REVISTA AEM - Mantenimiento Numero-294

Mantenimiento predictivo de motores de gas estacionario
Jesús Terradillos , José Ignacio Ciria, Frank Sheehy
compuestos. Pueden obtenerse de una amplia variedad
de fuentes como el petróleo (gas natural), degradación
biológica de materias orgánicas (biogás) o
en forma de productos de proceso industrial o como
productos derivados del mismo (gases fabricados).
- Gas natural. Constituido principalmente por metano,
etano, propano, butano, CO2 y N2. Puede (dulce)
o no (agrio) contener azufre en forma de sulfuro de
hidrógeno, el cual es muy corrosivo, además de pequeñas
cantidades de sílice.
- Gases licuados del petróleo. Basado en propano y
butano.
- Biogás. Familia de gases derivados de la digestión
anaeróbica o bioquímica de materia orgánica presente
en desechos industriales o domésticos, aguas fecales,
desechos agrícolas y alimenticios. Constituido
por metano, CO2, N2, vapor de agua, y componentes
agresivos como sulfuro de hidrógeno, hidrocarburos
halogenados y siloxanos. También puede contener
componentes abrasivos como la sílicey arsénico.
- Otros gases. Obtenidos como derivados de un proceso
industrial (gas de madera de refinería, de cabeza
de pozo de petróleo…). Pueden contener ul ato contenido
en azufre.
La composición típica de estos gases se muestra en
la Tabla 1.
GAS %S %CH4 %CO2 %N2 %H2 %C2H6 %C3H8 %C4H10
PCI
(MJ/Nm3)
Natural < 0.001 93.2 __ 1.4 < 0.1 3.6 0.8 0.5 31-35
Del digestor
0.01-
0.04
35-65 30-40 1-2 __ __ __ __ 22-26
De vertedero 0-0.02 25-55 45-75 __ __ __ __ :: 18-22
De cabeza 0.001-15 8-98 10-92 10-85 0.2-4.2 __ 1-5 1-5
Tabla 1. Composición típica de los diferentes gases.
Esta diferencia en la composición del combustible y
el hecho de contener ciertos componentes agresivos
ha obligado a desarrollar una tecnología específica
para este tipo de motores. Además, la selección de los
lubricantes vendrá determinada por estas diferencias
de composición y por la presencia o ausencia de componentes
agresivos en dicho gas.
3. Lubricantes
Los motores de gas han evolucionado en búsqueda
de maximizar su eficiencia y el rendimiento. Ello se
ha traducido en nuevos desafíos tecnológicos para los
lubricantes que se van a utilizar en estas aplicaciones.
Las tendencias en motores de gas, así como los retos
para el lubricante se pueden resumir en los siguientes
puntos:
• Mayor concentración de potencia (BMEP).
• Menor consumo especifico de aceite (g/kWh) con
el objetivo de reducir la emisión de partículas y garantizar
la integridad y vida útil de los sistemas de
tratamiento de gases: Catalizadores.
• Extensión de los intervalos de cambio de aceite.
• Reducción de la capacidad de los sistemas de lubricación
= Menos aceite vs Mayor potencia.
• Enriquecimiento de la mezcla Aire /Gas (Lean-
Burn): Altas temperaturas y mayor NOx = Nitración
severa, lo que se traduce en una mayor riesgo de formación
de lodos y barnices, así como incremento de
la viscosidad.
• Menor tolerancia frente a la formación de depósitos
de combustión:
o Alta sensibilidad al control de detonaciones /
pre-encendido.
o Limpieza y rendimiento de los turbocompresores.
o Máximo rendimiento de los sistemas de aprovechamiento
de calor.
• Calidad / Composición de los gases alternativos =
Capacidad de adaptación del lubricante a un entorno
de trabajo variable y exigente.
• Alargar los intervalos de revisión / mantenimiento
de la parte alta (Bloques de válvulas) y media del
motor (Pistones, segmentos y camisas), manteniendo
el rendimiento del motor = Control del desgaste y
formación de residuos y lacas.
Nos vemos por lo tanto frente a la necesidad de buscar
la máxima sinergia entre el motor y el aceite lubricante.
3.1. Lubricantes de motores de gas
Los motores de gas utilizados en aplicaciones industriales
son un tanto únicos, dado que funcionan de
forma regular bajo cargas constantemente altas, sometidos
a altas temperaturas y durante largos periodos
de tiempo, a menudo en ubicaciones inaccesibles
y con una supervisión mínima.
Las altas cargas y las temperaturas presentes en los
motores promueven la oxidación, haciendo imprescindible
la utilización de aceites con una mayor estabilidad
a la oxidación.
Los motores de gas son más propensos al desgaste de
las válvulas y de sus asientos. Esto se debe a la naturaleza
seca y limpia de la combustión dentro del motor
y a la carencia de hollín o compuestos de plomo que
normalmente lubrican las válvulas. Por esta razón el
nivel de cenizas sulfatadas es mucho más crítico que en
motores gasolina o diésel. Los altos niveles de depósitos
de cenizas pueden causar un encendido prematuro.
La presencia de suciedad en las bujías podría provocar
encendidos defectuosos, válvulas quemadas, etc.
Sin embargo, la formación de cenizas también puede
ser beneficiosa. Una capa de sales metálicas sobre la
superficie de la válvula puede proporcionar protección
contra la exposición directa a elementos dañinos
en el gas combustible y contra las altas temperaturas
y corrosión en caliente. También puede lubricar
el asiento de las válvulas y reducir el retroceso de las
mismas. Generalmente es recomendable utilizar un
aceite con bajo contenido en cenizas, especialmente
Propiedad deseada
Lubricación y sellado
Larga duración de los
componentes del motor
Limpieza del motor
Duración del aceite
Compatibilidad con
catalizadores
Característica deseada del producto
viscosidad adecuada
pocas pérdidas por evaporación
mayor estabilidad térmica
resistencia a la oxidación / nitración
protección contra desgastes en puntos con
elevadas cargas, por ej. lubricar y proteger
asientos de válvulas.
neutralización de productos ácidos de
combustión
neutralización de los productos de envejecimiento
del aceite
compatibilidad con juntas y materiales
Prevención de lodos de aceite,buen balance
de detergencia y dispersancia = Rendimiento
filtros
resistencia a la oxidación y nitración
gran resistencia a la formación de lacas.
Selección adecuada de componentes
Tabla 2. Características y propiedades que deben cumplir los lubricantes de motor de gas.
cuando el motor correspondiente está funcionando
con gas natural o biogás no agresivo. Cuando funcionan
con gas natural, los aceites para motores no
requieren el mismo nivel de detergencia que los motores
diésel o gasolina. Sin embargo, si se requiere utilizar
aceites con un nivel mayor de detergencia (TBN
mayor), entendida como reserva alcalina, cuando se
utiliza biogás, especialmente de gas de vertedero.
Un aspecto que cada vez tiene mayor importancia es
el relacionado con las emisiones a la atmósfera. Esto
ha obligado a algunos fabricantes de motores de gas
a la utilización de catalizadores para la eliminación y
control de las emisiones. La utilización de catalizadores
limita el contenido y composición de los aditivos
que debe llevar el aceite de motor en su formulación.
3.2. Funciones de los aceites en motores de gas
Los lubricantes para los motores de gas modernos
deben poseer un diseño que ofrezca el máximo rendimiento
desde tres diferentes enfoques: vida útil del
aceite, protección del motor y su eficiencia.
Diseñar el producto adecuado significa conseguir
el equilibrio óptimo entre los aditivos y el aceite de
base, teniendo en cuenta los requerimientos particulares
de los fabricantes de motores (OEM).
La perfecta adaptación de todas y cada una de las características
y propiedades del lubricante son factores
determinantes a la hora de mantener la integridad
mecánica y poder obtener la máxima rentabilidad de
nuestros motores:
Componente determinante
del aceite lubricante
selección del aceite base, preferentemente
de tipo sintético: API Grupo II / Grupo
III / Grupo V
aditivo antidesgaste y aditivos alcalinos:
Equilibrio cualitativo y cuantitativo de su
composición (% Cenizas).
aditivos antioxidantes
Aditivos alcalinos optimizados: Menos
cenizas
Aditivos + Aceite de base
Perfecto equilibrio de los Aditivos y baja
volatilidad.
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MAYO 2016 - MANTENIMIENTO
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