Degradación

La degradación del aceite empieza cuando se abre el envase y permite la entrada de aire. El aire oxida el aceite. Un balde o tambor de aceite abierto y utilizado durante el curso de varios meses será más oscuro al final que al principio. Este nivel de oxidación afecta la apariencia del aceite, pero no afecta su comportamiento.

En el momento del cambio de aceite, siempre el nuevo aceite se mezclará con un residuo de aceite viejo. Esta mezcla no causará ningún daño en sí (químicamente), pero la muestra acusará residuos de ese aceite y puede parecer degradado.

• Si el aceite anterior era un aceite nacional con 2000 ppm de calcio, 900 ppm de zinc, 800 ppm de fósforo, y colocamos aceite American Supreme 15W-40 con 2900 ppm de calcio, 1300 ppm de zinc, 1200 ppm de fósforo, la primera muestra del American Supreme parecerá degradado por lo que terminará cerca de 2400 de calcio, 1100 de zinc y 1000 de fósforo al final del uso. Cuando lleguemos al tercer cambio estos valores después de 6,000 kilómetros serán cerca de 2800 calcio, 12000 zinc, 1100 fósforo.  En este caso los valores del nuevo aceite bajan más del simple porcentaje, por lo que el calcio del American Supreme tiene que “comer” los ácidos y el lodo dejado por el aceite nacional. Notamos que los valores varían con cada marca de aceite de acuerdo a su formulación y certificación. Un aceite formulado con aceite básico API grupo II puede lograr la misma protección con 10% menos aditivos que un aceite con base ordinaria.
• El contenido de magnesio en el aceite normalmente es un detergente/dispersante, pero puede ser contaminación del agua del radiador si tiene fugas y si el agua es de pozo o un río.  El calcio y el magnesio son compatibles.
• No se debe usar productos de lavado en el momento del cambio.  Estos productos y hábitos tradicionales de lavar con diesel, kerosén, gasolina o detergente, ocasionan alto desgaste al motor y dejan residuos dañinos que degradan el nuevo aceite.
• Cuando el motor está con lodo o barniz, causando alta temperatura o tecleo de vástagos de válvulas hidráulicos, se puede limpiarlo utilizando AMERICAN Supreme Engine Cleaner (y un filtro nuevo) para los últimos 2,000 kilómetros antes de hacer el cambio de aceite. No vale la pena analizar la muestra con el limpiador.
• Mientras la mezcla de aceites no degrada el nuevo aceite, un porcentaje de cualquier contaminación o residuo de desgaste pasará a contaminar el nuevo aceite.  Cuando el aceite tiene mucha contaminación se tiene que corregir el problema y hacer un segundo cambio para reducir  el nivel de contaminación. Vea la sección de contaminación para mayores detalles.

Una vez colocado el aceite en el motor, los aditivos empiezan a disolver el lodo y barniz residuo del aceite viejo.  Esta limpieza no es total, pero a lo largo absorberá mucho de los residuos dejados por aceites de inferior calidad.  El calcio, la mezcla de calcio y magnesio o la mezcla de estos con el nuevo sulfonato de sodio tratarán de limpiar, mientras el compuesto de zinc y fósforo (ZDDP) irá colocándose en los lugares críticos para ser gastado en lubricación límite. Si la formulación tiene molibdeno, cubrirá las superficies donde existen mayores presiones y temperaturas.

Un aceite nuevo colocado en un motor que no tiene termostato empezará su limpieza de lodo (creado por la falta de termostato) y se espesará rápidamente, mientras se consume su calcio, magnesio o sulfonato de sodio.

Hay que considerar que entre más partículas de desgaste metálicas hay, mayor degradación de aditivos sufrirá.  Las partículas metálicas como cobre, hierro y plomo aumentan la velocidad de oxidación del aceite. También quitan del aceite sus aditivos polares, incluyendo los de anti-desgaste, extrema presión, inhibidores de herrumbre y dispersantes.

Degradación de los aditivos

Calcio, Magnesio y Sulfonato de Sodio: Estos dos aditivos son detergentes/dispersantes.  Son utilizados para combatir el hollín, neutralizar los ácidos formados por la humedad en la combustión, mantener los contaminantes y lodos en suspensión hasta llegar al filtro, sin dejar que se aglomeren y formen grumos, ni que se adhieran a las superficies metálicas. Como cualquier antiácido, estos se consumen. Entre más ácido se forma por la calidad de combustible, falta de temperatura en el motor o combustión incompleta, más rápido se degradan los detergentes/dispersantes. Estos aditivos trabajan bien para este propósito, pero el magnesio deja 45% más cenizas sulfatadas al quemarse, causando problemas de válvulas y depósitos en el motor.  Por esta razón normalmente se encuentra solamente calcio o una mezcla con un máximo de 30% del detergente/dispersante en forma de magnesio.

Hay que saber el valor inicial de cada aditivo para poder determinar su degradación.  Un buen aceite (API CI-4) para motores a diesel tendrá cerca de 3300 ppm de detergente/dispersante si está formulado con aceite básico API grupo I.  El aceite SN es formulado con una mezcla de aceites que incluye sintéticos y contiene cerca de 2000 ppm de detergentes (calcio y/o calcio con sulfonato de sodio)

En el recorrido de los kilómetros estos aditivos se consumen.  Es normal que en el curso de 6,000 kilómetros estos aditivos bajan un 5% a 10%.  Cuando bajan más de 15%, deberíamos buscar la causa o acortar el intervalo entre cambios para esa marca de aceite.  Hay aceites en el mercado boliviano que pierden más de 30% de su detergente/dispersante en 6,000 kilómetros en el mismo uso o motor que otros donde sus aceites solamente pierden 8.5% con el mismo recorrido y combustible. La quema o evaporación de fósforo envenena el catalizador de gases de escape.

¿Cuáles son las causas de pérdida de detergente/dispersante?

• Aditivos de mala calidad.  Hay presiones en las fábricas de aceites de bajar costos de producción. La manera escogida por algunas es de formular productos con lo más barato.
• Combustible de mala calidad o adulterado.
• Mala combustión.
• La temperatura del motor debería estar siempre encima de 80°C. Si está operando sin termostato, no llega a esta temperatura y entonces la humedad forma lodo en vez de evaporarse.
• Presiones excesivas en la bomba inyectora.
• Inyectores sucios, gastados o mal colocados en la cámara de combustión.
• Válvulas mal reguladas.
• Desgaste de anillos, camisas o bloque.
• Mala sincronización de la chispa o inyección de combustible.
• Limpieza de lodos dejados por el aceite anterior.
• Contaminación por otros aceites inferiores en el relleno.

Zinc y Fósforo (ZDDP): El zinc y el fósforo trabajan en conjunto para proveer lubricación límite cuando la lubricación hidrodinámica no alcanza las necesidades de presiones y fricción.  Esta protección se llama antidesgaste.

ZDDP (Dialquil ditiofosfato de zinc) es una sal organometálica, compuesta de zinc, azufre y fósforo.  Forma una capa de sulfato de hierro en la superficie de las piezas, donde el azufre puede actuar para atraer el zinc, dejando tres capas suaves para evitar contacto acero-acero.

Un buen aceite para un motor a diesel (API CI-4) (Basico API grupo I) tendrá cerca de 1450 ppm de zinc y 1350 ppm de fósforo.  Aceites formulados solamente para motores a gasolina (API SL) normalmente tienen menos, cerca de 1000 ppm de zinc y 900 ppm de fósforo.  Esta reducción es por lo que las compresiones en la cámara de combustión en el motor a gasolina varían entre 8:1 a 12:1, mientras las compresiones en el motor a diesel varían entre 13:1 y 20:1, causando mucho más estrés en las piezas.  Un aceite formulado para ambos combustibles (API CI-4/SL) tiene toda la protección necesaria para el motor a diesel más los aditivos especiales para el motor a gasolina. Los aceites API SM y SN son limitados a 800 ppm de fósforo para cuidar el catalizador. El fósforo utilizado en el API SN tiene que pasar pruebas de evaporación.

Los valores de ZDDP no varían mucho con el uso dentro del motor pudiendo llegar al fin de su vida útil sin haber sido adheridos a las superficies, en esos casos el laboratorio lo reporta.

La mayoría de la variación que se ve en el aceite usado es lo quemado o evaporado.  Muchas veces la baja en el nivel de zinc o fósforo es por la volatilidad (calidad) del aditivo utilizado.  Esta evaporación o quema del ZDDP es dañina al medio ambiente, contamina el catalizador del auto y reduce la protección a las piezas del motor.

Otra parte es absorbida por el hollín y forma parte del lodo extraído por el filtro o adherido a las piezas metálicas.  Mientras menos hollín, menos deterioro del zinc y fósforo.

 Aquí tenemos un ejemplo de un aceite que no aguantó el recorrido esperado.

Molibdeno: Algunos aceites para motores contienen disulfuro de molibdeno para reducir el desgaste en altas temperaturas y presiones.  En estas formulaciones el molibdeno actúa con el ZDDP para proveer la máxima protección posible.  Hay formulaciones sin molibdeno y otros con 40 ppm, 100 ppm, etc.  Los mejores aceites para motores estacionarios a gas natural comprimido (GNC) contienen más de 300 ppm. 

• La primera muestra de aceite con molibdeno puede tener hasta unos 20% menos molibdeno que el valor inicial.  Esto es el molibdeno que quedo pegado en las piezas del motor. Un aceite con 100 ppm puede aparecer con solamente 80 ppm después de 6,000 kilómetros. La segunda muestra (después de otros 6,000 kilómetros) mostrará cerca de 100 ppm.
• Si cambia de un aceite con molibdeno a uno que no lo tiene, las primeras muestras del aceite sin molibdeno tendrán residuos del mismo por lo que comienza a gastar de las superficies cubiertas y queda en el aceite.

Boro: El Boro utilizado en algunas formulaciones es un aceite sintético grupo V que actúa como aditivo antidesgaste y modificador de fricción. Existen varias formas de boro y cada una tiene sus ventajas y desventajas.  También existen formulaciones de aceites sin boro.  Frecuentemente el boro es utilizado para mejorar el aceite básico para cumplir con las normas cuando el aceite básico no logra sus objetivos.

En este motor Perkins se usaba una formulación de aceite con Molibdeno y Boro. Cuando cambiaron por una formulación sin esos aditivos, la siguiente muestra todavía tenía 18% del valor original de molibdeno y 20% del boro.  El tercer análisis tenía ya pocos residuos de ambos.

Se puede notar que no había problemas de desgaste con cualquiera de los dos aceites, en más de 400 horas entre cambios.

Resumen

El análisis de aceite es una herramienta para mejorar el mantenimiento y extender la vida útil del motor. Un solo análisis para un motor normal no ayuda mucho para ver resultados, es la secuencia de los análisis lo que genera una tendencia.  Al saber los valores originales del aceite y compararlos con los valores del aceite usado, relacionando los resultados con el programa de mantenimiento (concluido e inconcluso), llevará al camino de la reducción de costos de mantenimiento y aumento de productividad.