Cenizas en motores estacionarios de gas natural

Entre las muchas variables operativas que afectan la lubricación de los motores a gas natural en equipos industriales, el nivel de contenido de cenizas en el aceite es un tema que genera muchas preguntas por parte de nuestros clientes. ¿La aplicación y las condiciones de operación exigen un aceite sin cenizas, bajo o medio en cenizas? El desafío es que la ceniza puede tener algunos beneficios pero también puede causar algunos problemas con depósitos excesivos en componentes críticos. Veamos específicamente el papel que juega la ceniza en el rendimiento y la durabilidad de las culatas y válvulas en una cámara de combustión de gas natural.

Primero, es útil entender de dónde viene la ceniza. La ceniza se genera a partir del uso de calcio y zinc en los aditivos para lubricantes. El calcio ayuda a neutralizar los ácidos, mientras que el zinc es eficaz para la protección antidesgaste. Sin embargo, estos metales no se queman. A medida que el aceite se quema, estos componentes aditivos no combustibles quedan en forma de ceniza, que se adhiere a partes de la cámara de combustión. El área de mayor preocupación está en las válvulas, específicamente el espacio entre la cara de la válvula y el asiento de la válvula.

Algo de ceniza es deseable entre la cara y el asiento. La ceniza actúa como una especie de cojín, reduciendo el contacto de metal con metal. Muy poca ceniza dará como resultado un desgaste de la superficie medible en la cara y el asiento, lo que provocará una "recesión de la válvula" donde la válvula no sella correctamente y, en última instancia, acortará la vida útil de la culata. Sin embargo, si tiene demasiada ceniza acumulada en este espacio, una parte del cojín puede romperse, lo que interfiere con el sellado adecuado entre la cara y la cabeza y crea una ruta de fuga para los gases de escape. Esos gases son extremadamente calientes a medida que se precipitan a través del espacio y pueden literalmente incendiar o bloquear la cara de la válvula. Entonces, el cilindro no puede producir ninguna compresión y, por lo tanto, ninguna potencia.

El desafío es lograr ese equilibrio entre demasiada ceniza y no la suficiente, y eso no es solo una cuestión de elección del aceite, también es una función de cómo está funcionando el motor.

Carga del motor y acumulación de cenizas

Una válvula de mariposa controla la cantidad de aire que fluye hacia el motor. Cuando el motor está funcionando a plena carga, la válvula de mariposa está abierta y produce una presión de aire positiva en el colector de admisión. Esa presión de aire empujará hacia arriba cualquier aceite que fluya desde la parte superior del cilindro sobre el vástago y la guía de la válvula. Sin embargo, si el motor se reduce al 50 % de la carga, la válvula de mariposa se cierra, creando un vacío en el colector de admisión que hace que el aceite baje más allá de las guías de la válvula. Eso significa que fluye más aceite hacia la cámara de combustión y se acumula más ceniza alrededor de la cara y el asiento de la válvula.

La carga del motor, por lo tanto, tiene un gran impacto en la acumulación de cenizas. Es posible que algunos operadores no se den cuenta de que hacer funcionar el motor a una aceleración parcial o inferior a la máxima en realidad aumenta la acumulación de cenizas en la cámara de combustión y en las válvulas, lo que puede acortar la vida útil de la culata. Por esta razón, un aceite sin cenizas puede ser una solución más práctica que un aceite bajo en cenizas y puede ayudar a prolongar la vida útil del cabezal.

El exceso de cenizas afecta a otras partes de la cámara de combustión y más allá, por ejemplo, los sistemas de escape y postratamiento. Sin embargo, los problemas con las válvulas suelen ser los primeros en salir a la luz. Como regla general, los motores de dos tiempos generalmente requieren un aceite sin cenizas, ya que las cantidades más pequeñas de ceniza pueden obstruir los puertos de escape y admisión. Para un motor de cuatro tiempos, un aceite con bajo contenido de cenizas mitigará mejor la recesión de válvulas. Como siempre, recomendamos analizar su motor específico, la aplicación y las condiciones de funcionamiento con un experto en lubricación para llegar a la decisión óptima sobre el aceite.