Acaba de llegar el informe de análisis de aceite, que muestra un TBN de 4.2 mg KOH/g. Hace apenas 300 horas, el valor inicial era de 9.5 mg KOH/g. Algo está consumiendo la reserva alcalina del aceite más rápido de lo debido, y es necesario averiguar el motivo antes de que el valor llegue a cero.
El TBN (Índice de Base Total) mide la capacidad del aceite para neutralizar los ácidos que se forman durante la combustión y el funcionamiento. Cuando el TBN disminuye demasiado, los ácidos atacan los cojinetes, las paredes de los cilindros y otras superficies críticas del motor. Esto produce un desgaste corrosivo que genera costosas reparaciones.
Neutralización de ácidos procedentes de la combustión
Tu motor genera ácido cada vez que quema combustible. Esta es la principal razón por la que disminuye el TBN.
El gasóleo contiene azufre, a veces en grandes cantidades. Cuando las temperaturas de combustión alcanzan los 1,000 °C o más, ese azufre se convierte en dióxido de azufre, que luego se combina con la humedad para formar ácido sulfúrico.
Las temperaturas de combustión superiores a 1,200 °C fuerzan la combinación del nitrógeno y el oxígeno del aire, creando óxidos de nitrógeno (NOx). Estos compuestos reaccionan con el vapor de agua en el cárter para producir ácido nítrico. Los sistemas EGR (recirculación de gases de escape) recirculan estos gases hacia la admisión, lo que aumenta la exposición a los NOx y acelera el consumo de nitrógeno total del motor (TBN).
Oxidación del aceite y degradación térmica
La oxidación del aceite genera compuestos ácidos que atacan las reservas alcalinas desde una perspectiva distinta a la de los ácidos de combustión. Cuando las moléculas de aceite reaccionan con el oxígeno a altas temperaturas, forman ácidos orgánicos, lodos y barniz. Los aditivos TBN también deben neutralizar estos ácidos.
La temperatura provoca que la oxidación sea exponencial, no lineal. Las pruebas industriales a 150 °C demuestran que el agotamiento del TBN se acelera drásticamente en comparación con el funcionamiento a 100 °C. Por cada aumento de 10 °C en la temperatura de funcionamiento por encima de 100 °C, la tasa de oxidación del aceite prácticamente se duplica.
Contaminación del agua
El agua entra en el sistema de lubricación por condensación, fugas de refrigerante o ambientes húmedos. Una vez dentro, reacciona con los compuestos de azufre y nitrógeno, acelerando la formación de ácido. Cuanto más tiempo permanezca el agua en contacto con el aceite, mayor será el consumo de TBN.
Dilución de combustible en el cárter
El combustible entra en el cárter a través de segmentos de pistón desgastados, juntas de inyectores defectuosas o por combustión incompleta durante arranques en frío. Una dilución del diésel superior al 2-3% genera múltiples problemas, y la disminución del TBN es uno que no se puede ignorar.
La dilución acelera la formación de ácidos. El combustible contiene azufre y otros compuestos que se oxidan dentro del cárter, creando ácidos adicionales que consumen las reservas alcalinas. Cuanto mayor sea la cantidad de combustible en el aceite, mayor será la cantidad de ácidos que se generen.
Contaminación por gases de combustión y fugas de gases
Los gases de combustión que escapan a través de los segmentos del pistón crean una cascada de problemas que afectan gravemente al TBN.
El efecto de fuga de gases fuerza la entrada de gases de combustión calientes al cárter. Estos gases contienen dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, combustible parcialmente quemado y vapor de agua. Todos estos compuestos reaccionan con el aceite para formar ácidos.
Agotamiento del aditivo bajo cargas elevadas del motor
El funcionamiento continuo a alta carga aumenta las temperaturas de combustión, lo que incrementa la formación de ácido. Al operar el equipo al 80-100% de su capacidad nominal durante períodos prolongados, se generan más subproductos de combustión por hora que al alternar entre cargas ligeras y moderadas.
¿Qué condiciones operativas aceleran la disminución del TBN?
Determinadas condiciones operativas crean el escenario perfecto para el agotamiento del nitrógeno total. Esto es lo que acelera el proceso:
1. Uso de combustibles con alto contenido de azufre
El combustible con un contenido de azufre superior a 15 partes por millón produce significativamente más ácido sulfúrico durante la combustión. Algunos combustibles industriales y marinos contienen entre 500 y 2,700 ppm de azufre. Estos combustibles pueden agotar el nitrógeno básico total (TBN) de 5 a 10 veces más rápido que el diésel de ultra bajo azufre (ULSD), con menos de 15 ppm.
2. Temperaturas de funcionamiento elevadas
Las temperaturas del aceite superiores a 100 °C aceleran la oxidación exponencialmente. Los equipos que funcionan de forma constante a una temperatura del aceite de 120-140 °C consumen el TBN aproximadamente el doble de rápido que los equipos idénticos que funcionan a 90-100 °C. Las temperaturas superiores a 150 °C pueden provocar un colapso catastrófico del TBN en cuestión de horas.
3. Mal estado del motor o del equipo
El desgaste de los segmentos del pistón aumenta la fuga de compresión entre un 50 % y un 300 %. Las fugas en las juntas de culata provocan la contaminación del refrigerante. Las juntas de los inyectores defectuosas causan la dilución del combustible. Cada problema mecánico contribuye a una disminución más rápida del TBN (índice de nitruro de carburación). Los equipos en mal estado pueden consumir TBN de 2 a 4 veces más rápido que los equipos bien mantenidos.
4. Intervalos de cambio de aceite prolongados
Si se prolonga la vida útil del aceite más allá de su límite recomendado, la oxidación, la contaminación y la formación de ácidos tendrán más tiempo para actuar. El agotamiento del TBN no es lineal: se acelera con el tiempo. Extender un intervalo de cambio de aceite de 500 horas a 750 horas no aumenta su vida útil en un 50%. Es posible que solo se consiga entre un 20 % y un 30 % más de tiempo antes de que el TBN alcance niveles críticos.
5. Ciclos de trabajo severos y cargas pesadas
El funcionamiento intermitente con arranques en frío frecuentes genera mayor condensación y combustión incompleta. El funcionamiento continuo a alta carga produce más ácidos de combustión y temperaturas más elevadas. Ambos extremos reducen el TBN más rápidamente que el funcionamiento constante a carga moderada. Los equipos de servicio pesado suelen necesitar aceite con un TBN inicial entre un 20 % y un 30 % superior para alcanzar los mismos intervalos de cambio de aceite que los equipos de servicio ligero.
6. Entornos operativos contaminados
Las condiciones de polvo o humedad aceleran el agotamiento del nitrógeno total disuelto (NTD) mediante diversos mecanismos. El polvo provoca desgaste abrasivo que aumenta la permeabilidad al aire. La humedad introduce vapor de agua que acelera la formación de ácido. Los entornos mineros, de construcción y marinos costeros pueden incrementar las tasas de agotamiento del NTD entre un 50 % y un 100 % en comparación con las instalaciones industriales limpias y con clima controlado.
