Incluso en aquellos entornos de funcionamiento donde parece que no hay elementos corrosivos, existen contaminantes suspendidos en el aire. Los contaminantes están en todos los sitios. Es un hecho de sobra conocido que muchos fabricantes de grasas las dilatan añadiéndoles productos baratos del tipo de grasas animales, aceites de pescados así como una amplia variedad de aceites vegetales baratos.
Algunas industrias de transformación como las que se dedican al procesamiento de los productos alimenticios “padecen” los problemas de los cojinetes debido a los ácidos que desprenden este tipo de productos (la leche produce ácido láctico y la Coca-Cola produce ácido fosfórico), y cientos de otras causas de interacción corrosiva. Los cojinetes generan una gran cantidad de presión en los lubricantes, un calor friccional extremo y una importante resistencia al corte. El polvo se introduce en la grasa y lo contamina.Los lubricantes Omega se caracterizan por contener unos “mejoradores del estancamiento” que resisten el ataque de los contaminantes al cojinete. El perímetro exterior de las grasas Omega forma una especie de minúsculo escudo protector que tiende a eliminar la posibilidad de la contaminación del polvo.Las grasas baratas “sangran” y tienden a separarse mientras están funcionando, de la misma manera que una mantequera separa la mantequilla de la leche. Después de que estas grasas se hayan utilizado durante un tiempo, ya no son homogéneas, se convierten en un aceite mantecoso y en una afluencia láctea, cada una por separado. Independientemente del tipo de grasa que se utilice, ésta no debería mostrar tendencia por separarse según las condiciones de funcionamiento.
Cuando la separación tiene lugar, la grasa se mueve del punto de aplicación, es decir, que ya no lubrica el cojinete y deja en el camino un jabón seco que se endurece y solidifica. Esta coagulación impide el movimiento de los elementos de los cojinetes de bolas. Tampoco es bueno que la grasa se ablande demasiado porque entonces empezará a gotear y las superficies de trabajo quedarán desprotegidas.La mayor parte de las grasas se dilatan a medida que se utilizan, fenómeno que se conoce bajo el nombre de estabilidad insatisfactoria: de la misma manera que un cocinero ablanda con golpes un filete de carne. Muchas de las grasas ordinarias no pueden resistir esta especie de machaqueo en el interior de los cojinetes.
La vida y eficacia operacional de un motor depende en gran medida de las condiciones de operación a las que haya sido sometido durante su periodo inicial de uso. Si se amplían lo suficiente, todas las superficies habrán de presentar señales de puntos altos y bajos y otras irregularidades que podrán desaparecer en su mayor parte mediante un proceso de uso controlado conocido como “rodaje”. Esta es una especie de operación de mecanizado “in situ” que pule las superficies para así minimizar el desgaste posterior. Durante el primer tiempo de vida del motor estos puntos altos, también conocidos como asperezas, pueden golpearse para formar una superficie lisa o quizás incluso rellenar un agujero.Otros puntos altos pueden quitarse bloqueándolos con un agujero o con otro punto elevado en la superficie opuesta. La generación de calor en las superficies del cojinete incrementa su temperatura hasta tal punto que los lubricantes habituales que se encuentran entre las superficies pueden diluirse, o, lo que es lo mismo, hacerse más fluidos. Un lubricante más fluido puede maximizar el problema ya que se moverá con más facilidad del punto de aplicación de las superficies del cojinete y, por lo tanto, reducirá el grosor de la película de lubricante. Si la película de aceite es más fina permitiremos el contacto directo entre las superficies de metal, lo que a su vez genera más calor y lleva a posteriores reducciones en la viscosidad del lubricante. Este ciclo vicioso puede acabar al menos en un nivel de desgaste muy elevado, o en un desgaste abrasivo del cojinete o, lo peor de todo, en un agarrotamiento de las superficies.Este proceso de rodaje es una forma de desgaste controlado que tiene como finalidad principal eliminar las asperezas de la superficie. Este es un proceso favorable ya que, como los cojinetes están pulidos, se incrementa la superficie eficaz del cojinete y por lo tanto podrá manipular cargas más pesadas. De igual manera, la pulimentación y ajuste de las superficies del cojinete se traduce en menores pérdidas friccionales y en una mejora de la eficacia mecánica. Después de todo estas asperezas quitan al motor una energía que bien pudiera utilizarse de cualquier otra forma.
Ahora que tenemos una idea aproximada de lo que nos gustaría conseguir de un motor, la siguiente pregunta es ¿qué tiene que hacer el usuario? Las técnicas de conducción y las condiciones generales de operación durante el rodaje deberían hacer todo lo posible para “pensar” en dos puntos: el cojinete debe soportar la mínima carga posible y las condiciones de lubricación tienen que ser las óptimas. Si las superficies del cojinete están sometidas a una carga muy grande, las asperezas de la superficie pueden llegar a cavar acanaladuras profundas en las superficies.Una aspereza especialmente prominente puede cavar como una herramienta de torno y realizar cortes en espiral como los que nos podemos encontrar en los suelos de los talleres de labrado de metales, pero mucho más pequeños. En el interior de un motor, las cargas del cojinete tienen dos puntos de partida principales: la presión del gas en el pistón y la inercia de las piezas giratorias y oscilantes. Los gases de expansión generados a partir de la combustión de la mezcla aire/combustible cargan todos los cojinetes del cárter, la varilla de acoplamiento y el pistón.
La presión del gas se coloca por detrás de los anillos del pistón y los empuja contra la pared del cilindro y así ayudar a estancar o sellar las superficies. También encontramos la fuerza de empuje que mueve el pistón contra la pared del cilindro. La presión del gas, término al que últimamente se viene denominando CV (caballos de vapor), aumenta con la apertura del regulador. La presión del gas también aumenta con la velocidad del motor hasta que coinciden la presión máxima con el par de torsión máximo.Las fuerzas de la inercia, sin embargo, sólo están reguladas por la velocidad del motor. Las fuerzas de la inercia siempre aumentan con la velocidad del motor, o para ser más concretos, con el cuadro matemático de la velocidad.
A fin de evitar una sobrecarga en las superficies del cojinete en un motor nuevo, poner en funcionamiento el vehículo con unas aperturas pequeñas del regulador para mantener baja la presión del gas y minimizar la carga por inercia manteniendo las rpm a un nivel moderado. Un nivel moderado no es lo mismo que un nivel bajo. Si el motor funciona muy despacio, el flujo de lubricante que bombea la bomba de aceite es bajo y puede que no alcance el grado de lubricación deseado.En este punto hay una serie de relaciones entre carga de cojinetes de inercia excesiva no deseada y un flujo elevado de lubricante deseado. ¿Cuál es la velocidad más adecuada? No hay una cifra concreta para cada motor pero en, realidad, las rpm deberían variar para que así las superficies del cojinete se acostumbren a diferentes velocidades.El mejor consejo que puede darse a un motor nuevo es el de permanecer por debajo de la línea roja, en especial durante los primeros estados del proceso de rodaje, ya en el otro extremo de la escala de las rpm, evite una marcha excesivamente lenta porque cuando el motor está en punto muerto la presión del aceite suele ser baja. Lo peor que se le puede hacer a un motor nuevo es cargarle con unas aperturas grandes del regulador cuando el motor se mueve a bajas velocidades.
Causa: La calidad de los combustibles de petróleo destilados, tales como el gasoil y la gasolina, se han venido deteriorando constantemente. Desde la mala racha que en 1973 atravesó la OPEP, las principales refinerías de petróleo han estado “exprimiendo” cada barril de crudo con la intención de sacar tanto combustible destilado como les fuera posible. Hoy en día las refinerías están obteniendo combustibles de grados de crudo que, en años anteriores, no se hubiesen aceptado por no alcanzar la calidad deseada. En una frase, la mejor forma de garantizar que el rodaje se realice de la forma correcta es permitir que el motor gire libremente con cargas ligeras y no al máximo de su potencia y sobrerrevolucionado.LOS criterios para un motor rodado son numerosos. ¿Cuántos Kms. u horas de funcionamiento prudente debe “soportar” la persona encargada de probar estos motores? Requiere de mucha paciencia probar un motor recién comprado sin que nos entren tentaciones de ver cómo funciona al máximo de su potencia. A medida que el proceso de rodaje avanza debería someterse al motor a mayores cargas y velocidades, pero nunca debe probarse el motor a plena potencia durante los primeros 1.603 kms o 75 horas.
Aparte del motor, existen otras muchas piezas móviles que también necesitan pasar por el período de rodaje. La caja de engranajes, por ejemplo, está repleta de superficies de cojinetes. Los engranajes transmiten energía cuando los dientes de un engranaje se superponen a los dientes de otro engranaje. Cuando las unidades de engranaje se unen, el contacto entre los dientes no forma nunca una línea completa debido a que no todos los dientes están cortados y ensamblados de la misma manera. Cuando la superficie de contacto es limitada, la presión es muy elevada y corremos el riesgo de que la superficie de los dientes del engranaje se vea perjudicada. En esta primera etapa los engranajes deberían soportar sólo una pequeña carga.Cuando un muñón gira en un cojinete plano que recibe la cantidad adecuada de lubricante, se forma una película fluida de aceite en función de la viscosidad de este último y como resultado de la rotación del muñón en el cojinete. En las condiciones apropiadas esta película de aceite evita el contacto metálico entre el muñón y el cojinete, ya que la resistencia friccional del movimiento del muñón depende principalmente de la velocidad de rotación del muñón y de la viscosidad del aceite en las condiciones existentes en esta película. En la práctica, por lo tanto, es habitual la utilización de Lubricantes Omega para ofrecer un margen de seguridad.Para asegurar la lubricación de la película fluida, el cojinete habrá de estar en todo momento empapado de lubricante, es decir, que deberá aplicarse el aceite al cojinete a una velocidad igual a la de escape del aceite. Esta velocidad de escape depende de la viscosidad del aceite (los aceites menos viscosos escapan con mayor rapidez) y de factores tales como la holgura y la condición mecánica del cojinete.
En otras palabras, cuanto mayor es la carga, cuanto menor es la velocidad, o cuanto mayores sean las holguras, mayor viscosidad habrá de tener el aceite. Muchas de las grasas ordinarias tienden a espumarse (formar burbujas de aire) en las condiciones de operación. Una burbuja de aire o espuma no lubrica. Imaginase a un cocinero batiendo huevos y retirando las burbujas cuando entra más cantidad de aire. Una acción similar en los cojinetes es crítica. El gas no puede actuar a modo de lubricante y los cojinetes fallan. Algunos cojinetes se lubrican con aceite. Deberían utilizarse los Aceites Omega de mejor calidad por su inherente resistencia al deterioro en condiciones de funcionamiento adversas. El método que se utiliza para aplicar el aceite depende principalmente de la velocidad del cojinete.Utilizar el método correcto de lubricación es algo especialmente importante en el caso de los cojinetes de gran velocidad, que son muy propensos a recalentarse gracias al “batido” del aceite si éste no se aplica de la forma correcta. Con frecuencia este problema queda limitado a las agujas de los cojinetes. Si este problema no se corrige, los cojinetes se agarrotan. Por un fallo de este tipo en el cojinete tiene que cambiarse todo el ensamblaje.La División de Fabricación de Omega recomienda encarecidamente llevar a cabo una serie de comprobaciones de mantenimiento regulares del ensamblaje de los cojinetes de las ruedas en camiones que transporten cargas pesadas por si se pudieran detectar señales de corrosión por frotamiento, en especial en aquellos camiones en los que se utilicen grasas de baja calidad.
Las grasas ordinarias suelen sangrar cuando están almacenadas e incluso después de su aplicación en el ensamblaje de cojinetes. El sangrado hace que el aceite se separe del cuerpo de la grasa, en cuyo caso, las cualidades del lubricante quedan muy limitadas e incluso llegan o desaparecer. Muchos de los inexpertos encargados de los talleres mecánicos piensan que todas las grasas son iguales. Esta es una de las principales causas del fallo del cojinete. Un exceso de carga no deja espacio en el ensamblaje para la expansión cuando los cojinetes y la grasa se calientan. En los últimos estudios llevados a cabo acerca de la lubricación de los cojinetes, se ha encontrado que para muchos ensamblajes, el 20% de la capacidad total de la grasa era la proporción más adecuada.Una causa cada vez más frecuente del fallo del cojinete es la pobre metalurgia del material de los cojinetes y/o sus accesorios. - Daños en el estancamiento. Durante el desmontaje los estancamientos pueden dañarse fácilmente. Es importante verificar que se utilice la consistencia correcta de una grasa. Uno de los problemas más comunes es el de utilizar una grasa demasiado dura en un ensamblaje de cojinetes. Debería prestarse especial atención al mantenimiento del mayor grado de limpieza posible durante las operaciones de engrasado. Tenga por seguro que la suciedad no entra en los cojinetes porque las adaptadores de la grasa a el equipamien...Emisiones Contaminantes y Calidad del Combustible
En un estudio sobre Emisiones Contaminantes de un Motor de Gasolina Funcionando a dos Cotas con Combustibles de dos Calidades, se busca determinar la relación entre la calidad de la gasolina que se expende en el Ecuador (octanaje), la presión atmosférica de las distintas regiones del país, a nivel del mar, y sobre los 2500 metros de altura.
Se debe tomar en cuenta la condición de ajuste en la inyección de combustible que viene dada por los resultados del cálculo de la relación aire/combustible (A/C), con los datos del sensor de oxígeno (CISE, 2011), en condiciones de mezcla rica, el tiempo de apertura de los inyectores disminuye. Cuando la altitud aumenta la masa de oxígeno disminuye, sin importar la temperatura ambiental (Lapuerta et al., 2006), influyendo en la relación A/C de tal modo que el incremento de altura determina un ángulo de encendido mayor (Bosch, 2002). De lo expuesto, tanto el ángulo de encendido y la altura son determinantes en el consumo de combustible, el par motor y los gases emitidos. Se ha considerado las Normativas vigentes en el país como: el Reglamento Técnico Ecuatoriano RTE INEN 017: Control de emisiones contaminantes de fuentes móviles terrestres, del cual se definen las normas a seguir para motores de gasolina.Entre las que se encuentran las normas NTE INEN 2203: Medición de emisiones de gases de escape en motores de combustión interna; NTE INEN 2204: Gestión ambiental. Aire. Vehículos automotores. Límites permitidos de emisiones producidas por fuentes móviles terrestres de gasolina; y la norma NTE INEN 2349: Revisión técnica vehicular. Procedimientos.Metodología del Estudio
Se ha realizado una investigación de campo, de carácter exploratoria, en la cual se busca determinar la diferencia de niveles de emisiones de gases contaminantes, en la combustión de un motor de Ciclo Otto, utilizando gasolinas de 87 y 92 octanos, a nivel del mar y sobre los 2500 metros de altura. Para cada tipo de combustible y región estudiada, se han efectuado cinco mediciones, primero con una velocidad de giro del motor de 700 rpm, y posteriormente a 2500 revoluciones por minuto. Para cada prueba, el motor del vehículo debe estar a temperatura de funcionamiento. La investigación requiere repetir las pruebas con combustibles de dos calidades (octanajes distintos), con el fin de que las mismas no se mezclen y alteren los resultados de las pruebas, se utiliza un cánister externo que hace la función de un tanque de combustible, se lo llena previamente con el tipo de combustible requerido. Este procedimiento se realiza a 2860 m, y se repite a una altura de 15 m. Las pruebas se realizaron en el Laboratorio del CCICEV en la ciudad de Quito, y en la ciudad de Tonsupa, a alturas de 2860 m y 15 m respectivamente.Equipos utilizados: Se ha utilizado el vehículo de marca Nissan, modelo SENTRA 2.0 SPORT 6MT SER fabricado en el año 2011, de 2000 cm3 de cilindrada, en la tabla 1 se describen las características del motor del vehículo.Tabla 1: Características principales del motor.
Para la medición de las emisiones se ha utilizado un analizador de gases MGT-5 MAHA con modulo fijo de control, los datos técnicos y una imagen del mismo se presentan en la tabla 2 y figura 1 respectivamente. En la tabla 3 se presentan las principales condiciones atmosféricas de las dos zonas de estudio donde se desarrolló el experimento.Tabla 2: Datos técnicos del analizador de gases MGT-5.
Tabla 3: Condiciones atmosféricas de las dos altitudes.El protocolo de pruebas consistió en realizar la medición cuando el vehículo está en la temperatura de funcionamiento y la transmisión del mismo se encuentra en neutro. Para cada tipo de combustible y región estudiada se realizan cinco mediciones, en bajas revoluciones (ralentí 700 rpm) y en altas revoluciones (2500 rpm). El tiempo de medición es aproximadamente 30 segundos en cada prueba, para asegurarse de que el vehículo esté estable. La medición estática de gases se realizó para cuatro parámetros que son hidrocarburos no combustionados HC (ppm), monóxido de carbono CO (%V), dióxido de carbono CO2 (%V) y oxígeno O2 (%V).
Resultados del Estudio de Emisiones
Una vez realizadas todas las pruebas requeridas, se procesan los datos obtenidos, logrando los siguientes resultados debidamente ajustados. En la Tabla 4, se presentan los datos de las pruebas realizadas en el Laboratorio del CCICEV, en la ciudad de Quito, con gasolina de 92 octanos a una altura aproximada de 2860 m. En la Tabla 5, se presentan los resultados de las pruebas realizadas en el Laboratorio del CCICEV, en la ciudad de Quito, con gasolina de 87 octanos a una altura aproximada de 2860 m.Tabla 4: Gasolina de 92 octanos; altura de 2860 m.
Tabla 5: Gasolina de 87 octanos; altura de 2860 m.En la Tabla 6, se presentan los resultados de las pruebas realizadas utilizando los mismos equipos del CCICEV en la ciudad de Tonsupa, con gasolina de 92 octanos a una altura aproximada de 15 m. En la Tabla 7, se presentan los resultados de las pruebas realizadas utilizando los mismos equipos del CCICEV en la ciudad de Tonsupa, con gasolina de 87 octanos a una altura aproximada de 15 m.
Tabla 6: Gasolina de 92 octanos; altura de 15 m.
Tabla 7: Gasolina de 87 octanos; altura de 15 m.Se debe mencionar que la concentración másica de oxígeno en el aire admitido disminuye con la altitud (Lapuerta, 2006), en contraparte el incremento de la temperatura disminuye la densidad, pero como regla general la altura influye en mayor proporción (Aeronáutica, 2009), de esta manera a mayor altura se tendrá una presión inferior así como una densidad baja, adicionalmente la gradiente térmica influye en una disminución de temperatura a medida que se incrementa la altitud.
En la Figura 3 se nota claramente como los niveles de CO a altura aproximada de 2860 m son bastante mayores a los valores a nivel del mar. En la Figura 4, se puede ver la diferencia entre las emisiones a 2860 m y las emisiones a nivel del mar; sin embargo, la más notoria diferencia es entre distintos combustibles a nivel del mar, siendo las emisiones para gasolina de 92 octanos mínimas, tendiendo a cero, mientras que las emisiones para gasolina de 87 octanos es la más alta medición.
Acorde al modelo del vehículo (año 2011), y al mínimo mantenimiento realizado en los sensores se puede establecer que el aumento sus valores de CO y HC (anormales) a altas revoluciones, se deben al inicio de un malfuncionamiento del sensor de presión absoluta, a pesar que los valores se encuentran dentro de los rangos permitidos por la norma NTE INEN 2204. Estas diferencias se dan cuando el sensor realiza una mala medición del diferencial de presión: atmosférica y de succión, como consecuencia de una pérdida de sensibilidad del sensor. Prueba de ello se puede apreciar que las variaciones de O2 y CO2 son relativamente inapreciables (Xunta de Galicia, 2015), como se muestra en las figuras 5, 6, 9 y 10. En la Figura 5, se aprecia una clara diferencia entre las pruebas realizadas a 2860 m y las pruebas realizadas a nivel del mar, siendo los niveles de emisiones de estas últimas, claramente menores. Mientras que en la Figura 6, al aumentar las rpm, los niveles de CO2 son mayores al utilizar la gasolina de mayor octanaje, esto se debe a que su combustión es mejor, y las emisiones de este gas son mayores pero las de Monóxido de Carbono son menores.En las figuras 7 y 8, tenemos una clara muestra que el mejor resultado se consiguió con gasolina de 92 octanos a nivel del mar, mientras que el peor resultado es el de la gasolina de menor octanaje a la misma altura; sin embargo, debe resaltarse que al aumentar la velocidad de giro del motor, los niveles de emisiones para gasolina de 97 octanos se triplican. La norma INEN 2204 solo determina los límites para monóxido de carbono e hidrocarburos para pruebas estáticas.
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