se va elevando la temperatura, esto permitió al motor aliviar el arranque en frio y soportar grandes temperaturas en motores de altas revoluciones, el avance de la tecnología en aceites lubricantes va mejorando cada año, acrecentando la duración y la resistencia al trabajo. Primero debemos saber que el aceite a utilizar en cualquier motor moderno, puede variar según la temperatura ambiente del lugar a trabajar con el equipo, no es lo mismo un topador trabajando en veladero (San Juan) a -30°C que el mismo topador trabajando en oran (Salta) donde la temperatura llega a los 50°C, estamos teniendo una diferencia de 80°C, entonces necesitamos un aceite liviano para el arranque en frio y mas denso a medida que sube la temperatura. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 3 Como funciona el aceite en un motor En la figura de la izquierda podemos ver el grafico de un motor 170, este motor se puede encontrar en una pala cargadora como ser la WA600 o un topador como el D375, este motor necesitara reducir la fricción entre metales que realizan el trabajo interno, como por ejemplo la base de la biela (metal) y el cigüeñal. Cuando hablamos de aceites para motor debemos contemplar distintos tipos de trabajo, es decir, fluir, refrigerar, limpiar, sellar y por sobre todas las cosas lubricar. Para entender el siguiente concepto de aceite del motor tomemos el esquema ubicado a la derecha y detallemos cada una de las partes por donde fluye el aceite y trabaja. 1. Carter del motor. 2. Sensor de presión. 3. Bomba de succión. 4. Válvula de seguridad. 5. Enfriador. 6. Sensor de temperatura. 7. Filtro de aceite. 8. Válvula Bypass. 9. Distribución del aceite. 10. Cigüeñal. 11. Árbol de levas. 12. Balancín. 13. Drenaje aceite Junta. 14. Junta 15. Presostato. 16. Turbo. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 4 Un motor Komatsu podría necesitar un aceite como este: EOSAE15W40CH EO me esta indicando el tipo de aceite que necesita mi motor y en ingles la sigla seria Engine Oíl (aceite para motor), la composición de los aceites varia en su estructura, por ejemplo no es lo mismo un aceite que se va a usar en un motor que en un circuito hidráulico, cambia sus propiedades para lograr un mejor rendimiento dentro de cada trabajo. Uno de los entes que regula la estandarización de los aceites es SAE (Sociedad de ingeniería automotriz), esta organización tiene la responsabilidad de realizar distintos tipos de pruebas a los aceites y los homologa como estándar, es decir da garantías sobre el funcionamiento de un aceite dentro de los parámetros de pruebas; por ejemplo SAE determina que el aceite 15W40 se comportara como un SAE15 a temperaturas bajas y llegara a variar su viscosidad a medida que se incremente la temperatura del motor hasta llegar a un SAE40, pero para realizar esta condición deberá tomar como temperatura mínima -18°C y como temperatura máxima 98°C, estas temperaturas son las que utiliza SAE para realizar las pruebas y garantizar la viscosidad del aceite. Para garantizar la función y el rendimiento de un aceite debemos tener en cuenta siempre la temperatura, cuando un motor levanta temperatura los componentes, que están trabajando, se verán expuesto a un recalentamiento y el aceite es uno de ellos, empezara a degradarse, y de esta forma estamos generando la falla mecánica en cada componente para su posterior rotura, cuando sufra un calentamiento de motor, haga un análisis para determinar el estado del aceite, si su cárter de motor es chico cambie directamente el aceite, pero no deje de analizar el aceite con el fin de detectar un desgaste anormal en cualquiera de sus componentes. En la nomenclatura del aceite, podemos encontrar una sigla que determina el año de fabricación del aceite, o mejor dicho, la calidad que tiene un aceite, esta calidad la regula un ente llamado API (Instituto Americano del Petróleo) y estandariza los avances tecnológicos aplicados al aceite, por ejemplo CH me indica el año de fabricación del aceite, indudablemente mientras mas nuevo mejor será el aceite, con características mejoradas. Además de estas nomenclaturas hay algunos factores muy importantes que influyen sobre el trabajo a realizar un aceite, a continuación detallemos algunas condiciones Índice de viscosidad El índice de viscosidad es una medida dependiente de la temperatura; un aceite que depende menos de la temperatura se dice que tiene un alto índice de viscosidad, mientras que otro depende mucho de la temperatura tendrá un índice bajo. El método para determinar el índice de viscosidad está normalizado. La viscosidad del aceite en cuestión se determina a dos temperaturas, y después se compara con los resultados de las pruebas de otras dos series de aceite. Se puede hacer que un aceite dependa menos de la temperatura, es decir, se puede aumentar si índice de viscosidad mediante diversos aditivos químicos. Para que la película de aceite en la superficie de contacto entre los elementos rodantes y el camino de rodadura tenga suficiente capacidad de carga, la viscosidad del aceite lubricante debe tener un cierto valor mínimo a la temperatura de funcionamiento. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 5 En definitiva cuando hablamos de viscosidad debemos tomarlo como, la resistencia de un liquido al fluir por una sección determinada. Cuando el aceite se somete a bajas temperaturas no solo se ve mas espeso, también aparecen “nubes” compuestos parafinicos que son propios del petróleo. Para mejorar el trabajo de los aceites lubricantes se realizan pruebas incrementando agentes aditivos y sometiendo los fluidos lubricantes a diferentes esfuerzos de trabajo acrecentando su performance. Aditivos anti-desgaste La finalidad de los lubricantes es evitar la fricción directa entre dos superficies que están en movimiento, y estos aditivos permanecen pegados a las superficies de las partes en movimiento, formando una película de aceite, que evita el desgaste entre ambas superficies. La gran familia de los aditivos anti desgaste está formada por los alquilo-ditiofosfatos de zinc y de numerosos derivados fosforados. Los aditivos anti desgaste han evolucionado demasiado durante los últimos tiempos, los motores tienden a trabajar a mayores RPM con lo cual el desgaste debe ser compensado. A continuación podemos observar algunos tipos de desgaste muy comunes (picar sobre el texto para abrir el video de cada caso). 1- Por abrasión Por abrasión 2 2- Por erosión Por erosión 2 3- Por cavitación Por cavitación 2 Por cavitación 3 4- Por adhesión 5- Por frotación o rozamiento 6- Fatiga de material por contacto Fatiga de material por contacto 2 7- Por corrosión Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 6 Aditivo Antioxidante y Anticorrosivo La función principal de un aditivo antioxidante es suprimir o por lo menos disminuir los fenómenos de corrosión y oxidación de los elementos que componen el sistema de lubricación. Contribuir al espaciamiento del cambio de aceite para un mejor desempeño a altas temperaturas. El aditivo anticorrosivo impide el ataque a los metales ferrosos, debido a la acción conjugada del agua, del oxigeno del aire y de ciertos óxidos formados durante la combustión. Producto de la oxidación por agua Aditivo Detergente Este aditivo tiene la función de lavar las partes interiores en el motor, que se ensucian por las partículas de polvo, carbonilla, etc., que entran a las partes del equipo a lubricar, motor, etc. Evitar la formación de depósitos o barnices sobre las partes más calientes del motor, como las gargantas del pistón. En el aceite actúa “ablandando” las capas que están en contacto con el metal (cárter), teniendo la capacidad de “Barrer” todos los poros de la superficie en contacto, de esta forma el aceite limpia en todo el circuito de lubricación. Aditivo Dispersantes Mantener en suspensión todas las impurezas sólidas formadas durante el funcionamiento del motor, para poder arrástralos hacia los filtros, de esta forma mantendremos limpio nuestro circuito de lubricación, los materiales que podemos encontrar pueden ser aquellos que no han entrado en combustión, barnices, cenizos, hollín diesel, depósitos limpiados por detergentes. Este aditivo impide que se aglomeren los residuos arrastrándolos, limitando el depósito de estos en las zonas frías del motor (cárter) Aditivo Anti-espuma La aparición de espuma en el aceite puede deberse a la presencia de otros aditivos, los aditivos detergentes actúan en el aceite como el jabón en el agua, limpian el motor pero tienden a formar espuma. Al diseño del circuito de engrasado que provoca turbulencias en el momento de la salida del lubricante, facilitando, de esta manera, la mezcla de aire- aceite y la formación de burbujas, también dependerá del tipo de bomba que posee nuestro sistema de lubricación. Los circuitos hidráulicos tienden a la generación de espumas por el trabajo que realizan, por esta razón el aceite hidráulico posee gran cantidad de este aditivo. Estos aditivos tienen por objetivo limitar la dispersión de un gran volumen de aire en el aceite. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 7 Extrema presión Reducir el rozamiento y en consecuencia, economizar energía (evitar el calentamiento) protegiendo las superficies de las fuertes cargas entre si. Aportan al lubricante propiedades de deslizamiento específicas, principalmente a los órganos dotados de engranajes o de forros de fricción que trabajan bañados en el aceite (puentes auto-bloqueantes, cajas de cambios, manuales o automáticas, frenos sumergidos, etc.). Nota: Diversas investigaciones están siendo realizadas en este campo. Las familias más comunes son los derivados órgano- metálicos del molibdeno y ciertos componentes derivados de ácidos grasos, moléculas fosfo-azufradas, boratos, etc.) Los aditivos sirven para mejorar el rendimiento de los aceites ante los trabajos dentro de un sistema hidráulico, con los avances incrementados a los motores, los lubricantes se encuentran bajo estrictas pruebas en diferentes condiciones de presión, carga, velocidad, temperatura, etc. Algunas inquietudes con respecto a los aceites lubricantes. Compatibilidad de Lubricantes ¿Se cortan los aceites? Los aceites para motor no se cortan. Este término, cuando se usa para definir el aspecto blanquecino del aceite para cárter, no es producto de su degradación o separación de los aditivos, sino que indica que el aceite se ha contaminado con el agua, y que el aditivo detergente/dispersarte presente contribuye a la emulsión. ¿Se pueden mezclar los aceites para motor de distintas marcas y/o calidades? Una de las exigencias de las normas actuales es que cada aceite sea compatible con los demás existentes en el mercado. Es decir que los aceites de marcas reconocidas y de similar nivel de calidad API pueden ser mezclados, no produciéndose ningún depósito en el motor. Esto no sólo es válido para aceites minerales, sino también para los sintéticos y semisintético. Ante una emergencia, es conveniente agregar el aceite disponible en ese momento, aunque la mezcla resultará de una calidad intermedia indeterminable. Desde el punto de vista del desgaste del motor, es más perjudicial el funcionamiento con el nivel de aceite muy bajo, que tener una parte mezclada con un aceite de menor calidad. API SF o API SL? Si el fabricante del motor indica en el manual que se debe utilizar un aceite nivel SF o SE... Tabla de equivalencias API En Europa rige las normas ACEA ¿Puede utilizarse un aceite de nivel SL o SJ? Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 8 Sí no hay que olvidar que el fabricante indica el mínimo nivel de calidad que debe utilizarse en su motor. De allí que utilizar un aceite con mayor nivel de calidad, redundará en una mayor protección del motor, si utiliza un aceite con calidad API superior al que recomienda el manual nuestro motor estará funcionando con mayor protección. Si indefectiblemente tengo un aceite de menor calidad, no se garantiza el funcionamiento a largo plazo, deberá reducir los tiempos de mantenimientos y analizar el aceite a fin de prevenir roturas. ¿Si uso un aceite monogrado, puedo pasar a un multigrado de alto rendimiento, como API CH-4 o un ACEA E3/MB? Las normas API exigen que todos los aceites calificados por ellas sean compatibles entre sí, es decir se puede pasar de usar uno a otro y aun mezclarlos. Si el temor es por una acción "limpiadora" muy enérgica, y que se puedan desprender carbones o depósitos duros y abrasivos, debe entenderse que la limpieza del motor será muy lenta y progresiva, nunca se habla de una limpieza completa, sino de dejar menor cantidad de depósitos. Hay zonas que no se limpian nunca, como la cabeza de pistón (esa limpieza sólo podría realizarse mecánicamente, tras el desarmado del motor). Los aditivos detergentes y Dispersantes irán disolviendo progresivamente, solubilizando, los depósitos blandos del cárter y tapa de válvulas, sin traer ningún riesgo de "levantar" partículas grandes o completas que puedan rayar a los cojinetes u otras piezas críticas y blandas. ¿En que se diferencia un aceite mineral de un sintético? Un aceite de base mineral es aquél que se obtiene por destilación de petróleo crudo y su posterior refinación (eliminación de moléculas indeseables para la lubricación); no hay transformaciones químicas en su elaboración. Un aceite sintético se obtiene optimizando moléculas a través de transformaciones químicas (síntesis). Las materias primas son, sin embargo, también componentes seleccionados del petróleo crudo, obtenidos en la industria petroquímica Por ejemplo, las bases PAO se obtienen a partir del Etileno y los ISOMEROS DE PARAFINAS (Pertenecientes al Grupo III), parten de las ceras, extraídas de los crudos parafinicos. Desde el punto de vista del desempeño, se comprueba que las bases sintéticas tienen ventajas en ESTABILIDAD TÉRMICA (soportan temperaturas más altas sin descomponerse ni evaporarse) y tienen mayor FLUIDEZ a temperaturas ambientes y bajas, más ESTABILIDAD en el uso (resistencia al rompimiento molecular). Pero las propiedades más apreciadas en la industria son: PELÍCULA LUBRICANTE MÁS RESISTENTE EN CONDICIONES CRITICAS DE CARGA, MENOR FRICCIÓN INTERNA, FLUIDES, ECONOMIZANDO COMBUSTIBLE. ¿Qué es un aceite semi sintético? Es un aceite que combina bases minerales y sintéticas en su formulación, además de un paquete o conjunto de aditivos especiales. El objetivo de incluir sintéticos es mejorar la fluidez del producto en el arranque en frío, estableciendo así una resistente película lubricante en forma inmediata en las partes críticas del motor. Los aceites sintéticos ¿Tienen ventajas para los automóviles particulares, o son exclusivos para competición? Los aceites sintéticos adecuadamente formulados (p.ej.: Mobil 15W-50), otorgan ventajas definitivas a los automóviles particulares: A. Mínimo desgaste porque en el arranque se establece instantáneamente la lubricación en todo el motor. En menos de un segundo, los SAE 5W-40 llegan al árbol de levas a la cabeza; contrarrestando al temido desgaste por funcionamiento "en seco". No olvidemos que el 70% del desgaste total del motor se produce en los primeros instantes tras el arranque. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 9 B. Mínimo consumo de aceite. Por su baja volatilidad no tienen tendencia a evaporarse con las altas temperaturas, y además por su mayor viscosidad en la zona de aros de pistón optimiza el sellado, con lo que menos aceite pasará a la cámara de combustión, donde se quema. C. Economía de combustible: por sus grados 5W-40/5W-50; por sus exclusivos aditivos modificadores de fricción, y fundamentalmente por las propiedades de baja fricción de las bases sintéticas PAO, Mobil 1 minimiza las resistencias internas del motor. D. Mayor vida útil del motor: el desempeño general permite garantizar la protección total de la planta motriz, manteniendo su rendimiento como si fuera nuevo. En la industria de la construcción y minería, el periodo a los cambios contempla la eficiencia de un aceite mineral, si bien un aceite sintético tendría un mejor rendimiento el filtro y el aceite se cambian a las 250 HS de trabajo. Que un lubricante sea sintético ¿Significa que es de máxima calidad? No necesariamente, la calidad queda definida por el paquete de aditivos que debe balancearse con las bases sintéticas. ¿Cuales son las ventajas del sintético en el arranque? ¿Se alarga la vida del motor? Las ventajas son DEFINITIVAS. En esos primeros instantes la lubricación del motor es crítica porque: 1- POR LA BAJA TEMPERATURA EL ACEITE ESTÁ MUCHO MÁS VISCOSO, ES DECIR MUCHO MÁS LENTO PARA LLEGAR A LOS PUNTOS MÁS ALEJADOS DEL MOTOR DE UNA CAMIONETA (por ejemplo árboles de levas a la cabeza) En una experiencia típica con un motor de árbol de levas a la cabeza, se controló el tiempo necesario hasta que el aceite llegara a los cojinetes de soporte del mismo, y los resultados fueron: Aceite sintético: 0,7 segundos Aceite semisintético: 2 segundos Mineral multigrado: 4 segundos Mineral monogrado: 8 segundos 2- La válvula de alivio de la bomba de aceite se abre por la alta presión inicial necesaria para "empujar" al aceite, muy espeso, por todo el circuito y mucho aceite es devuelto al cárter, sin alcanzar los componentes críticos. Es decir hay menos aceite efectivamente disponible para la lubricación del motor. LOS SINTÉTICOS DISMINUYEN EL TIEMPO DURANTE EL CUAL ESTA VALVULA PERMANECE ABIERTA Y SE APORTA MAYOR CAUDAL LUBRICANTE PRACTICAMENTE DESDE EL ARRANQUE 3- Al ejercerse una presión tan alta en el filtro, se abre su válvula de seguridad, ES DECIR QUE AL MOTOR LE LLEGA TAMBIÉN ACEITE SUCIO, CONTAMINADO. Con los sintéticos esta válvula se cierra a los pocos instantes del arranque, y circula inmediatamente aceite limpio Algunos conceptos usuales de Lubricación El multigrado SAE 15W-40 provee mayor caudal de aceite con menor presión, porque está formulado para disminuir su fricción interna (por ej. con ½ k/cm2 menos de presión proporciona un 25 % mas de caudal que un SAE 40 a las partes vitales del motor). Este es el punto que realmente importa en la lubricación: el mayor caudal enfría y lubrica mejor a su motor. Con el multigrado, la presión "se cae" en ralentí y con el motor caliente. Esto es muy notorio en ciertas unidades Todos los fabricantes especifican, además de la mínima, una presión máxima del aceite, y debe controlarse a altas vueltas (1800 /2100 rpm) no en ralentí- El multigrado las cumple mejor. En ralentí el motor esta preparado para funcionar con baja presión ( 0.5 a 1 kg/cm2) y no hay desgastes porque no hay esfuerzos importantes. Tengamos presente que hay motores, como los Scania tradicionales, que tienen las boquillas de inyección de aceite para enfriar al interior de los pistones realmente GRANDES, por lo cual en ralentí "escapa" mucho aceite de regreso al cárter, por una "vía rápida" Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 10 ¿Puede un aceite que se encuentra en el cárter de un motor, espesarse hasta el punto de dejar de fluir? Sí, y puede ser una degradación extrema por oxidación del propio lubricante. Esto es consecuencia del funcionamiento del motor sobrecalentado por un período más o menos prolongado. Se produce, por ejemplo, cuando tenemos una falla grave en el sistema de refrigeración y no lo advertimos inmediatamente. Otra de las causas es la polimerización del aceite, originada en un gran pasaje de combustible mal quemado hacia el cárter (mas usual en los motores diesel). En ciertos casos y por estos motivos, el motor se queda sin presión de aceite, simplemente porque el lubricante es una masa incapaz de fluir. Esto es frecuente en motores Diesel con mantenimiento inadecuado del sistema de inyección (exceso de inyección, inyectores sucios, etc.). Un buen mantenimiento es imprescindible aún utilizando aceites de primera calidad. ¿Por qué hay que cambiar el aceite del motor? ¿Es por su baja calidad? El aceite, inevitablemente, se deteriora con el uso, como todo material tiene un coeficiente de desgaste. Una de las razones es la presencia de los contaminantes, como por ejemplo el combustible no quemado, productos de combustión, o suciedad introducida con el aire de admisión. Estos "agresores" pasan a través de los aros del pistón al cárter en cantidades mínimas por ciclo, pero deben ser combatidos por los aditivos del aceite, ya sea a través de una neutralización química, o evitando que se aglomeren para que no puedan causar daños en el motor, esto va consumiendo los aditivos. Otros contaminantes son los metales provenientes del desgaste, suciedad de reparaciones o cambios de aceite, agua, etc. El lubricante lo único que puede hacer en estos casos es mantenerlos en suspensión en un tamaño mínimo para que circulen por el filtro y los conductos, pero no puede eliminarlos. Dichos contaminantes salen del motor solamente en el cambio de aceite y filtro. Otra forma de deterioro del lubricante es la oxidación en sí, toda sustancia que deba trabajar a alta temperatura y en contacto con el aire sufre este proceso, en el motor, el aceite es batido constantemente, con lo que la oxidación es muy grave, los lubricantes de más alta calidad soportan por más tiempo de uso estas condiciones al tener aditivos antioxidantes, pero no se puede prolongar en forma indefinida su uso. El proceso de oxidación del aceite es producido por el combustible proveniente de una combustión incompleta que genera en el cárter del motor reacciones químicas complejas. ¿Hay alguna otra precaución que se deba tomar además de respetar el cronograma de mantenimiento que nos recomiende el fabricante del equipo y el del lubricante? Es importante recordar que la duración de los filtros no ha evolucionado en igual proporción que lo hicieron los lubricantes, por lo que la recomendación es el cambio de esos elementos a las 250Hs, aunque aquí hablamos específicamente de aceite de motor, recordamos que para el correcto funcionamiento del motor, es conveniente chequear y mantener el sistema de aire y combustible. En general, cuando se observa una disminución en la presión de aceite en un motor, se atribuye el problema a la calidad del lubricante ¿Es esto correcto? En este problema, nada tiene que ver la calidad del lubricante. El aceite, por sí sólo, difícilmente sea el causante del problema. Sólo se le podría atribuir si se verificase una diferencia realmente importante en la viscosidad, como resultaría de comparar un aceite SAE 50 y otro SAE 10W. Pero esto no llegaría a provocar una disminución en la presión de aceite para alarmar al usuario. Por lo tanto, que un muy alto porcentaje de causas que llevan a tener baja presión de aceite en un motor son de origen mecánico (por ej.: bomba de aceite defectuosa, excesivos huelgos entre cojinetes y ejes, aspiración obstruida de la bomba de aceite, manómetro defectuoso, etc.). También una caída de presión puede deberse al nivel bajo de aceite del cárter. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 11 Otro de los factores puede ser la dilución del aceite con combustible, que es consecuencia directa del mal mantenimiento del sistema de combustión (mezcla aire/combustible). Por otro lado, una alta presión de aceite no indica buena lubricación, sino alto esfuerzo de la bomba. Un aceite multigrado proporciona un gran caudal de aceite con baja presión, porque tiene baja fricción interna. Alto caudal de aceite significa buena lubricación (la bomba entrega caudal, no presión). ¿Es conveniente agregar aditivos suplementarios al aceite? No, los aceites contienen los aditivos que exigen los fabricantes de automóviles y equipos de construcción, para que los lubricantes se comporten de acuerdo a sus requerimientos. Por ejemplo: eviten la formación de carbones y lodos, minimicen el desgaste, no formen espumas, favorezcan el arranque en frío y prolonguen su tiempo de uso. El comportamiento del aceite es controlado en pruebas muy estrictas, de larga duración, realizadas en motores estandarizados, controlados especialmente. En ellos se simula TODA la vida del motor, en condiciones exageradamente severas de uso. En los casos de aplicación bajo condiciones extremas como ser bajas temperaturas o muy altas lo recomendable es pedir el aval de los probadores de lubricantes, que se comporten como sus equivalentes. Apuntes y comentarios: Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 12 Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 13 Selección de grasa para equipos Komatsu Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 14 GRASAS PARA EQUIPOS KOMATSU Muchas veces al ir al manual de operación y mantenimiento de equipos nos encontramos con una serie de datos que no comprendemos o no tenemos la facilidad y el material de desarrollar un criterio de seleccionar la mejor grasa, a continuación un informe sobre las grasas que se necesitan para lubricar los distintos equipos Komatsu. NLGI N°2 (Litio) NLGI National Lubricating Grease Institute, es decir Instituto Nacional de Grasa Lubricante, y es la institución que regula y estandariza las grasas según sus características, en base a pruebas estandarizadas, mientras que el N°2 determina, entre otras cosas, la consistencia de la grasa en base a sus componentes y el Litio es el jabón o espesante con el que debe estar fabricada la grasa. Si observamos la tabla estándar de grasa NLGI puede ver la clasificación o consistencia de la grasa. Esta es la grasa que se exige usar en algunos equipos, con base de litio. Ahora bien, Komatsu interpreta esta tabla y la aplica según su criterio y determina que…. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 15 Ejemplo para determinar la penetración de una grasa Para determinar la consistencia de una grasa se realizan varias pruebas bajo distintas situaciones o regímenes de trabajo, determinando un número según el comportamiento de dicha grasa, esta variara según la composición de la grasa, por ejemplo, según el Jabón o espesante utilizado. Penetración sin trabajar: Se transfiere la muestra de su recipiente original a la copa del trabajador de grasa con una perturbación mínima. Este valor se reporta frecuentemente pero no se considera definitivo ya que no puede controlarse la cantidad de perturbación. Esta puede tener algún significado en la transferencia de una grasa de su recipiente original al equipo de aplicación. Penetración trabajada: Se lleva la muestra a una temperatura de 25°C y se la somete a 60 golpes doble en un trabajador de grasa standard antes de medir la penetración. Estos son los datos que normalmente se reportan. Es más confiable que la penetración no trabajada ya que la cantidad de perturbación está controlada. Penetración trabajada prolongada: Se trabaja la muestra por más de 60 doble golpes en un trabajador de grasa standard, y luego se mide la penetración. PENETRACION DE CONO Durante 5 segundos se deja penetrar el cono. Gran profundidad (Índice bajo NLGI) Baja profundidad (Índice alto NLGI) Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 16 Ahora bien, si empleamos un ejemplo fácil de entender, pensemos que la grasa es una esponja mojada en aceite lubricante. Espesor (esponja) ———-> Influye en la durabilidad de la grasa Aceite básico (Aceite lubricante mojado en la esponja) ———->Influye en la capacidad de lubricación de la grasa Si exprimimos una esponja mojada en aceite, el aceite saldrá, esta es la misma condición de la grasa cuando está sometida a la fuerza de trabajo. El grado de espesor corresponde a la dureza de la esponja. En lugares donde existe una gran fuerza de trabajo, es necesario usar un agente espesor duro (esponja). Espesantes Los espesantes o jabones proporcionan a las grasas lubricantes ciertas propiedades como su punto de goteo, resistencia al agua y temperatura máxima. Espesante Punto de goteo en °C Resistencia al agua Temperatura Max. en °C Litio 170-200 Buena 120 Complejo de litio > 260 Buena 140 Calcio 80-100 Muy buena 60 Complejo de calcio > 260 Buena 125 Sodio 150-190 Pobre 100 Arcilla (bentonita) > 260 Buena 180 Esto significa que debe tenerse en cuenta la naturaleza del espesante al seleccionar una grasa lubricante. Algunos detalles a tener en cuenta. Una mayoría de todos los requisitos posibles, incluyendo la relación precio/performance Alrededor del 70% de las grasas están basadas en jabones de litio, y la proporción va en aumento. Las grasas de complejo de litio están cobrando más importancia día a día, especialmente a para trabajos en altas temperaturas. Las grasas de sodio y en algunos casos las grasas de calcio y complejo de calcio están perdiendo terreno. Los espesantes basados en poliurea y bentonita se utilizan principalmente para grasas especiales, estos espesantes son los que usualmente se mezclan con aceites base sintéticos. Otros espesantes como los jabones de aluminio y bario tienen un bajo nivel de aceptación. El punto de goteo no es una característica de calidad y no debe tomarse como guía para la máxima temperatura de operación. Grasas con diferentes espesantes no deben mezclarse. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 17 Temperaturas máximas de trabajo °C A_ Litio Mineral B_ Complejo de litio mineral C_ Complejo de litio sintético D_ Bentonita Sintético A B C D Características de la grasa según los tipos de agentes espesores Grasa de jabón de litio Este es el tipo más común de grasa y viene en distintas formas. En apariencia, se parece a la mantequilla, o a fibra y supera en viscosidad. Con esta grasa, la estructura reticular permanece estable a temperaturas relativamente elevadas comparada con otras grasas con base de jabón; su punto de licuefacción está alrededor de 180°C a 220°C de modo que supera en resistencia el calor y el agua. La temperatura más alta a que puede emplearse para uso corto es de 150°C y 130°C para uso prolongado y además, tiene excelente durabilidad. Los equipos de construcción Komatsu usan grasa con jabón de litio Grasa de jabón de calcio La grasa con jabón de calcio incluye una pequeña cantidad (0.3 a 2.0%) de humedad como agente estabilizador de la estructura. Por esta razón, su punto normal de licuefacción es bajo (menos de 100°C); carece de resistencia térmica. Sin embargo, como proporciona excelente resistencia contra el agua, se emplea en lugares donde haya contacto con el agua o en lugares con baja temperatura, baja velocidad, o bajas condiciones de carga. Los equipos de construcción Komatsu, no usan este tipo de grasa Grasa de jabón de sodio La grasa con jabón de sodio normalmente consta de grasa llamada grasa fibrosa con una película de fibra elástica y grasa suave semejante a mantequilla. El jabón de sodio tiene la desventaja de que se disuelve fácilmente en agua y tiene una resistencia contra el agua extremadamente pobre. Si se utiliza esta grasa en lugares expuestos al agua o al vapor, la grasa se emulsifica y comienza a fluir. Los equipos de construcción Komatsu, no usan este tipo de grasa Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 18 Grasa de jabón de aluminio La grasa con jabón de aluminio se parece a un caramelo transparente y brillante que puede estirarse hasta hacer un hilo. Comparada con otros jabones, se disuelve fácilmente en aceite mineral y tiene buena viscosidad y resistencia al agua para metales. Sin embargo, el punto de licuefacción de esta grasa es bajo (aprox. 80° a 90°C) y carece de resistencia térmica. En vez de usar el jabón de aluminio por si sólo, hay la tendencia a usarlo junto a otros jabones metálicos. Los equipos de construcción Komatsu, no usan este tipo de grasa. Grasa sin base de jabón Las grasas sin base de jabón es el nombre general de las grasas hechas primordialmente con aceite mineral y agente espesor sin base de jabón. En términos generales, su punto de licuefacción es elevado y supera la resistencia al calor. Un ejemplo típico de este tipo de grasa el la grasa de urea. La grasa sin base de jabón se usa bajo condiciones extremas en que las grasas con base de jabón no se pueden emplear, como en el caso de los aeroplanos. Los equipos de construcción Komatsu usan este tipo de grasa en un número muy limitado de lugares. Nota: La grasa de jabón de litio con un contenido de bisulfuro de molibdeno, generalmente un 3%, es la mejor grasa, en la mayoría de las veces se presenta de color negro. Características de la grasa según los tipos de Aceites De las propiedades de la grasa, la capacidad de lubricación, la estabilidad de oxidación y las pérdidas por evaporación son grandemente influidas por el aceite de base. La grasa general contiene por lo menos el 80% de lubricantes líquidos (aceite básico) y este lubricante líquido determina la capacidad de lubricación de la grasa. El aceite básico para grasas, primordialmente es aceite mineral; anteriormente se usó el aceite con base de naftenos por ser fácil de hacer grasa con ese producto, sin embargo, recientemente es de uso más común el aceite con base de parafina. El régimen de viscosidades de aceites minerales usados como aceite básico se extiende sobre una amplia gama, desde los aceites de baja viscosidad tales como el aceite para husillos, hasta los aceites con alta viscosidad como el aceite para cilindros; el empleo de cada tipo de aceite lo decide la finalidad del uso. El aceite mineral sólo se puede usar dentro de un régimen de temperatura desde -30°C hasta +150°C, de modo que, para grasa que se use bajo condiciones fuera de ese régimen de temperatura, se usa como aceite básico un aceite lubricante sintético Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 19 Aceite mineral: Este es aceite hecho de petróleo y primordialmente se emplea para usos industriales. Aceite lubricante sintético: Esto se refiere a aceites lubricantes en los cuales, la estructura molecular del aceite mineral refinado se reforma artificialmente para mejorar esas propiedades y proporcionar mejores características como lubricante. Procesos para producir grasas Para concluir con la confección de una grasa nos falta un componente muy especial y es sin duda muy importante, son los aditivos, estos pueden ser solubles (en el aceite) o sólidos. • Solubles Antioxidante Antiherrumbrante Antidesgaste / Extrema Presión Antifatiga Modificadores de fricción Polímeros • Sólidos Disulfuro de Molibdeno Grafito En la tabla podemos ver una lista de los aditivos más comunes que se emplean en las líneas de grasas lubricantes. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 20 Generalidades Los antioxidantes son generalmente fenoles inhibidos o aminas aromáticas. Reducen el efecto de la oxidación de la grasa en altas temperaturas. Los antiherrumbrantes, sulfonatos, aminas o aminofosfatos, se ocupan de proteger superficies ferrosas. Los aditivos solubles en aceite incluyen agentes antidesgaste y para extrema presión, generalmente azufre/fósforo, ditiofosfatos de cinc o ditiocarbonatos. Los aditivos antifatiga son materiales especiales que prolongan la vida de las superficies metálicas reduciendo la formación de fisuras. Para algunas aplicaciones especiales se requieren modificadores de fricción para reducir los coeficientes de fricción. Se usan polímeros estables a los esfuerzos cortantes para mejorar la resistencia al agua en las grasas. Los aditivos sólidos como el bisulfuro de molibdeno y el grafito brindan lubricación en superficies con deslizamiento. En conclusión, los aditivos mejoran la calidad de las grasas aportando una característica según el trabajo a realizar. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 21 Ejemplo de fluidez entre grasas mineral y sintética. Si bien la grasa indicada en el manual es NLGI N°2 (Litio) no se requiere si es mineral o sintética, la grasa sintética es recomendada en sistemas de engrase automático por su capacidad de fluidez. Para Komatsu (especificaciones) Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 22 *Clave: esta es la nomenclatura que usa Komatsu. **Temperatura de uso: Este valor es aproximado a 1000Hs en uso continuo. Datos para cada una de las grasas (Komatsu) Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 23 Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 24 Notas sobre las grasas Al juzgar la duración de la grasa, hay muchos elementos que requieren experiencia en la persona asignada y en la realidad, el juicio normalmente se hace basado en la apariencia externa, temperatura anormal o ruido. Normalmente, los fabricantes de maquinaria especifican los intervalos de lubricación o los intervalos de cambios de grasa y normas para sus equipos basados en largos años de experiencia. La mayor seguridad está en seguir las directrices para mantenimiento que aparecen en los manuales de instrucción suministrados por el fabricante de la maquinaria Deterioro de la grasa por calor Comparada con los lubricantes líquidos, la grasa tiene un efecto enfriador muy pobre y el calor la afecta. Si se usa durante largos períodos bajo altas temperaturas, se ablanda y comienza a fluir, o se solidifica. Este es el resultado de una combinación de distintos factores tales como la oxidación, la separación o evaporación del contenido de aceite en la grasa. Separación del aceite y evaporación El aceite se conserva entre la estructura reticular formada por las hebras de jabón de la grasa, pero a medida que aumenta la temperatura, el movimiento de las moléculas del jabón y del aceite se hace más activo, la grasa se vuelve más fluida y la separación del aceite se hace mayor. Hay una gran diferencia en las pérdidas por evaporación según el tipo de aceite básico, pero de la misma forma que para separación de aceite, la pérdida por evaporación aumenta a medida que la temperatura sube. Deterioro por oxidación De la misma forma que con otros lubricantes, si la grasa se usa durante prolongados períodos en alta temperatura, se forman compuestos de oxidación y esto provoca un desagradable olor o corrosión, además, estos compuestos de oxidación reducen el punto de licuefacción y cambian la reunión de las partículas de jabón. Finalmente, la estructura de la grasa queda destruida y se vuelve blanda o fluida. Se dice que la grasa es más susceptible de oxidarse que el aceite básico sólo. Por lo tanto, al añadir grasa, remueva toda la grasa vieja y haga la sustitución total con grasa nueva. Deterioro de la grasa por corte mecánico Cuando la grasa se somete a una fuerza cortante por largo tiempo dentro de un rodamiento giratorio, la grasa se torna suave y fluida y sale fuera del sistema de lubricación provocando la traba de los rodamientos. La razón por la cual la grasa es ablandada por la fuerza cortante es el cambio de la relación entre la longitud y ancho de las hebras del agente espesor (hebras ultra finas o partículas combinadas juntas para hacer una estructura reticular tridimensional) que forman la estructura de la grasa. Cuando la grasa se somete a fuerza cortante, las hebras de jabón quedan partidas en piezas más cortas y la grasa se ablanda. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 25 Deterioro de la grasa por entrada de agua Si el agua entra en la grasa, la grasa se pondrá blanda y fluida y se saldrá del sistema de lubricación; o de otra forma, puede endurecerse y ocasionar una lubricación inadecuada. Por lo tanto, se debe hacer todo esfuerzo posible para evitar que el agua penetre a la grasa mientras está almacenada. Además, en lugares en que el agua o lodo tienden a pegarse, aconsejamos hacer las labores de engrase con mayor frecuencia, independientemente del intervalo de engrase indicado y si la grasa se ha deteriorado debido a la entrada de agua, sustitúyala de inmediato por grasa fresca. Causas del deterioro de las grasas Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 26 Tareas de grasa bajo extrema presión Nota: El engrase debe hacerse cada ves que sea necesario, todo dependerá del lugar donde este operando el equipo como así también del tipo de grasa utilizada. Cuando entre en zonas de mucha humedad o entre en bañados con agua, al salir lubrique el equipo. Engrase del círculo de giro Engrase del círculo de giro. Para engrasar el circulo de giro (PC200-8) hay que poner grasa y aplicar un movimiento de giro para distribuir la grasa, para tomar el nivel se debe quitar la tapa A, ubicada en el piso del compartimiento del motor de giro y con una regla (3) o pie de rey, tomar la medida S, esta medida no debe ser menor a los 9mm, y por esta plataforma se desliza el piñón de giro (15.8 Kg) Tensión de las orugas Otro lugar a engrasar cada ves que sea necesario es la que se refiere a la tensión de las orugas, esta tensión se controla en el lugar de trabajo y estará ligada al desgaste, tipo de suelo, nivelación, etc. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 27 Apuntes y comentarios: Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 28 Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 29 Combustibles Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 30 Para motores Diesel El sistema de combustión que traen los motores de ultima generación, requieren un gran trabajo de “refinación” del combustible diesel, en nuestro país y la zona de América del sur poseen una calidad, en muchos casos, inferior a los requisitos que demandan las marcas lideres del mercado, es por ello que se debe tener en cuenta el mantenimiento preventivo y exhausto del sistema de combustible. Para hablar de combustibles, podríamos clasificar el diesel como un combustible liquido, del cual se produce energía por medio de su combustión, según la calidad con la que fue refinada la formula diesel, podremos clasificar 3 tipos de combustibles principales: Refinación simple de petróleo • Gasoil Ligero. • Gasoil Pesado. • Residuo. El combustible además de convertirse en trabajo, desprende hacia el escape una serie de elementos contaminantes, los cuales son nocivos tanto para la persona como para el medio ambiente, pero para regular la contaminación hay organizaciones medioambientales que estipulan parámetros “aceptables” de contaminación. Las consecuencias de la contaminación ambiental podrían ser devastadoras, como el calentamiento global, la perforación de la capa de ozono o lluvia acida, etc. Ejemplo de emisiones de combustibles Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 31 En Argentina Komatsu se rige por las normas de la EPA, estadísticas ecológicas y se encargan de estandarizar los parámetros en las Américas. Mientras tanto en Europa el control lo lleva la EEA, donde los niveles de contaminación están mucho mas controladas. Tabla de aplicación de emisiones (Tier 3) La palabra "diesel" se deriva del nombre del inventor alemán Rudolf Christian Karl Diesel que en 1892 inventó el Motor diesel. Si hablamos de un motor diesel, podemos decir que la combustión es el elemento mas importante, pues de ella se generara la energía para transmitir su fuerza a un movimiento, un motor diesel Komatsu de 4 cuatro tiempos, como la mayoría que se utiliza en nuestro país (utilitarios, construcción y minería) 1. Admisión En este tiempo se admite el aire a comprimir. 2. Compresión En este tiempo se produce la compresión del aire generando calor. 3. Explosión En este tiempo se genera la explosión del combustible. 4. Escape En este tiempo se expulsa los residuos de la explosión hacia el escape. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 32 Un motor diesel funciona mediante la ignición (quema) del combustible al ser inyectado en una cámara (o pre cámara, en el caso de inyección indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto combustión, sin necesidad de chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo de motor, la compresión. El combustible se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación. Para que se produzca la auto inflamación es necesario pre-calentar el aceite-combustible o emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo fluctuando entre los 220 ºC y 350 °C, que recibe la denominación de gasóleo o Gasoil en Inglés. Turbo (corte longitudinal) En los motores diesel el turbo está más difundido debido a que un motor diesel trabaja por autoencendido; es decir, el combustible se enciende espontáneamente al aumentar la temperatura del mismo. Esta temperatura es lograda por el aumento de la presión de la carga de aire en el cilindro durante la fase de compresión, y, al alcanzarse la más alta temperatura de la carga de aire, el gasóleo es inyectado, haciendo combustión espontáneamente, obviando el sistema de encendido. Al aumentar el volumen de la carga de aire durante el ciclo de admisión mediante el uso de un turbo, se logra aumentar considerablemente el rendimiento del motor, así como su capacidad de respuesta. “La temperatura del motor se genera en la combustión, por ello es importante tener un buen sistema de refrigeración, el cual se encargara de disipar el calor y a su ves utilizarlo para otros sistemas.” Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 33 Después del proceso de combustión del diesel se produce una transformación del mismo, estos compuestos resultantes salen por el escape como desechos, algunos elementos producen contaminación, en los motores más modernos, una proporción de estos “desechos” vuelven a utilizarse en la combustión (EGR) de manera que la contaminación sea la menor posible. Los combustibles específicamente formulados para uso en motores diesel se denominan normalmente como Número 1 (ASTM D975 No. 1D), y Número 2 (ASTM D975 No. 2D). Los motores más grandes también vienen equipados con sistemas de combustible para quemar productos más pesados, conocidos como combustibles pesados (utilizados en Argentina). Sin importar la clasificación, hay ciertas propiedades del combustible que son importantes para el usuario del motor. Durante la vida de un motor, el combustible representa alrededor del 75% del total de los costos de operación. Más aún, si la calidad del combustible no se mantiene, puede causar fallas prematuras del motor o un funcionamiento disminuido. Con frecuencia se pasa por alto la conveniencia y condición del combustible para motores diesel como un asunto de mantenimiento. Hay varios aspectos importantes que deben ser revisados, además de las consecuencias sobre el rendimiento por usar un combustible por fuera de las especificaciones, hay riesgos mecánicos. Los combustibles más ligeros pueden reducir la expectativa de vida de componentes del sistema de combustible porque su baja viscosidad reducirá el nivel de lubricación, pero por otro lado los combustibles más pesados pueden reducir la vida útil del revestimiento y los anillos de los cilindros debido a los mayores depósitos en la cámara de combustión. Grados del combustible diesel Existen tres clasificaciones de combustible diesel para automóviles disponibles, dispuestos por la ASTM (American Society of Testing Material Standars) conocidos como: Grado 1-D (N°1), es combustible diesel tratado con mayor refinación y volatilidad, es decir calidad Premium, es ideal para motores de ultima generación que trabajan a grandes revoluciones y que están bajo cambios frecuentes de carga y velocidad. Este grado de combustible presenta puntos de congelamiento inferior al 2-D, que ha sido preparado para el invierno Grado 2-D (N°2), este esta tratado con anticongelantes que permiten su uso todo el año a temperaturas como - 67°C, el grado 2-D es considerado por muchos como el mejor combustible, es el mas utilizado en los motores diesel de automóviles y de camiones (medios y pesados) es un combustible de baja volatilidad adecuado para utilizarse sin aditivos es difícil conseguirlo en zonas con temperaturas por encima de los -7°C. NUNCA agregue gasolina o alcohol al combustible diesel por ningún motivo. Al hacerlo dañará el sistema de inyección de combustible. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 34 Al continuación podemos destacar algunos puntos del Diesel (gasoil) como por ejemplo… 1. Poder Calorífico 2. Densidad especifica 3. Punto de inflamación 4. Punto de vertido 5. Viscosidad 6. Volatilidad 7. Calidad de Ignición (Cetanos) 8. Residuos Carbonosos 9. Contenido de Azufre 10. Oxidación y Agua Contenido de azufre, después del proceso de combustión el azufre sale al medioambiente como Oxido de azufre (SOx), este oxido de azufre sale por el escape y se contacta con la humedad del ambiente produciendo el acido sulfúrico, esto contribuye a la generación de lluvia acida, además el azufre actúa de forma contraproducente ocasionando el deterioro de bomba de combustible, válvula de escape, colector de gases de escape, turbina, etc. • El azufre es un elemento natural del petróleo crudo. • Los combustibles que se obtienen del petróleo, pueden variar su % de azufre en dependencia del tipo de crudo. • Los combustibles pesados normalmente tienen un alto contenido de azufre • Los combustibles ligeros tienen menor contenido de azufre por el proceso de refinación que poseen. La reducción de los niveles de azufre hace que sean menos contaminantes de por sí, y permiten el uso de catalizadores más sofisticados para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno. Sin embargo, esto también reduce las propiedades lubricantes del gasoil, por lo que se tiene que añadir aditivos que mejoren su lubricidad. Otro de los elementos altamente contaminantes es el Nitrógeno, en este caso la combustión genera Oxido nitroso y se convierte al contacto con el medio ambiente en acido nítrico, aportando también a la generación de lluvia acida (NOx). Los óxidos de nitrógeno suelen ser incoloros e inoloros, sin embargo, el dióxido de nitrógeno (NO2) es el principal responsable, junto a las partículas en suspensión, de la conocida capa rojiza y marrón que suele cubrir las grandes zonas urbanas. A partir del 2010 entrará en vigor una nueva normativa europea que limitará, en gran medida, las concentraciones de óxidos de nitrógeno (NOx) en el aire ambiental. Otro punto a tener en cuenta es la Densidad del combustible, puede medirse con un densímetro, afecta la penetración al pulverizarlo, tal como ocurre al inyectarlo en la cámara de combustión, esta característica determina la energía del combustible y puede notarse en la temperatura de trabajo del motor. Un combustible con densidad Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 35 baja (API) generalmente presenta un mayor poder calorífico, los valores estándar según API se extiende entre 25 y 49 a 15°C, aunque la densidad mínima establecida por API para motores diesel es de 30 hasta 45 como máximo. • regulando la densidad de un combustible obtendremos el mejor rendimiento y consumo, de un motor. Otro punto muy importante es la Lubricación, este concepto sirve para determinar la capacidad de lubricación que posee un combustible entre componentes del sistema de inyección, cabe destacar que los combustibles con bajo contenido de azufre o baja viscosidad tienden a tener menor lubricidad. El Punto de Inflamación, es un parámetro que se utiliza para determinar a que temperatura comienza la combustión del diesel. El punto de combustión generalmente esta entre 10 y 21°C por encima del punto de inflamación también en este proceso se puede determinar si hay excesos de alcohol en el combustible. La acumulación de depósitos en los inyectores implica: 1. Aumento en el consumo de combustible. 2. Aumento de las emisiones contaminantes. 3. Deterioro del motor e incremento en la necesidad de mantenciones. 4. Disminución de la potencia de diseño del motor. El punto de inflamación de los combustibles diesel es el siguiente: 37,7°C (100°F) para el combustible tipo 1-D 51,7°C (125°F) para el combustible tipo 2-D 54,4°C (130°F) para el combustible tipo 4-D Numero de Cetanos, indica la calidad del combustible, se puede notar al dar arranque al equipo, ya que indica la propensión del diesel a encenderse por presión y calor, influye sobre la emisión de humos al medioambiente y en la calidad de la combustión. A medida que aumenta el numero de Cetanos, disminuye el tiempo entre le instante en que el combustible entra en la cámara de combustión y el instante en que empieza a quemar. El número de Cetanos dependerá también del diseño y el tamaño del motor, como así también de la carga que se aplique, la velocidad de trabajo y de las condiciones atmosféricas. Por ejemplo un diesel con bajo nivel de Cetanos podría llegar a ocasionar ruidos en el motor (golpeteos), tardaría en la ignición (dificultades de arranque) y produciría excesiva contaminación (humo blanco y olores) • Como guía, el índice de cetano mínimo es de 40 para todos los motores diesel. • Si bien algunos motores con cámara de pre-combustión funcionarán con un combustible con índice de cetano de 35, una buena regla para seguir con cualquier motor diesel es usar combustibles con un índice de cetano superior a 40. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 36 • La cantidad máxima de Cetanos para motores diesel es de 55. • Siga siempre las recomendaciones del fabricante del motor. • Existen productos para mejorar el índice de cetano de sus inventarios de combustible • El numero de Cetanos tiene una relación con el diesel similar al octano con la nafta. • A medida que el diesel posea mayor cantidad de Cetanos el combustible se quema mas rápido. • NOTA: Algunos fabricantes de motores prohíben el uso de aditivos de combustible con el único propósito de aumentar el número de Cetanos. Contenido de Metales esto produce el aumento de los residuos carbonosos de manera notable, también produce en el motor una mayor cantidad de cenizas solidas, indudablemente esto produce un deterioro en el sistema de combustible (bomba, inyectores, filtros, etc.). Filtro de combustible Punto de Nube (Congelación), La temperatura a la que una nube o niebla aparece en el combustible. Esto es causado por la solidificación de parafinas en el combustible, y estos sólidos pueden causar el taponamiento de filtros de combustible. El funcionamiento del motor, en o por debajo del punto de nube, puede ser seriamente afectado, por un flujo inadecuado de combustible, debido al taponamiento del filtro. Si las condiciones de operación son bajo condiciones extremas de frio por debajo de los -10°C para garantizar el buen funcionamiento, se deben instalar calentadores de combustible, o estudiar la dilución del combustible Diesel con querosén o agregarle un aditivo para mejorar el flujo (modificadores de cristal de cera) también puede ser de gran ayuda. Nota: Al realizar cualquier mezcla para mejorar la calidad del Diesel, utilice parámetros específicos, consulte a quien le provee el diesel y realice análisis que garanticen estar dentro de las normas vigentes del combustible. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 37 Punto de Flujo, temperatura 5 grados F más caliente que aquella en la que el combustible fluirá. El funcionamiento confiable de los motores diesel requiere un punto de flujo igual o inferior al de la temperatura ambiente. La dilución del combustible con querosén o agregarle un aditivo para mejora del flujo (modificadores de cristal de cera) también puede ser de ayuda. Al realizar cualquier mezcla para mejorar la calidad del Diesel, utilice parámetros específicos, consulte a quien le provee el diesel y realice análisis que garanticen estar dentro de las normas vigentes del combustible. Las normativas sobre emisiones en la Unión Europea han obligado a las refinerías a reducir drásticamente los niveles de esas impurezas, dando como resultado un combustible más limpio. Las regulaciones de Estados Unidos al respecto son menos exigentes, ya que allí se usa más la gasolina y sus regulaciones se han centrado en ésta. Contenido de Agua, un contenido de agua superior al .05% por volumen (este contenido de agua es permitido en ambos tipos de combustibles 1-D y 2-D) es un contaminante del combustible diesel. La separación de agua por sedimentación o por filtro combinado debe ser la adecuada para remover el agua del combustible antes de que éste llegue a la bomba de inyección del combustible. • Las concentraciones de agua por encima del .05% por volumen causarán daños al sistema de inyección de combustible. • La presencia de agua en el combustible diesel también puede promover el crecimiento bacteriano, lo que constituye un serio riesgo para el sistema de filtración de combustible. Esta propiedad del diesel resulta todo un dilema, a la hora de destacar el mantenimiento preventivo, una de las tareas a realizar por cualquier operador de equipo es drenar el tanque de combustible antes de arrancar el motor para evitar que el agua que se genera en el tanque, por el fenómeno de la condensación, circule por el circuito de inyección, deteriorando los componentes (corrosión, cavitación, etc.). Además del agua de esta forma se eliminaran algunos componentes que hacen a la calidad del Diesel. Oxidación de componentes Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 38 Además de drenar el combustible todas las jornadas de trabajo, algunos equipos poseen una trampa de agua, la misma debe permanecer libre de agua (drénelo cuando sea necesario) y en lo posible limpia, ya que en algunos casos dentro del gasoil podemos encontrar barros que se depositan en el recipiente; Si posee un sistema tanque de combustible adapte un filtro para mejorar la calidad de su combustible, y de ser necesario adapte un pre-filtro con trampa de agua. La condensación en los tanques de combustible se genera por diferencias de temperatura, las paredes interiores del tanque transpiran generando pequeñas gotas de agua, una de las formas de evitar este fenómeno es llenar el tanque todos los días al terminar la jornada laboral, con esto hay menos espacio dentro del tanque para generar el fenómeno. Limpieza Los sistemas de inyección de combustible diesel dependen de ductos de flujo pequeños y de espacios libres muy reducidos. Ellos no pueden tolerar impurezas en el combustible, esto significa que los filtros de combustible deben recibir mantenimiento de acuerdo a la programación publicada en el manual de Operación y Mantenimiento, provisto con la maquina, o más frecuentemente si las condiciones del combustible lo exigen. Todos los filtros deben ser como mínimo de la misma calidad de los originales del equipo. Los filtros de aire son igualmente importantes para la longevidad de motor, ellos actúan como trampa para retener los abrasivos antes de que puedan entrar en las cámaras de combustión del motor. La falta de un filtrado de aire apropiado causará el rápido desgaste de anillos, pistones, y revestimientos. Cambie los filtros de aire por lo menos con la misma frecuencia con que lo recomienda el fabricante, y use un filtro de reemplazo como mínimo de la misma calidad de los originales del equipo. Si está expuesto a condiciones extraordinariamente polvorientas, puede requerirse una más frecuente limpieza o cambio de los filtros de aire. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 39 Sistema de Riel común (common rail) Los nuevos sistemas de inyección por medio de un riel común proporcionan un sistema de alta presión, los métodos aplicados por Komatsu para entrar en los estándares de emisión lo han llevado a implementar este sistema, al igual que otras marcas. El sistema de riel común le permite al motor mejorar los tiempos de combustión, ya que estamos realizando la inyección a alta presión a la cámara de combustión, una bomba de alta presión controlada electrónicamente por el ECM determina la presión sobre el riel, la presión del riel en un tier 2 trabaja con picos de 1200k y un motor tier 3 lo hace con picos de 1600k, la presión de trabajo constante es inferior a estos valores pero los picos están seteados a esa presión. Por otro lado, al tener un sistema electrónico, se puede controlar y monitorear electrónicamente cada uno de los puntos más importantes del sistema, como la presión dentro del riel, en algunos la temperatura o controlar el estado de los inyectores, uno por uno. Ventajas del common-rail Podríamos decirla que la principal ventaja de este sistema es que la presión con que trabaja es casi independiente del régimen (velocidad del motor) y de su carga; es decir, aunque el operador no acelere a fondo y el motor gire despacio, es posible inyectar el gasoil a una presión muy alta y casi constante durante todo el proceso de inyección, en base a esto podemos variar el consumo en distintos modos de trabajo. La atomización óptima del combustible, por parte de los inyectores electrónicos, controlados por una bomba de inyección electrónica, y la alta presión a la que trabaja el sistema hacen que se aumente potencia en todo el rango de revoluciones, se reduzca el consumo de combustible y se disminuya la cantidad de emisiones contaminantes, en especial los óxidos de nitrógeno, el monóxido de carbono y los hidrocarburos sin quemar, es decir MENOS CONTAMINACION. Al no haber un mecanismo mecánico que rija cuándo se debe inyectar el combustible se puede elegir libremente cuándo inyectar, incluso realizar varias inyecciones en un mismo ciclo. Esto permite la preinyección que se produce justo antes de la principal, aumentando la presión y temperatura dentro del cilindro, lo que mejora la combustión y disminuye el ruido característico de los diesel. Desventajas del common-rail El sistema posee un solo problema y realmente es muy importante, el DIESEL. Esto es porque en nuestra región del mundo (Sudamérica) se comercializa el gasoil pesado, el cual no posee una buena destilación, los estándar que la rigen no determinan buenos parámetros de proceso, razón por la cual encontraremos los tiempos de mantenimiento (Filtros, drenaje, etc.) diferentes a los tiempos de Europa, este Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 40 inconveniente necesita tener una ardua labor en área de mantenimientos de equipo, ya que con el aceite ocurre lo mismo. Justamente para prevenir al máximo el deterioro del sistema de inyección de combustible se utiliza dos filtros uno principal y otro secundario que trae adosado un sistema de separación de agua. El pre-filtro de combustible posee una capacidad de filtrado de 10 micras, además tiene adosado un separador de agua con indicador electrónico llamado sensor WIF (wáter in fuel) y dan aviso al operador cuando el reservorio posee demasiada agua. Nota: Cada pre-filtro para cada equipo posee un numero de partes, cada vez que se pida un pre-filtro se debe consultar el manual de partes que viene con el equipo. Sensor WIF En ocasiones el reservorio separador de agua suele llenarse de barro, en ese caso quite el reservorio, límpielo y chequee la calidad de su combustible, o el estado del tanque. 1-El pre-filtro de combustible viene con el orificio de succión tapado (A), esto indica al técnico de mantenimiento que antes de realizar el cambio debe llenar el filtro con diesel limpio. 2-Recuerde humedecer el contacto de caucho para facilitar el apriete, no utilice herramientas para apretar, solo las fuerza de sus manos. 3-Cada vez que cambie el filtro recuerde purgar el aire. 4-No vuelque el combustible en el suelo, recuerde tener a mano bateas, embudos trapos o algún absorbente para poder manipular el combustible. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 41 El filtro principal de combustible para los equipos Tier 3 tiene una capacidad de filtrado de 2 micras y esta preparado para trabajar con altas presiones de combustible, es mucho mas eficiente que el pre-filtro ya que alimenta a la bomba de combustible en la cual se genera alta presión. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 42 Apuntes y comentarios: Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 43 Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 44 Refrigerantes Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 45 Refrigerantes para motores Diesel E El Refrigerante para motores es un elemento tan importante como el aceite, pero a diferencia de ellos no están expuestos al trabajo excesivo, con lo cual su durabilidad en cada equipo es mucho mayor. Existen varias marcas de refrigerantes para motor, la mayoría de las marcas líderes cumplen con los requisitos y reglamentos que el mercado internacional demanda, pero lo cierto es que a la hora de elegir el mejor refrigerante uno debe leer el manual de Operación y Mantenimiento de cada equipo donde se detallara cual es el mejor refrigerante para cada caso y hasta le indicara (en algunos casos) el porcentaje a mezclar. Función Los considerables avances tecnológicos logrados en los últimos años en los líquidos refrigerantes, an tenido un efecto importante en la longevidad de los componentes claves de los equipos de construcción y minería. Podríamos decir que una de las características principales de un líquido refrigerante es prevenir el congelamiento del sistema de enfriamiento durante la estación invernal así como también la corrosión y la oxidación de los componentes. En un sistema convencional el agua refrigerante trabaja directamente sobre el motor y su función principal es la de refrigerar el circuito, en algunos casos el agua refrigerante del motor es aplicado también a otros componentes tales como, graseras (evita el congelamiento de grasas), circuitos hidráulicos (refrigera aceites de otros sistemas), motores Aftercooler (ayuda a refrigerar el aire que alimenta la admisión) etc. Cuando estos trabajos son influenciados por factores externos (frio, calor, altura, etc.) es necesario recurrir a aditivos, los cuales modifican la estructura química del refrigerante para lograr la mejor “performance”. Estructura del agua El sistema de enfriamiento de un motor diesel debe ser capaz de remover de manera continua aproximadamente el 30% del calor generado por la combustión de su combustible sin recalentarse, asumiendo que se cuenta con un sistema de enfriamiento razonablemente limpio, esto normalmente no debería ser un problema. Pero para detallar las funciones de los aditivos que posee un líquido refrigerante debemos saber algunas reacciones químicas del agua, por ejemplo se sabe que su composición química es H2O, en la figura de la derecha se puede ver una representación del agua en su estado natura liquido, dos moléculas de hidrogeno y una de oxigeno. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 46 Cuando al agua le aplicamos una variación de temperatura, podría ser fuego al agua de la pava o un motor que recién encendemos, la temperatura tiende a subir y la estructura física del agua también, en la figura de la izquierda se puede apreciar la reacción del agua donde los átomos empiezan a dinamizarse, si no controlamos la temperatura y excedemos el punto de ebullición del agua, esta se agitara tanto que los átomos de hidrogeno tenderán a separarse del oxigeno y se presentara en forma de vapor. Si por el contrario aplicamos frio al agua las moléculas de hidrogeno tenderán a estabilizarse, con el tiempo se estabilizaran hasta no moverse presentándose como hielo, figura derecha. Teniendo en cuanta este fenómeno físico podemos decir que en altas temperaturas (superior a 100°C), las moléculas de hidrogeno y oxigeno, tienden a separarse, mientras que si se aplica frio tenderán a unirse hasta presentarse estáticas. Nota: Esta serie de fenómenos y resultantes físicas puede variar mientras varíe la altura, el ejemplo se aplica a equipos trabajando al nivel del mar, la temperatura de ebullición y congelamiento varia según la altura, influenciados por la falta de oxigeno. Teniendo en cuenta esta pequeña descripción llevaremos el agua para refrigerar nuestro motor, dentro del circuito encontraremos distintos factores a tener en cuenta como las temperaturas, elementos mecánicos y un reservorio donde estará depositado nuestro liquido (radiador), podríamos decir que si se tratara de refrigerar un circuito común nos serviría el agua tal cual como se encuentra en la naturaleza pero en verdad el agua común tiene una serie de agentes (minerales o bacteriológicas) que van deteriorando nuestro sistema de enfriamiento como ser: oxido, sarro, hielo, etc. Para evitar estos inconvenientes están los aditivos y distintos tipos de tecnologías. Cuando estos trabajos son influenciados por factores externos (frio, calor, altura, etc.) es necesario recurrir a aditivos, los cuales modifican la estructura química del agua (refrigerante) para lograr la mejor “performance” y disipar el calor de nuestro motor. En lugares de mucho frio se debe agregar ANTICONGELANTE, este aditivo evita que el agua se congele a muy bajas temperaturas en este caso lo recomendable es ver el manual de operación y mantenimiento del equipo y ver las especificaciones. Mezclando un 50% de agua y un 50% de anticongelante (a base de Glicol Etílico) estaremos preparando la máxima solución para bajas temperaturas, asegurando un buen rendimiento a temperaturas de hasta -34°F (-36.6°C) a 228°F (108.8°C). En algunas zonas de nuestro territorio el frio castiga severamente y las temperas son mas bajas todavía, en ese caso se evalúa y se busca una posible solución junto a las industrias químicas también. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 47 Composición del Refrigerante El refrigerante de motores por lo general es una mezcla de etileno o de anticongelante con base de glicol y agua. El punto de congelación de la mezcla dependerá de la cantidad relativa de glicol usada. Es importante usar la mejor agua disponible mezclada con no más de un 50% de anticongelante con base de glicol etileno, o no más de un 50% de anticongelante con base de glicol propileno. Komatsu recomienda el uso de glicol etílico. Nota: Cuando las proporciones de agua y Anticongelante son fuera del estándar hay que tener en cuenta que la duración, en cuanto al mantenimiento, es modificada, en este caso consulte siempre a su proveedor del refrigerante como al distribuidor de equipos. Tipos de Anticongelante Metanol Hasta finales de los años 1930 el metanol fue el anticongelante más ampliamente usado. Aunque eficaz al evitar que el refrigerante se congelase, sus bajos punto de fusión y capacidad calorífica hacían que refrigerase considerablemente menos que el agua sola, además, la concentración de metanol tendía a reducirse con el tiempo debido a su mayor tendencia a evaporarse respecto al agua con el que era mezclado. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 48 Glicol de etileno Las soluciones de glicol de etileno estuvieron disponibles por primera vez en 1937 y fueron comercializadas como «Anticongelante permanente», gracias a que sus mayores puntos de ebullición proporcionaban ventajas tanto en verano como durante el frío invernal. Aún siguen usándose. Los anticongelantes de glicol de etileno son venenosos y deben mantenerse alejados de personas y animales, particularmente niños y perros que pueden verse atraídos por su sabor dulce. Forman cristales de oxalato cálcico en los riñones, pudiendo provocar un fallo renal agudo y la muerte. Todos los vertidos deben limpiarse, o en su defecto debe impedirse el acceso a los lugares en los que puede estar presente a quienes puedan ingerirlo. En caso de ocurrir una ingestión de este anticongelante, puede administrarse etanol (bebidas alcohólicas) hasta que pueda comenzarse un tratamiento adecuado, de forma que se ralentice la conversión del metanol a formaldehido y ácido fórmico, que son las sustancias responsables de la toxicidad del metanol. En la práctica, el etanol puede ser administrado por vía intravenosa por médicos para contrarrestar el envenenamiento por glicol de etileno y metanol, pero actualmente hay disponible otro antídoto (fomepizol), de forma que lo anterior se hace cada vez menos. Para evitar su ingestión, suele añadirse un agente amargo (benzoato de denatonio) al refrigerante de motores, de forma que tenga un sabor desagradable. Glicol de propileno El glicol de propileno, por otra parte, es considerablemente menos tóxico, pudiendo llegar a etiquetarse como «anticongelante no tóxico». Se usa como anticongelante allí donde el glicol de etileno sería inapropiado, como en sistemas de procesado de alimentos o en las cañerías domésticas, así como en muchos otros escenarios. También puede usarse en alimentos, medicamentos y cosméticos, a menudo como agente aglutinante. El glicol de propileno es «generalmente considerado seguro» por la Food and Drug Administración para usos alimenticios. Sin embargo, el anticongelante basado en glicol de propileno no puede considerarse seguro en caso de ingestión. Si esto sucede, debe recibirse atención por parte de los servicios médicos de emergencia. Otros desarrollos En los años 1980 el inventor Jack Evans descubrió las ventajas de usar un refrigerante sin agua. Su formulación definitiva es una mezcla de glicol de etileno y glicol de propileno. Este refrigerante tiene un alto punto de ebullición de 188°C y no es corrosivo, solucionando muchos de los problemas del agua, incluyendo la congelación. En conclusión… La mayoría de las fórmulas anticongelantes comerciales incluyen compuestos inhibidores de la corrosión y un colorante (habitualmente verde, rojo o azul fluorescente) para facilitar su identificación. Suele usarse una dilución 1:1 con agua, obteniéndose un punto de congelación de aproximadamente -35°C. En zonas más cálidas se usan diluciones más débiles. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 49 Las soluciones anticongelantes de glicol deberían reemplazarse habitualmente con una mezcla nueva cada dos años. Muchos coches modernos incluyen anticongelantes de ácidos orgánicos (como Dex-Cool), que tiene una vida de servicio de cinco años. Aunque siguen conteniendo glicol, estas soluciones pueden no ser compatibles con los anticongelantes inorgánicos convencionales con glicol (es decir, con silicatos, boratos o fosfatos) y, si se cambia de uno a otro tipo, el sistema de refrigeración deben aclararse completamente con agua limpia.3 Los anticongelantes orgánicos suelen contener un colorante rojo o rosa para diferenciarlo de los inorgánicos (azules o verdes). Algunos de los más modernos anticongelantes orgánicos se promocionan como compatibles con todos los demás tipos de anticongelantes, y suelen ser de color verde o amarillo. Algunos elementos Puntos a tener en cuenta sobre nuestro líquido refrigerante Existen… Nivel PH (potencial hidrogenico) Podríamos decir que el nivel PH nos indica el nivel de acidez que posee el refrigerante, para cada caso corresponde un PH diferente por ejemplo el PH del agua potable es de 7 (neutra), mientras que el PH para el refrigerante debe estar entre 8.5 y 10.5, en este caso igualmente se debe tener en cuenta las especificaciones del motor. Los refrigerantes con PH inferior a 7 afectan directamente a los materiales férreos, mientras que los refrigerantes con un PH superior a 11 afectan los materiales como el aluminio y el cobre. Otro de los factores que modifican el PH es la temperatura, podríamos decir que generalmente a mayor temperatura menor PH. Corrosión El Agua de por si es corrosiva para los metales, aunque la mas común es la oxidación en el acero que fácilmente detectamos por el color ladrillo en el refrigerante, pero la corrosión existe también en otros metales presentes en el sistema de enfriamiento, tales como el cobre, aluminio, bronce y otras aleaciones. Causas además del efecto corrosivo del agua, la velocidad de la corrosión en el sistema de enfriamiento puede incrementarse por factores tales como el nivel del pH, temperatura, sólidos disueltos, niveles de cloruros y sulfatos en el refrigerante. También puede impactar en caso de que los gases de combustión del motor se mezclen con el refrigerante por una falla en los empaques, alterando los niveles de ácidos y óxidos de azufre y nitrógeno, ya que estos últimos bajan los niveles del pH e incrementan la corrosión de los metales como antes habíamos visto. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 50 Punto de congelación El uso de aditivos suplementarios ayuda a controlar los niveles del pH y detener la precipitación de depósitos de minerales. La concentración de estos aditivos disminuye gradualmente durante la operación normal de los motores, por lo que es necesario monitorear sus niveles a intervalos regulares. Punto de Congelación este proceso determina la cantidad de grados a la que se congela nuestro refrigerante, el agua común se empieza a congelar a los 0°C mientras que el anticongelante podrá variar según la proporción entre agua desmineralizada y anticongelante. El densímetro es una forma de evaluar si nuestro refrigerante cumple con los requisitos mínimos de temperatura. Acumulación de Sarro El sistema de enfriamiento debe estar completamente limpio, la acumulación de sarro dentro del circuito reduce la emanación del calor. El sistema de refrigeración viene preparado para reducir como mínimo un 30% el calor que nace de la combustión, cuando esta capacidad no se cumple la temperatura del motor y la calidad del mismo refrigerante se verán afectadas. Cavitación Es el daño causado por burbujas de aire que colapsan en el exterior de las paredes metálicas de los componentes del sistema de enfriamiento. Estas burbujas implotan repetidamente contra las superficies y la erosión pueden eventualmente perforar completamente la pared. Las causas pueden ser por aire atrapado en refrigerante y la incapacidad del sistema de enfriamiento de expulsarlo. Esto puede deberse a fugas o falta de hermeticidad en el sistema. Prevención además de asegurarnos de que no existan fugas y el sistema opere debidamente presurizado es necesario utilizar aditivos suplementarios los cuales ayudan a mantener el recubrimiento de fábrica en las superficies metálicas. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 51 Productos que determinan la capacidad de un líquido refrigerante Todo buen programa de mantenimiento de sistemas de enfriamiento debe incluir pruebas periódicas de refrigerantes para determinar si se cuenta con un nivel adecuado de protección o si existen contaminantes. Un buen programa de pruebas de refrigerantes elimina las conjeturas y permite mantener el sistema de enfriamiento en su mejor nivel de rendimiento. Tiras de calidad del refrigerante QuikChek Tiras de prueba fáciles de usar para medir la calidad general del refrigerante. · Mide los niveles de pH, sulfato y cloruro · Minimiza el drenaje innecesario del refrigerante dentro de las especificaciones Tiras de 3 vías Water-Chek Tiras de prueba fáciles de usar para determinar si el agua de reemplazo del refrigerante cumple con las especificaciones de fabricantes originales, TMC y ASTM. · Mide el pH, cloruro y la dureza Refractómetro Determina la protección del punto de congelación para refrigerantes de glicol etileno y glicol propileno. · Más preciso que las tiras de prueba o los hidrómetros de tipo flotante · Caja de almacenamiento duradera incluida SCA de tres vías/Tiras de punto de congelación Tiras de prueba fáciles de usar para medir la protección contra picaduras del revestimiento, corrosión y dilución del refrigerante. · Mide el punto de congelación y molibdato/nitrito · Resultados en 45 a 75 segundos Komatsu y su postura. Mediante la adición de polímeros especiales creados por medio de la tecnología patentada de Komatsu, este líquido refrigerante revolucionario ofrece un nivel de prevención de la cavitación sin igual en los líquidos refrigerantes anteriores, satisfaciendo las necesidades de los equipos de construcción y minería para servicio pesado. ■ Los aditivos críticos para mantener el rendimiento del líquido refrigerante se consumen eventualmente. Los aditivos sumamente resistentes al calor, de larga vida del Súper Coolant AF-NAC promueven una poderosa resistencia a la corrosión y a la oxidación. ■ Se utilizan aditivos especiales para prevenir la generación de incrustaciones que obstruyen el agua, lo que causa sobrecalentamiento, con el objeto de suprimir el sobrecalentamiento de los componentes claves. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 52 ■ El Súper Coolant AF-NAC no contiene compuestos amínicos, nitritos o boratos, todos los cuales son aditivos dañinos al ambiente. Además, este producto representa un avance significativo hacia una menor contaminación por medio del uso considerablemente menor de aditivos que eutrofizan las propiedades del agua. Komatsu está promoviendo en forma agresiva el Super Coolant AF-NAC no sólo en América del norte, Europa, el Japón y China, sino en otros mercados por todo el mundo, como parte del negocio de soluciones que Komatsu les ofrece a los clientes. Preguntas sobre refrigerantes Porque los fabricantes insisten en el uso de anticongelantes, si nosotros no tenemos condiciones climáticas que puedan hacer que el refrigerante se congele ¿Cuál es el problema, si existe, en usar agua pura? El problema es que los fabricantes no saben que destino exacto van a tener su vehículos, y tanto pueden ir a parar a Santa Fe como a Río Gallegos o Ushuaia, donde si pueden congelarse. Pero independientemente de ello, el “anti- congelante” cumple otras funciones ya que contribuye a elevar el punto de ebullición del líquido refrigerante, que sumado a la presurización del sistema de enfriamiento evita que hierva y se formen bolsas de vapor, permitiendo en consecuencia Una mejor y mas segura forma de disipar el calor del motor. Por otra parte actúa como aislante eléctrico evitando la formación de corrientes eléctricas debidas a la presencia de metales de diferentes tipos, evitándose así efectos de corrosión. Apuntes y comentarios: Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 53 Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 54 Neumáticos Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 55 Breve reseña sobre neumáticos El neumático es uno de los componentes críticos para equipos como palas cargadoras o palas con retro, tienen como función principal transmitir el movimiento de los equipos, para completar el concepto de cómo trabaja un neumático debemos tener en cuenta una serie de factores que influyen sobre la vida útil de los mismos. Podríamos ver al neumático como el punto de apoyo de un neumático, que por la fuerza de empuje que entregan los sistemas diferenciales, complementan la fuerza que posee el motor. Si nos remontamos en la historia la rueda data de años antes de Cristo, herramienta fundamental para facilitar el traslado de una carga, pero si hablamos de neumáticos debemos retroceder unos 150 años y centrarnos en Robert Thompson quien lo patento el invento, el primer neumático fue registrado en el año 1846, muchas de las grandes compañías actuales fueron fundadas durante el siglo XIX, por ejemplo BFGoodrich (1898), Michelin (1888), Dunlop (1889), Goodyear (1898), Yokohama (1917), muchas otras fueron creándose durante los siguientes años. Como se construye un neumático en la actualidad Todo el mundo sabe que un neumático se utiliza, en un vehículo para que el conductor pueda transportarse sobre él mismo y llevar su carga desde el punto A al punto B. El neumático debe ser capaz de facilitar maniobrabilidad, frenado y giro, además de aguantar el peso del vehículo, y si quisiéramos seguir nombrando características podemos decir que debe ofrecer un manejo seguro y confortable, necesita ser duradero, esto es lo que la mayoría de nosotros sabe al respecto, pero desarrollar un neumático requiere un desarrollo de ingeniería de avanzada constituido mayormente en caucho, Fibras, telas y alambres de acero (componentes que integran el revestimiento interior del neumático), las capas del cuerpo, los cinturones, las caras y la banda de rodamiento. Como puede imaginar, la fabricación de este producto es un tanto compleja. Requiere la última tecnología, equipos pesados, instrumentos de precisión y – lo más importante – personal calificado. Algunas de las actividades que se desarrollan en la fábrica de neumáticos son el mezclado del compuesto de caucho, la preparación del cordón de tela, el cordón de acero y el alambre de la ceja; el "calandrado" del revestimiento interior, el cinturón de acero y el cordón de capas; extrusión, o conformado, de la pared y banda de rodamiento del neumático; y el montaje real, curado e inspección de dichos neumáticos. Lea a continuación para obtener una explicación más detallada sobre la fabricación del neumático y de cada proceso. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 56 Mezcla y composición del Caucho: El caucho se obtiene del árbol por medio de un tratamiento sistemático de "sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ángulo a través de la corteza profundizando hasta el cambium. Una pequeña vasija que cuelga en el tronco del árbol para recoger el látex, jugo lechoso que fluye lentamente de la herida del árbol. El látex contiene 30 a 36% del hidrocarburo del caucho, 0.30-0.7% de cenizas, 1-2% de proteínas, 2% de resina y 0.5 de quebrachitol. La composición del látex varía en las distintas partes del árbol; generalmente el porcentaje de caucho (hidrocarburo) decrece del tronco a las ramas y hojas. La época del año afecta a la composición del látex, así como el tipo de suelo del árbol. El caucho es una secreción irreversible o producto de desecho del árbol, y cuanto más se extrae, tanto más la planta regenera. El látex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible después de la recolección. Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina perforada para eliminar partículas de hojas y corteza. En seguida se diluye de su concentración de 30-35% de caucho a un título aproximado de 12%. Algunas plantaciones usan un hidrómetro especial llamado Metralac, que determina el contenido sólido del látex sin realizar el ensayo por evaporación. Después de la dilución, se deja el látex en reposo un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se sedimenten. Entonces está dispuesto para la coagulación. El ácido fórmico está considerado como el mejor de los coagulantes para el caucho natural, pero el ácido acético se uso también mucho. Otros ácidos, el alumbre ordinario y el alumbre de amonio han sido usados como coagulantes. La cantidad de ácido requerida, depende del estado de los árboles y de las condiciones climáticas. Los árboles jóvenes dan un látex inestable y durante la sangría ha de añadirse al mismo algo de amoníaco para asegurar su estabilidad hasta su manufactura. Algunas Propiedades físicas del caucho o Las propiedades físicas del caucho bruto varían con la temperatura, a bajas temperaturas se vuelve rígido, y cuando se congela en estado de extensión adquiere estructura fibrosa. Calentando a más de 100 ºC., se ablanda y sufre alteraciones permanentes. El caucho bruto adquiere gran deformación permanente debido a su naturaleza plástica. La plasticidad del caucho varía de un árbol a otro y también depende de la cantidad de trabajo dado al caucho desde el estado látex, de las bacterias que lo acompañan e influyen en su oxidación y de otros factores. La plasticidad puede modificarse dentro de ciertos límites por la acción de productos químicos. o La densidad del caucho a 0 ºC. es de 0.950 a 20 ºC. es de 0.934. o El caucho bruto deshelado después de la masticación por cilindros fríos no varia de densidad. o Cuando el caucho bruto ha sido estirado y deformado durante algún tiempo, no vuelve completamente a su estado original. Si entonces se calienta, la recuperación es mayor que a la temperatura ordinaria. Este fenómeno se denomina deformación residual o estiramiento permanente y es propio del caucho. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 57 o El caucho bruto absorbe agua. Los coagulantes usados en el látex al preparar el caucho afectan al grado de absorción de agua; usando ácido clorhídrico, sulfúrico o alumbre se obtienen cauchos con poder de absorción relativamente elevado. El poder de absorción de agua del caucho purificado es muy bajo. o Gran variedad de sustancias son solubles o pueden dispersarse en caucho bruto, tales como el azufre, colorantes, ácido estiárico, N-fenil-2-naftilamina, mercaptobenzitiazol, pigmentos, aceites, resinas, ceras, negro de carbono y otras. o El efecto deteriorante de luz y el calor sobre el caucho se reconoció largo antes del descubrimiento de la vulcanización. En una discusión de algunos problemas encontrados con mercaderías de caucho en 1826, Hancock comenzó en su "Narrativa personal del origen y progreso del Caucho de la India ": "El efecto injurioso del sol sobre películas delgadas de caucho fue descubierto por nosotros y advertido antes de que se produzcan muchos daño " o El látex esta disponible hoy en varias formas y diferentes concentraciones. Cuando el látex apareció por primera vez en grandes cantidades (preservado en amoniaco, en proporciones menores al 1 %), El caucho contenido variaba del 29 al 40 %, de acuerdo a las condiciones de los arboles, y especialmente a los métodos de extracción y recolección en las plantaciones. o Debido a las diferentes condiciones de recolección, preservación y transporte, los procesos se vieron limitados por muchos años, gradualmente la calidad se uniformo y aumento más allá del estándar. o Las concentraciones de látex disponibles en el mercado se clasificaron por su preparación: Por evaporación Por separación parcial de sueros sólidos por métodos mecánicos. El mayor porcentaje del caucho fabricado se utiliza para la industria automotriz y equipos especiales como los de construcción, minería, utilitarios, aviación, transportes especiales. El caucho utilizado para los neumáticos Los dos ingredientes más importantes en un compuesto de caucho son el caucho y el material de relleno, combinados de tal forma como para alcanzar diferentes objetivos o rendimientos, según el uso que se le dará al neumático, el objetivo puede ser optimizar el desempeño, aumentar la tracción en condiciones tanto de suelo seco como de suelo mojado u obtener una resistencia a la rodadura superior. El objetivo deseado puede alcanzarse a través de la elección cuidadosa de uno o más tipos de caucho, junto con el tipo y cantidad del material de relleno a derretir con el caucho. En general, existen cuatro tipos principales de caucho que se utilizan: 1. Caucho natural 2. Caucho de butadieno estireno (SBR, su sigla en inglés), 3. Caucho polibutadieno (BR, su sigla en ingles) 4. Caucho isobuteno-isopropeno (y caucho de isobuteno-isopropeno halogenado). Los primeros tres se utilizan principalmente como compuestos de la banda de rodamiento y de la cara, mientras que el caucho isobuteno-isopropeno y el caucho isobuteno-isopropeno halogenado se utilizan mayormente para el revestimiento interno o la parte interna que mantiene el aire comprimido dentro del neumático. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 58 Los materiales de relleno más populares son el negro de carbón y el sílice y existen varios tipos de cada uno. La elección depende de los requisitos de desempeño, ya que son diferentes para la banda de rodamiento, la cara y la cúspide. Otros ingredientes también se utilizan para colaborar en el procesamiento del neumático o funcionan como agentes antioxidantes, antiozonantes y anti envejecimiento. Asimismo, el “paquete de curado” – una combinación de curativos y aceleradores – se utiliza para formar el neumático y otorgarle su elasticidad. Mezclado del compuesto de caucho Una vez que se ha determinado el compuesto, el siguiente desafío es mezclarlos todos juntos. La operación de mezclado es típicamente una operación por lotes, con cada lote que produce más de 200 kilogramos de compuesto de caucho en menos de tres a cinco minutos. El mezclador es una pieza sofisticada de equipo pesado con una cámara de mezclado que posee rotores en su interior. Su función principal es romper los fardos de caucho, los materiales de relleno y los químicos y mezclarlos con otros ingredientes. La secuencia en la cual se agregan los ingredientes es crítica, así como también la temperatura de mezclado, que puede elevarse hasta alcanzar los 160 – 170 grados Celsius. Si la temperatura es demasiado alta, el compuesto puede resultar dañado, de modo que la operación de mezclado por lo general se divide en dos etapas. El paquete de materiales para el curado se agrega normalmente en la etapa final del mezclado y la temperatura final de mezclado no puede exceder los 100 – 110 grados Celsius o se puede quemar el material. Una vez que el mezclado ha finalizado, el lote se retira del mezclador y se envía a través de una serie de máquinas a fin de transformarlo en una lámina continua llamada "película". La película luego se transfiere a otras áreas para la preparación del conjunto de alambres para la ceja, el calandrado del revestimiento interior, calandrado de los cordones de acero y/o cinturones de tela/capas, extrusión de las caras del neumático y extrusión de la banda de rodamiento del mismo. Preparación de los Cordones de Tela/Acero: Ya que los neumáticos deben transportar cargas pesadas, se utilizan cordones de acero y tela en la construcción para reforzar el compuesto de caucho y proporcionar resistencia. Entre los materiales apropiados para su uso en un neumático se cuentan: el algodón, el rayón, el poliéster, el acero, las fibras de vidrio y la armadía. Cordón de tela La calidad del cordón de tela se basa en su resistencia, elongación, contracción y elasticidad. El hilo usado se retuerce primero y luego se retuercen dos o más carretes de hilo para formar un cordón. Con anterioridad a enviar el cordón a la fábrica de neumáticos, el fabricante somete al cordón a un tratamiento previo y aplica un adhesivo para promover la buena unión con el caucho. El control de la temperatura, la humedad y la tensión es crítico con anterioridad a calandrar los cordones de tela junto con el compuesto de caucho. Por esta razón, el cordón de tela se mantiene en un ambiente con control de temperatura y humedad una vez que es recibido por la fábrica. Cordón de acero La calidad del cordón de alambres de acero basa en su resistencia a la tracción, elongación y rigidez. Se fabrica a partir de una varilla de acero con alto contenido de carbono; y mientras que los alambres de acero utilizados poseen diferentes configuraciones, todos son tramos revestidos en latón que se retuercen juntos hasta formar los cordones. Si el alambre se utiliza en un neumático de múltiples capas en vez de en un neumático con cinturones, el desempeño ante la fatiga será importante. Si se utiliza en neumáticos con cinturones, la rigidez es el aspecto principal a tener en cuenta. Ya que el alambre se encuentra revestido en latón, las condiciones de almacenamiento son importantes para mantener las propiedades de unión del alambre de acero al caucho. Por Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 59 esta razón, los cordones de acero también se mantienen en un ambiente con control de temperatura y humedad una vez que se reciben en la fábrica. Calandrado de Cinturón y Capa: Para producir cinturones de tela o acero, el cordón de tela o acero debe estar sujeto a un proceso de calandrado – una operación en la cual el compuesto de caucho se presiona sobre y dentro de los cordones. Ya que la unión de la tela al caucho o del acero al caucho es un componente crítico para el desempeño, el proceso de calandrado es un paso importante. La calandria es una máquina de condiciones extremas de operación equipada con tres o más rodillos de acero revestidos en cromo que giran en direcciones opuestas. La temperatura de rodillo se controla a través de vapor y agua. En este proceso, el compuesto de caucho se aplica a los cordones. Primero, un número pre-establecido de cordones de tela o de acero bajo la tensión apropiada se presiona por medio de dos rodillos de acero y el compuesto de caucho se agrega al área de abertura entre los rodillos. Luego, el compuesto de caucho se presiona hacia adentro, sobre y en la parte inferior de los cordones de tela o acero. Una lámina continua de material compuesto de cordones y caucho pasa a través de diferentes rodillos para asegurar la buena penetración y unión entre el caucho y los cordones. La calidad se mide mediante el espesor de la lámina, la separación entre los cordones, la cantidad de cordones y la penetración del caucho en la lámina compuesta. Luego, la lámina compuesta se corta en tamaños, formas y ángulos apropiados conforme al contorno deseado del neumático. Calandrado de Revestimiento Interior: El revestimiento interior es lo que su nombre dice – la capa más interna del neumático. Sus funciones primordiales son retener el aire comprimido dentro del neumático y mantener la presión del mismo. Debido a su baja permeabilidad al aire, el caucho isobuteno-isopropeno – o compuesto de caucho isobuteno-isopropeno halogenado - es el principal compuesto utilizado para el caucho. Ya que es una capa delgada, también se fabrica utilizando la calandria. El control mediante manómetro y el acabado superficial sin defectos son críticos para retener la presión del aire. El calandrado del revestimiento interior también es una operación continua. Se corta previamente la longitud apropiada de lámina de revestimiento interno para que esté lista para su uso en el proceso de fabricación del neumático. Preparación de los Componentes de Ceja: El componente de la ceja del neumático es un anillo no extensible compuesto que ancla las capas del cuerpo y asegura el neumático a la llanta de modo de que no se deslice o dañe el aro. El componente de la ceja del neumático incluye el anillo de alambre de acero, el material de relleno del vértice o ceja, el revestimiento o “chafer” que protege los componentes de la ceja formada por alambres, el revestimiento o “chipper” que protege la cara inferior y el revestimiento o “flipper” que ayuda a mantener la ceja en su lugar. El anillo de alambre para la ceja se conforma de un Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 60 alambre de acero continuo cubierto por caucho y arrollado en diversos anillos continuos. El material del relleno de la ceja se conforma de un compuesto muy duro de caucho que se extruda a fin de formar una cuña. El anillo de alambre de la ceja y el material de relleno se ensamblan en una máquina sofisticada. La precisión de la circunferencia de la ceja es crítica. Si es demasiado chica, el montaje del neumático puede ser un problema, si es demasiado grande, el neumático podría salirse del aro con demasiada facilidad en situaciones de grandes cargas o fuertes virajes. Luego de verificar la circunferencia, el componente de la ceja está listo para la operación de ensamblado del neumático. Operaciones de Extrusión de la Banda de Rodamiento y Cara del Neumático: Los componentes de los neumáticos, tales como la banda de rodamiento, cara y vértice se preparan mediante el forzado del compuesto de caucho sin curar a través de un extrusor para darle forma a los perfiles de la banda de rodamiento o las caras del neumático. La extrusión es una de las operaciones más importantes en todo el proceso de fabricación de neumáticos ya que procesa la mayoría de los compuestos de caucho producidos desde la operación de mezclado y luego prepara diversos componentes para la operación final de ensamblado del neumático. El extrusor en un proceso de fabricación de neumáticos es un sistema del tipo tornillo que consiste principalmente en un cilindro extrusor y un cabezal extrusor. Primero, el compuesto de caucho se alimenta dentro del cilindro extrusor donde se somete a un proceso de calentamiento, mezclado y presurización. Luego, el compuesto de caucho fluye al cabezal del extrusor donde se conforma bajo presión. El extrusor moderno de alimentación en frío se encuentra controlado por computadora para una mayor precisión. Extrusión de la Banda de Rodamiento del Neumático: La banda de rodamiento del neumático, o la porción del mismo que se pone en contacto con la carretera, consiste en la banda de rodamiento propiamente dicha, el hombro de la banda de rodamiento y la base de la misma. Ya que existen por lo menos tres compuestos diferentes de caucho usados para formar este perfil completo de la banda de rodamiento, el sistema extrusor consiste en tres diferentes extrusores que comparte un cabezal extrusor. Los tres compuestos de caucho se extrudan simultáneamente desde diferentes extrusores y luego se fusionan en un cabezal extrusor compartido. El siguiente paso es a una terraja donde se determinan la forma y las dimensiones y luego a través de una línea larga de enfriamiento – de 100 a 200 pies de largo – para controlar aún más y estabilizar las dimensiones. Al final de la línea, la banda de rodamiento se corta de acuerdo con una longitud y peso específicos para que se ensamble el neumático. Extrusión de la Cara del Neumático: La cara del neumático se extruda en una forma similar al componente de la banda de rodamiento del neumático, sin embargo, su estructura y el compuesto utilizados son diferentes al de la banda de rodamiento. En algunas ocasiones, el proceso de extrusión de la cara puede ser más complicado, y pueden ser necesarios cuatro extrusores; por ejemplo, cuando se ensambla un neumático con caras blancas o con letras blancas sobre las caras. Montaje del Neumático: Finalmente, el neumático se encuentra listo para ser ensamblado por una máquina altamente robotizada lo cual asegura la calidad y la eficacia. Se montan todos los componentes – conjuntos de cejas, cinturones para capas y revestimiento interno calandrados, secciones de banda de rodamiento y cara – y el proceso de ensamblado comienza. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 61 Un neumático radial típico se construye sobre un tambor plano en un proceso que consta de dos etapas. En la primera etapa, el revestimiento interno se envuelve alrededor de un tambor y la primera capa del cuerpo se coloca encima, seguida por la segunda capa del cuerpo. Los conjuntos de cejas se posicionan luego y se infla un saco inflable sobre el tambor y se empuja hacia adentro desde ambos extremos del tambor, forzando que las capas del cuerpo se tuerzan hacia arriba a fin de cubrir los conjuntos de cejas. Las secciones de la cara luego se presionan sobre ambos laterales. En la segunda etapa del proceso de construcción de un neumático, se utiliza otra máquina para aplicar los cinturones, las capas de nylon y la banda de rodamiento sobre la primera etapa. En este punto, el neumático todavía necesita el curado ya que no existe ningún dibujo de la banda de rodamiento sobre el mismo. Curado del Neumático: En este paso final, el curado tiene lugar a través de una serie de reacciones químicas. Asimismo, se moldean las caras y la banda de rodamiento. El curado del neumático es una operación en lotes a alta temperatura y a alta presión en la cual el neumático sin curar se ubica dentro de un molde a la temperatura especificada. Luego de que el molde se cierra, el compuesto de caucho fluye hacia adentro para moldear la forma y formar los detalles de la banda de rodamiento y la cara. El molde no puede ser abierto hasta que haya finalizado la reacción del curado. Inspección del Neumático: La inspección del neumático es la última etapa del proceso de fabricación del mismo – un importante paso en el cual se asegura la calidad tanto en desempeño como en seguridad. La inspección del neumático incluye: · Recorte de la rebaba del molde y los micro venteos · Inspección visual del aspecto y para la detección de defectos obvios · Radiografiado para verificar la estructura interna y determinar la presencia de defectos · Inspección de la durabilidad, uniformidad y equilibrio de peso del neumático Luego de que un neumático pasa todas estas inspecciones rigurosas, es tiempo de que el caucho toque el asfalto. Nuestro neumático está listo para ponerse en marcha. Tipos y detalle de los neumáticos Dentro del mercado actual, encontraremos 2 tipos de neumáticos que sobresalen por demanda y rendimiento, estos son el neumático Radial (A) y Convencional (B). Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 62 El dibujo detalla la composición de dos neumáticos, radial y convencional, utilizados en los equipos de construcción. Los neumáticos radiales coparon el mercado y podríamos decir que tienen mayor cantidad de ventas a nivel mundial, en verdad el neumático radial ofrece una mejor performance en base a su configuración podríamos decir que dura mucho mas que los neumáticos convencionales. Vamos a desarrollar los puntos mas importantes a los cuales se encuentran sometidos los neumáticos, tareas a las cual se exponer el neumático y logra su performance en base a las horas de trabajo, tomemos como ejemplo un camión fuera de ruta que es el común de cualquier cantera o minera. Tracción Tracción, podríamos decir que este trabajo, en gran parte, dependerá del peso que ejerce el camión sobre el terreno, y es el punto de apoyo que tiene un vehículo para desarrollar su potencia (trabajo), para vencer la inercia del equipo el neumático deberá ejercer una fuerza sobre el terreno mayor al peso del equipo a medida que uno gana velocidad reduce el esfuerzo de tracción y fricción, con lo que el peso del equipo no desarrollara la fuerza máxima sobre el terreno. Debemos tener en cuenta que a mayor velocidad tendremos menor fuerza de tracción y por el contrario, a menor velocidad lograremos mayor fuerza de tracción. A la hora de seleccionar un neumático para un camión, debemos saber que estos neumáticos están preparados para soportar calor, resistencia al corte, al desgaste, al estallido por impacto; estos son ejemplos después cada compañía de fabricación de neumáticos desarrollaran pruebas incrementando cualidades. En el caso de una pala cargadora como podría ser la WA600-6, podremos encontrar que los neumáticos poseen otro tipo de trabajo Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 63 diferente al del camión, es decir, el neumático viene constituido de distinta forma preparado para soportar mas la fricción, recordemos que la cargadora hace el trabajo topando con lo cual deberá vencer el peso del equipo mas la resistencia que le ofrezca el material a cargar, en consecuencia tendrá que resistir aun mas su resistencia de corte y al desgaste. En el caso de la Motoniveladora como podría ser una GD655-3E0 podremos encontrar otro tipo de neumáticos que además de traccionar, deberá tener gran capacidad de maniobrabilidad, es decir estabilidad direccional. TRA (Tire and rim association), de Estados Unidos, es el instituto que regula las normas de fabricación y utilización de los neumático para América, en Europa es ETRTO (European Tire and Rim Association) Clasificación de los neumáticos Para los camiones que transportan suelo “movedores de tierra” podríamos hablar de neumáticos E1- Para ruedas delanteras de los camiones de basura. E2- Para rascadores utilizados en un terreno de arena y suelo blando, donde la tracción es necesaria. E3- Para los camiones y los rascadores utilizados donde la resistencia contra el exterior los daños y la abrasión es importante. E4- Para raspadores y descarga de camiones donde la resistencia contra el exterior los daños y la abrasión es requerida. E7- Para todos los raspadores-más fuerte que el E3, se utiliza cuando se necesita sólo de flotación. Para palas cargadoras encontraremos L2- Para cargadoras y topadoras utilizadas en arena suelo, donde la tracción es necesario. L3- Para cargadoras y topadoras utilizadas en la montaña de arena y de rocas, donde la resistencia contra daños exteriores y la abrasión es necesario. L4- Para cargadoras y topadoras de utilizarse cuando la resistencia contra daños exteriores y a la abrasión se requiere para ser más fuerte que los de nivel 3. L4S- Para cargadoras y topadoras de utilizarse cuando la resistencia contra daños exteriores y a la abrasión se requiere para ser más fuerte que las de L-3S. L5- Para cargadoras y topadoras de utilizarse cuando la resistencia contra daños exteriores y a la abrasión se requiere para ser más fuerte que L4. L5S- Para cargadoras utilizadas en la resistencia contra daños exteriores y la abrasión es para ser más fuerte que la de L-4S. Para Motoniveladoras G1- Para ruedas delanteras de Motoniveladoras. G2- Para las ruedas traseras de los Motoniveladoras de utilizarse cuando la tracción es necesaria. G3- Para las ruedas traseras de los alumnos de utilizarse cuando la resistencia contra daños exteriores y la abrasión es necesario, en lugar de tracción. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 64 Equivalencias en distintas marcas de neumáticos Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 65 Además de la característica principal del neumático, podemos encontrar otros datos importantes como por ejemplo la medida del neumático. 20.5-25 esto me indica 20 pulgadas y medio, es el ancho de la banda de rodado (A), 25 es el diámetro interno del neumático en realidad podríamos decir que es el tamaño de la llanta en pulgadas (C) La profundidad del ranurado dependerá del tipo de neumático La medida B esta provista en algunos neumáticos que salen del estándar y es el porcentaje de la medida A 40/65-39 A=40”,B es el 65% de A y 39 es la medida C Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 66 Los neumáticos también están constituidos para distintos tipos de trabajo, con lo cual la nomenclatura también varia, podríamos tomar como estándar algunos, pero a decir verdad cada compañía posee una denominación diferente para indicar una misma cualidad, CR resistente a los cortes, GP uso general, HR resistente al calor. *solo las vías del neumático Denominación para Michelin A4- Particularmente resistente a los cortes, la banda de rodadura desgarro y la abrasión en superficies irregulares A- Particularmente resistente a los cortes, la banda de rodadura desgarro y la abrasión, a velocidades promedio que son más altos que las de los A4 (arriba). B4- Solución de compromiso entre la resistencia a la abrasión y la velocidad media en las superficies rugosas. (disponible en tamaños de 49 pulgadas de diámetro de la llanta y superiores) C4- Para el funcionamiento de los ciclos largos a gran velocidad en las carreteras bien mantenidas B- Mayor resistencia a la generación interna de calor en las superficies que no son especialmente difíciles. C- Muy alta resistencia a altas velocidades medias en los ciclos a largo plazo en las carreteras en buen estado Denominación Goodyear Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 67 Otras nomenclaturas que podemos encontrar en un neumático, son: Composición del neumático. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 68 Indicaciones de seguridad, teniendo en cuenta que lo mas peligroso del sistema de rodado es el aro, que suele salir despedido con gran presión y podría ocasionar algún accidente, mortal en algunos casos, por lo cual al realizar una inspección o chequeo tome las medidas de seguridad correspondientes para la ocasión. Indicadores de velocidad, si bien los equipos de construcción y minería, no alcanzan velocidades extremas, los neumáticos tienen una velocidad máxima, como es el caso de la foto superior 25Mph máxima, es el neumático de una pala con retro Komatsu WB146-5. Datos del fabricante, marca y país de fabricación. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 69 Problemas más comunes con los neumáticos. Dadas las tareas en el obrador, se dispone a trabajar con el equipo, los deterioros pueden ser varios, en condiciones normales podríamos tener en cuenta varios puntos de operación, primero se debe despejar la zona a circular con camiones, regar el camino periódicamente no solo reduce el polvo para una mejor visión, sino que, al circular los neumáticos asientan y compactan el camino a transitar, para esto no solo necesita un camión regador, también una moto o pala cargadora que como apoyo vaya manteniendo libre el transito. En zonas donde esta trabajando la pala cargadora debe estar libre de piedras que obstaculicen al momento de topar, de esta forma evitaremos cortes laterales. La foto de la derecha pertenece a una pala cargadora Komatsu WA600 con 3 Hs, otro punto de deterioro es el patinaje de los neumáticos, para evitar este deterioro configure las opciones de tracción que tienen este tipo de equipos, regule las Rpm o disminuya la tracción del equipo. A todo esto se le suma un factor fundamental que es el control de la presión de los neumáticos, realice chequeos de presión diariamente o cada tantas Hs, la prevención es la única forma de evitar un desgaste desparejo y prematuro de los neumáticos. Cortes Laterales Cuando el terreno a transitar no se mantiene libre de rocas sueltas es posible que se produzcan cortes laterales, cuando el material es lajoso el índice de corte es mayor. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 70 Baja presión en los neumáticos Zonas del talón. Generalmente las fallas en la zona de los talones se producen por baja presión o falla del material. Además de la baja presión en los neumáticos esta el factor de arrastre, cuando se aplica el giro sin tener movimiento, internamente la estructura del neumático se va deteriorando. En algunos casos también puede ocurrir que la confección del neumático no es la adecuada para ciertos terrenos, o quizás alguna falla del material. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 71 Otra de las roturas más comunes por baja presión de neumáticos es el desgaste desparejo de la banda de rodaje. Fatiga del neumático por baja presión, generación de globos internos. Alta presión en los neumáticos En el lado opuesto de la baja presión se encuentra la sobrecarga de aire a los neumáticos, cuando esto ocurre generalmente el andar se hace mas duro, se copian las imperfecciones del terreno y los neumáticos no ayudan a aliviar la amortiguación de los equipos. La zona mayormente afectada es la banda de rodado donde el desgaste es desparejo Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 72 La sobre presión de los neumáticos también producen deformación, todas las imperfecciones del terreno repercuten internamente aflojando la estructura del neumático (alambres). Cuando los vehículos poseen dos ruedas por mando, 4 por diferencial, se podrían producir algunas situaciones que requieren soluciones poco “ortodoxas”. En la foto de izquierda se pueden apreciar pequeños cortes generados por mala presión del neumático, alta o baja presión, cuando este tipo de cortes aparezca revise la presión de la flota de camiones y cargadoras. Cuando tenemos sobrepresión en los neumáticos los equipos tienden a patinar, además del desgate anormal tendremos un riesgo de que el neumático reviente. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 73 Riesgo de estallido por choque Llamamos riesgo por choque al traslado del equipo sobre un terreno donde se encuentran rocas como se ve en las imágenes. La mantención de los caminos es parte vital del desgaste de los neumáticos, equipos de apoyo tienen la prioridad de la mantención del terreno. Ver video, Ver video 2, Ver video 3 Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 74 Otro punto a tener en cuenta es la separación del caucho, cuando los cortes llegan hasta los alambres. Ver video Esto se genera por pequeños cortes en el neumático y se incrementa con la temperatura. Temperatura La homogeneidad del neumático se establece mediante un proceso térmico, un vulcanizado, ayuda al neumático a tener mayor performance en sus tareas diarias. Cuando el neumático se expone a altas temperaturas el deterioro del caucho es prematuro. El sobrepeso y el exceso de velocidad en los camiones es causante de temperatura de neumáticos. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 75 Recomendaciones operacionales Chequee la presión de los neumáticos de todos los equipos con neumáticos y genere una planilla de control como un mantenimiento a chequear. Mantenga la zona de trabajo libre de rocas sueltas que puedan obstaculizar el trayecto del camión (C). Riegue los caminos para compactar el suelo. No aplique giros sin mover el equipo, arrastrar el equipo puede ser perjudicial para los neumáticos (A). Chequee las herramientas para medir la presión de los neumáticos (inspeccione el estado periódicamente). Limpie cualquier tipo de contaminación que perjudique el neumático, como ser una fuga de aceite en un mando final (B). Estandarizar y mantener caminos, curvas, pendientes, bermas, señalizar los trayectos de camiones (D). Distribuir la carga de forma pareja en el camión o balde de la cargadora (E). Utilizar elementos de medición de temperatura como ser un indicador de calor óptico, realizar chequeos y mantener las temperaturas estandarizadas, recuerde que al medir la temperatura desde afuera tendrá una diferencia importante con la del interior. Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 76 Apuntes y comentarios: Mantenimiento Gral. de equipos Dpto. Técnico - Igarreta Maquinas | Instructor: Hernan Fernandez 77