Daños del diésel en climas fríos

Los filtros capturan algo más que suciedad 

La operatividad en los climas fríos puede ser un gran problema. El equipo puede no arrancar por la mañana o incluso si lo hace, podría detenerse repentinamente en medio de un trabajo. Estos problemas generalmente se deben a la acumulación de sólidos en el combustible a medida que disminuye la temperatura. 

Los motores y los filtros no diferencian entre partículas. Los sólidos duros o blandos en el combustible, tanto contaminantes como hidrocarburo puro, causarán problemas. Estos problemas se ven agravados por los combustibles de la nueva era, la sensibilidad de los motores modernos y la alta eficiencia requerida de los filtros diseñados para protegerlos. 

Hielo

En condiciones de temperaturas muy bajas, el agua libre en el combustible se congelará. Los cristales de hielo se comportarán como cualquier otra partícula dura, quedando pegadas a los filtros o causando un desgaste abrasivo en los sistemas de combustible. En grandes cantidades, el hielo puede bloquear completamente los filtros o las tuberías, impidiendo el flujo de combustible. Los descongelantes pueden ayudar en una situación de emergencia, pero generalmente no se recomienda agregar alcohol al diésel. Mantener el agua libre fuera del combustible es, con mucho, la mejor solución; obtenga más información consultando nuestras soluciones para los problemas del agua. 

Gelificación

Como el agua, los hidrocarburos se vuelven sólidos cuando alcanzan su punto de «congelación». Sin embargo, a diferencia del agua, no se convierten en hielo. En cambio, se convierten en una sustancia espesa y cerosa que no puede fluir a través de los filtros. Esto es lo que se denomina «gelificación». Es una característica tanto del petrodiésel como del biodiésel. El combustible diésel no es una «sustancia simple». En cambio, se trata de una mezcla complicada de miles de compuestos potenciales, cada uno con diferentes propiedades químicas y físicas. La fórmula particular la determina la refinería en el momento de la producción. Por lo general, se incluyen alrededor de 250 productos químicos diferentes, principalmente hidrocarburos. La temperatura de congelación precisa varía mucho de un hidrocarburo a otro, lo que se relaciona directamente con los problemas de operatividad que se producen en invierno. El «diésel de invierno» contiene una mezcla de hidrocarburos con puntos de congelación generalmente más bajos que el «diésel de verano». 

Punto de congelación de hidrocarburos representativos

En algunos países existe una clasificación de combustible denominada «diésel ártico» para condiciones extremadamente severas de hasta -40 °F/C y menos. Una manera fácil de pensar en la «congelación» del combustible es comparar la manteca vegetal con el aceite vegetal. Ambos son esencialmente lo mismo, pero la manteca vegetal es sólida a temperatura ambiente mientras que el aceite es líquido. Lo mismo ocurre con los hidrocarburos. A una temperatura determinada, algunos pueden ser líquidos mientras que otros adoptan el estado suave y ceroso que es la fase «congelada» o sólida de los hidrocarburos. Esto se conoce comúnmente como gelificación. 

Combustible de invierno

Cuando el clima frío amenaza, las refinerías y los distribuidores pueden mejorar y mejoran las propiedades de operatividad del diésel en climas fríos de varias maneras diferentes. Pueden: 

• Seleccionar crudos menos cerosos antes del refinado
• Ampliar el proceso de refinado para eliminar elementos cerosos con temperaturas de fusión más altas (es decir, se congelan a temperaturas más bajas)
• Diluir el combustible con diésel n.º 1-D o queroseno, que tiene un contenido de cera más bajo
• Tratar el diésel con aditivos de operabilidad a baja temperatura (mejoradores del flujo en frío) 

Los proveedores de combustible administran las mezclas de hidrocarburos en el momento y el lugar de venta, pero no pueden controlar los cambios climáticos inusuales ni el combustible que se almacena o transporta a climas más fríos. NO agregue aceite de calefacción a su combustible en un intento de reducir el punto de enturbiamiento. Esta práctica está estrictamente prohibida por la mayoría de los fabricantes de equipos y puede anular la garantía. 

Cómo predecir el rendimiento en climas fríos

Hay una serie de pruebas destinadas a predecir el rendimiento en clima frío de un determinado combustible. Los resultados obtenidos son objeto de debate. No se han publicado datos de pruebas independientes sobre su utilidad desde la llegada de los sistemas de combustible HPCR, los filtros de combustible de alta eficiencia, ULSD y el biodiésel generalizado. 

Punto de enturbiamiento: Cuando el diésel se enfría, comienzan a formarse cristales de cera y aparece una perceptible neblina blanca (o «enturbiamiento»). La cera sale de la solución y comienza a quedar atrapada en los filtros de combustible y las bombas de elevación. La temperatura real del enturbiamiento varía según las características del combustible. Algunos combustibles de baja calidad pueden tener puntos de enturbiamiento de hasta 40 °F/4 °C, pero la mayoría de los combustibles de buena calidad tendrán un punto de enturbiamiento de alrededor de 32 °F/0 °C (sin tratar). Como norma general, los mejoradores del flujo frío hacen poco para reducir el punto de enturbiamiento. Hay algunos depresores del punto de enturbiamiento que pueden reducir significativamente el punto de enturbiamiento de un combustible, pero su uso generalmente se desaconseja porque en realidad pueden actuar contra los anti-geles que están destinados a mantener el flujo de combustible. La mejor manera de reducir el punto de enturbiamiento es mediante la adición de un hidrocarburo con un menor contenido de cera, como el diésel n.º 1-D. 

Punto de obturación del filtro frío (CFPP): Esta es la temperatura a la cual los cristales de cera taponan rápidamente los filtros de combustible, privando al motor de combustible, evitando que arranque o causando que se detenga en frío (por lo general cuando se está utilizando). Los mejoradores del flujo en frío pueden deprimir la CFPP en varios grados. En realidad, no reducen la temperatura de encerado, sino que actúan sobre el cristal de cera. Alteran el tamaño y la forma de los cristales para que el combustible fluya mejor y pase a través de los poros del filtro a temperaturas más bajas. 

* Una nota de precaución: La mayoría de los mejoradores de flujo en frío no funcionan tan bien en ULSD como lo hacían en combustibles con alto contenido de azufre. Asegúrese de que las afirmaciones de rendimiento se basen en los resultados de pruebas con ULSD. Si no, son irrelevantes. El método de prueba común para medir la CFPP es ASTM D6371. Se desarrolló en 1965 y utiliza métodos de enfriamiento rápido para determinar la temperatura a la que 20 cc de diésel ya no fluirán a través de una malla de alambre de 45 micrones en 60 segundos o menos. Un estudio del CRC (Consejo Coordinador de Investigación) determinó en 1981 que el CFPP no es un predictor preciso del rendimiento en el mundo real. Tiende a exagerar las temperaturas mínimas de funcionamiento (es decir, el rendimiento en climas fríos en el mundo real no es tan bueno como parecería en la prueba).

Prueba de flujo a baja temperatura LTFT: Esta prueba (ASTM D4539) se considera algo más precisa para predecir el rendimiento de los combustibles aditizados y se recomienda su realización con frecuencia en camiones de servicio pesado de América del Norte. En lugar de utilizar un método de enfriamiento rápido poco realista, este método de prueba permite que el diésel se enfríe lentamente (1 °C por hora), lo que es mucho más representativo de las condiciones del mundo real. En esta prueba, se extraen muestras de 200 cc a través de un tamiz de malla de 17 micrones utilizando un vacío de 20 kPa. El punto LTFT se determina cuando el 90 % de la muestra ya no pasa por la malla en 60 segundos o menos. Aunque se considera más precisa que la prueba CFPP para predecir el rendimiento en climas fríos en América del Norte, el LTFT utiliza una pantalla de malla de 17 micrones para determinar el flujo aceptable. Esta es más fina que la malla de 45 micrones utilizada para CFPP, pero aún así se puede cuestionar razonablemente su capacidad para predecir el flujo de combustible a través de los filtros de 2 micrones de alta eficiencia que se utilizan para proteger los motores HPCR actuales. 

Punto de fluidez: La temperatura a la cual se congela el diésel se denomina punto de fluidez. A esta temperatura, el combustible se congelará en las líneas. El punto de fluidez es irrelevante en términos de predecir la operabilidad en clima frío porque es más bajo que el punto de obturación del filtro frío. Si el combustible no puede pasar a través de los filtros al motor, el vehículo no funcionará. En ausencia de otras complicaciones, el diésel gelificado o turbio se aclara a medida que se calienta. Los cristales de cera se volverán a disolver y el combustible volverá a estar perfectamente líquido. Si el combustible no se aclara cuando al calentarse, entonces hay otro factor en juego además de las bajas temperaturas. Lo más probable es que haya alguna sustancia química adicional presente y se haya producido una reacción que haya creado sólidos blandos que no se derriten a temperaturas de funcionamiento normales. 

Glicerina

El combustible gelificado y los sólidos de glicerina se confunden con frecuencia entre sí. Pero, mientras que el combustible gelificado es un fenómeno natural causado solo por el frío, la glicerina es una sustancia química completamente diferente que solo está presente en el biodiésel. La glicerina y otras sustancias relacionadas (gliceroles) son subproductos de la producción de biodiésel y no se encuentran en el petrodiésel. Las regulaciones exigen la eliminación de prácticamente todos estos materiales, pero incluso a niveles muy bajos pueden llegar a inmovilizar una flota. Mientras la glicerina permanezca caliente y líquida, generalmente no causa problemas inmediatos. Sin embargo, a temperaturas bajas, la glicerina adquiere un estado ceroso sólido. Cae al fondo de los depósitos, queda atrapada en los filtros de combustible y forma depósitos corrosivos y pegajosos en el motor. 

Consecuencias de la presencia de sólidos blandos

Los sólidos cerosos blandos inhabilitarán rápidamente los filtros, independientemente de la antigüedad de los mismos. ¿Dónde se formarán estos sólidos? Si el combustible se entrega frío, el proveedor puede bombear sólidos al depósito. Si el combustible se enfría en el depósito a granel, entonces los sólidos pueden formarse en ese punto. Si el diésel no se enfría hasta que ya está en el depósito de combustible a bordo, entonces podría solidificarse en el depósito. Dondequiera que se formen, los sólidos blandos obstruirán rápidamente el primer filtro que encuentren. 

La imagen de la derecha (abajo) es un caso extremo de un filtro obstruido con glicerina. Por lo general, no verá nada tan extremo. En cambio, es probable que su filtro parezca limpio, con solo un leve brillo ceroso en el medio o una pequeña cantidad de depósito en el fondo de la lata del filtro. Aquí puede ver imágenes de medios filtrantes de celulosa de eficiencia media bajo un microscopio electrónico de barrido.