Daños del combustible diésel en clima frío

Los filtros capturan más que suciedad 

La capacidad de operación en climas fríos puede ser un problema muy grave. El equipo no arranca por la mañana o incluso si lo hace, puede detenerse repentinamente en medio de un trabajo. Estos problemas generalmente se deben a sólidos creados en el combustible a medida que disminuye la temperatura. 

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

Hielo

Cuando el clima se vuelve frío, el agua libre en el combustible se congela. Los cristales de hielo se comportan como cualquier otra partícula dura, cargándose en los filtros o causando un desgaste abrasivo en los sistemas de combustible. En grandes cantidades, el hielo puede bloquear por completo los filtros o las tuberías, impidiendo el flujo de combustible. Los descongeladores pueden ayudarlo a operar en una situación de emergencia, pero generalmente se desaconseja agregar alcohol al diésel. Mantener el agua libre fuera del combustible es, por lejos, la mejor solución; para obtener más detalles, revise las 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”. Esta es una característica tanto del petro-diésel como del biodiésel. El combustible diésel no es una “cosa”, sino que una mezcla compleja de miles de compuestos potenciales, cada uno con distintas propiedades químicas y físicas. La fórmula específica 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 ampliamente entre hidrocarburos, lo que guarda relación directa con los problemas de capacidad de operación 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 llamada “diésel ártico” para condiciones extremadamente severas de hasta -40 °F/C y menos. Una manera sencilla de pensar en la “congelación” del combustible es comparar la manteca vegetal con el aceite vegetal. Ambos son básicamente 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 dada, 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 se aproxima, las refinerías y los distribuidores pueden mejorar y mejoran las propiedades de capacidad de funcionamiento del diésel en clima frío de varias maneras distintas. Ellos pueden: 

• Seleccionar crudos menos cerosos aguas arriba en la refinería
• Extender el proceso de refinado para eliminar elementos cerosos con temperaturas de fusión más altas (es decir, que se congelan a temperaturas más bajas)
• Diluir el combustible con diésel n. ° 1-D o queroseno, que tiene un contenido de cera más bajo
• Tratar el diésel con aditivos de capacidad de operación 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 las variaciones climáticas inusuales o el combustible que se almacena o transporta a climas más fríos. NO agregue aceite de calefacción a su combustible con miras a reducir el punto de turbidez. Esta práctica está estrictamente prohibida por la mayoría de los fabricantes de equipos y puede anular la garantía. 

Proyección de la capacidad de operación en climas fríos

Existe una serie de pruebas destinadas a proyectar el rendimiento de un determinado combustible en clima frío. Sus méritos relativos son objeto de cierto 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 turbidez: Cuando el diésel se enfría, comienzan a formarse cristales de cera y aparece una neblina (o “nube”) blanca perceptible. La cera se decanta de la solución y comienza a quedar atrapada en los filtros de combustible y las bombas de elevación. La temperatura real de la nube varía según las características del combustible. Algunos combustibles de baja calidad pueden tener puntos de turbidez de hasta 4 °C/40 °F, pero la mayoría de los combustibles de buena calidad tendrán un punto de turbidez de alrededor de 0 °C/32 °F (sin tratar). Como regla general, los mejoradores del flujo en frío hacen poco por reducir el punto de turbidez. Existen algunos depresores de punto de turbidez que pueden reducir significativamente el punto de turbidez de un combustible, pero su uso generalmente se desaconseja porque en realidad pueden actuar contra los anti-geles destinados a mantener el flujo de combustible. La mejor manera de reducir el punto de turbidez es mediante la adición de un hidrocarburo con menor contenido de cera, como el diésel n. ° 1-D. 

Punto de obturación obstrucción del filtro en frío, POFF: Esta es la temperatura a la que los cristales de cera obstruyen rápidamente los filtros de combustible, privando al motor de combustible, evitando que arranque o se detenga en frío (generalmente cuando es menos conveniente). Los mejoradores del flujo en frío pueden deprimir el POFF en varios grados. En realidad, no reducen la temperatura de encerado, sino que actúan sobre el cristal de cera mismo. Estos 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 declaraciones de rendimiento se basen en los resultados de las pruebas con ULSD. Si no, son irrelevantes. El método de prueba común para medir el POFF es ASTM D6371. Este fue desarrollado 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) en 1981 determinó que el POFF no es un predictor preciso del rendimiento en la realidad. Este tiende a exagerar las temperaturas mínimas de funcionamiento (es decir, el rendimiento en climas fríos en la realidad no es tan bueno como parecía en la prueba).

Prueba de flujo a baja temperatura, PFBT: Esta prueba (ASTM D4539) se considera algo más precisa para proyectar el rendimiento de combustibles aditivados y se recomienda con frecuencia para camiones de servicio pesado en Norteamérica. En lugar de utilizar un método de enfriamiento rápido poco realista, este método de prueba permite que el combustible diésel se enfríe lentamente (1 °C por hora), lo que es mucho más representativo de las condiciones reales. 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 PFBT 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 de POFF para proyectar el rendimiento en climas fríos en Norteamérica, el PFBT 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 POFF, pero igual se puede cuestionar razonablemente su capacidad para proyectar 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 que el diésel se congela se llama punto de fluidez. A esta temperatura, el combustible se congela en las líneas. El punto de fluidez es irrelevante en términos de proyectar la capacidad de operación en clima frío porque es más bajo que el punto de obstrucción del filtro en 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 debe aclarar a medida que se calienta. Los cristales de cera se vuelven a disolver y el combustible vuelve a quedar perfectamente líquido. Si el combustible no se aclara cuando se calienta, significa que existe otro factor en juego además de las bajas temperaturas. Lo más probable es que haya química adicional presente y se haya producido una reacción que crea sólidos blandos que no se derriten a temperaturas de funcionamiento normales. 

Glicerina

El combustible gelificado y los sólidos de glicerina a menudo se confunden entre sí. Pero mientras que el combustible gelificado es un fenómeno natural causado solo por el frío, la glicerina es resultado de reacción 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 petro-diésel. Las normativas exigen la eliminación de prácticamente todos estos materiales, pero incluso a niveles muy bajos, pueden inmovilizar una flota. Mientras la glicerina permanece caliente y líquida, por lo general no causa problemas inmediatos. Sin embargo, a bajas temperaturas, la glicerina adquiere un estado ceroso sólido. Esta se decanta al fondo de los tanques, queda atrapada en los filtros de combustible y forma depósitos corrosivos y pegajosos en el motor. 

Consecuencias de los sólidos blandos

Los sólidos cerosos blandos inhabilitan rápidamente los filtros, independientemente de la antigüedad de un filtro. ¿Dónde se forman estos sólidos? Si el combustible se entrega frío, el proveedor puede bombear sólidos al tanque. Si el combustible se enfría en el tanque a granel, entonces los sólidos pueden caer en ese punto. Si su combustible diésel no se enfría hasta que ya está en el tanque de combustible, entonces allí es donde puede solidificarse. 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 dramático. 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 del cartucho del filtro. Aquí puede ver imágenes de medios filtrantes de celulosa de eficiencia media bajo un microscopio electrónico de barrido.