Octubre 2013
Introducción a los Refrigerantes de Carga Pesada Los primeros refrigerantes fueron hechos con ingredientes domésticos. Pero, tal como los motores de carga pesada han evolucionado – también lo han hecho los refrigerantes. Autor: Colin Dilley, Ph.D, Centro de Tecnología de Prestone Command ®
Introducción En los albores de la industria de carga pesada, cuando los motores con refrigeración líquida se comenzaban a desarrollar y la calefacción fue introducida para permitir la conducción en invierno, encontrar el refrigerante adecuado podía ser fácil, solo requería darse un paseo por la despensa. En esa época, en general desde 1910 hasta cerca de 1925, se experimentó con diferentes compuestos como refrigerantes, algunos de ellos eran ingredientes comunes en la cocina, como azúcar, miel y melaza. Con el pasar de los años, los refrigerantes se convirtieron en un componente crucial en la operación de vehículos industriales, debido a que, cuando funcionan adecuadamente, cumplen cuatro funciones claves: • Suministran una transferencia de calor para controlar las temperaturas críticas del metal. • Incrementan el índice de enfriamiento para ayudar a prevenir fallas por sobrecalentamiento y rebosamiento por ebullición. • Suministran protección anticongelante para prevenir el congelamiento del motor y fallas de arranque a temperaturas bajas. • Suministran inhibición de corrosión efectiva a los metales en el sistema de enfriamiento dentro de un amplio rango de temperaturas y condiciones operativas.
Si el refrigerante es incapaz de satisfacer estos requerimientos, las emisiones, el ahorro de combustible, la potencia y durabilidad de los componentes del motor de carga pesada se pueden ver comprometidos. Después de mucho ensayo y error, se determinó que el alcohol etílico (sí, ese líquido incoloro que le da a la cerveza, vino y demás bebidas espirituosas la intensidad) poseía las propiedades “anticongelantes” adecuadas para ser usado como refrigerante de motor durante las temperaturas invernales. Sin embargo, existían ciertos inconvenientes al usar el alcohol etílico como refrigerante durante las altas temperaturas del verano. Primero, es altamente inflamable, lo que genera sobrecalentamiento y numerosos riesgos de seguridad para el conductor y sus pasajeros. Además, el alcohol etílico tendía a rebosar por ebullición, lo que generaba sobrecalentamiento y corrosión en el sistema de enfriamiento y producía un olor desagradable. El mayor inconveniente era que, a pesar de que funcionaba bien en invierno, tenía que drenarse y ser reemplazado por agua durante el verano. Este cambio estacional repetitivo entre alcohol etílico y agua podía llegar a un punto en donde el conductor desconocía cuanta protección anticongelante recibía su vehículo.
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La era moderna de los anticongelantes/refrigerantes para todo el año/todas las estaciones comenzó en 1927, cuando Prestone® desarrolló y lanzó en el mercado un nuevo líquido para el sistema de enfriamiento, elaborado a partir de etilenglicol, un compuesto orgánico líquido que es inodoro, incoloro y viscoso. Conocido como “Siempre Listo”, el nuevo anticongelante/refrigerante resistente de Prestone, al ser diluido en agua no bullía o se quemaba en verano, ni se congelaba en invierno, era comparativamente inodoro y no necesitaba ser reemplazado en cada estación. Esto le dio varias ventajas competitivas en relación a los refrigerantes con base de alcohol etílico/agua que se usaban en aquel momento. En la actualidad, el etilenglicol, junto al propilenglicol, compuesto orgánico viscoso similar, menos tóxico, con menos olor y color, se mantienen como los componentes principales de los anticongelantes/refrigerantes. En los últimos años se han generado numerosas tecnologías de inhibidores para estas fórmulas que han entrado al mercado al mismo tiempo que los fabricantes de motores de carga pesada han refinado las capacidades de sus productos. Este documento representa una introducción al mundo de los anticongelantes/refrigerantes para vehículos de carga pesada y provee al lector los elementos a tomar en cuenta para elegir el adecuado para las características específicas del motor de su vehículo de carga pesada, su uso y/o sistema de enfriamiento.
El Reto La mayoría no se da cuenta que el anticongelante puro se congela a una temperatura más alta y transfiere menos calor desde el motor que la solución 50% anticongelante/agua. Es por ello que se recomienda que el anticongelante se mezcle con agua en una proporción de 50% cada uno. Si la concentración es de menos de 30% de anticongelante, pueden ocurrir los siguientes problemas: temperaturas extremas, sobrecalentamiento con rebosamiento por ebullición; congelamiento que puede ocasionar fracturas en la cabeza o el bloque; corrosión en los componentes del sistema de enfriamiento e incremento de la incidencia de picaduras en la camisa. Por otro lado, los sistemas de enfriamiento con concentraciones de anticongelante que exceden 70% puede experimentar temperaturas extremas, formación de escarcha en el refrigerante, transferencia de calor deficiente que puede generar sobrecalentamiento, precipitación de los aditivos, fugas en la bomba de agua, corrosión del sistema de enfriamiento y desgaste de los componentes del sistema. Debido a que ambos líquidos son incoloros, los fabricantes añaden tintura a la solución y así el usuario puede diferenciarlo de los demás líquidos del sistema, haciendo más expedito el reconocimiento de cualquier fuga de refrigerante en el motor de carga pesada. Tradicionalmente, el color verde es el más común para los anticongelantes/refrigerantes. El creciente número de fórmulas de refrigerantes disponibles ha forzado a los fabricantes a usar diferentes colores para los distintos tipos de refrigerante. El Consejo de Tecnología y Mantenimiento (TMC) de la Asociación Americana de Camiones (ATA), en sus “Prácticas Recomendadas RP 351”, propone ciertas normas para la estandarización de los anticongelantes/refrigerantes, según el tipo de fórmula:
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Tipo de Anticongelante/ Refrigerante
Especificación de TMC
Código de Color Sugerido
TMC AConvencional Bajo en Silicato
RP 302A
Verde (PMS #374-376)
TMC BFormulado por completo con Etilenglicol
RP 329
Morado/Rosa (PMS #235-241)
TMC CFormulado por completo con Propilenglicol
RP330
Azul (PMS #297-301)
TMC DTecnología de Ácidos Orgánicos (OAT)
Por Especificaciones de los Fabricantes *
Rojo (PMS #190-193)
*Los
refrigerantes OAT están definidos para satisfacer una o más de las siguientes especificaciones de los fabricantes: • International – Clase 8, B-1, Tipo III • Detroit Diesel 7SE298 9804 • Caterp illar EC-1 • Mack 014 GS 17009 *Estas
especificaciones de los fabricantes son requerimientos basados en el rendimiento de los refrigerantes originales.
Las Prácticas Recomendadas (RP) del TMC son lineamientos y no regulaciones estrictas, lo que significa que los fabricantes pueden elegir el color que mejor les convenga, por ello el color del anticongelante/refrigerante no debe ser usado como indicador fehaciente. Los anticongelantes/refrigerantes originales de color verde son llamados convencionales bajos en silicato. Pero, el nombre técnico para este tipo de refrigerante y su paquete inhibidor es Tecnología de Ácido Inorgánico (IAT). Al principio, no existía un anticongelante/refrigerante específico para carga pesada. El usuario comenzaba con un producto bajo en silicato, diseñado para autos y camiones de carga ligera. Este producto requería ser diluido en agua, luego debía “pre-cargar” una cantidad de aditivos suplementarios (SCA) para que pudiera proteger la camisa del motor de carga pesada contra la destructiva corrosión por picadura. En teoría, luego de la precarga, se debía seguir un protocolo de mantenimiento regular, en el que los dueños de flotas tenían que hacer pruebas para determinar la concentración de los SCA y luego ajustar la dosis de SCA (por ejemplo DCA-2 o DCA-4) requerida para alcanzar al nivel recomendado. Otra opción para mantener un adecuado nivel de SCA era el uso de un filtro enroscable con la dosis/tipo adecuado de químicos SCA. En muchos casos, los sistemas de enfriamiento reciben una sobredosis de SCA, lo que genera inestabilidad en la fórmula del refrigerante y conlleva a disminución del aditivo, corrosión y formación del infame “limo verde”.
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El anticongelante/refrigerante está diseñado para proteger muchos de los componentes del motor, además de proveer la protección esencial de refrigeración y anti-congelamiento. Los refrigerantes de Vida Extendida para Carga Pesada de Prestone Command® proveen una extraordinaria protección contra la corrosión por cavitación en la camisa húmeda y otras superficies metálicas en el motor.
Hoy en día, la mayoría de los anticongelantes/refrigerantes “convencionales bajos en silicatos” en el mercado están formulados por completo con SCA pre-cargados para proteger el sistema de enfriamiento de los motores de carga pesada contra la corrosión, cavitación, picaduras en el revestimiento, congelación y rebosamiento por ebullición. Estos refrigerantes tienen como base la Tecnología de Intervalo de Servicio Extendido y no requieren la adición de SCA hasta el primer intervalo de mantenimiento, a 40.000 kilómetros o siguiendo las especificaciones del fabricante del motor. Una segunda fórmula de anticongelantes/refrigerantes es conocida como Tecnología Híbrida de Ácidos Orgánicos (HOAT), una combinación de algunos inhibidores usados en los inorgánicos IAT y refrigerantes orgánicos OAT. Esta tecnología tiene como base un nitrito bajo en silicato y, tal como los refrigerantes IAT, se recomienda añadir SCA durante el primer intervalo de mantenimiento, a los 40.000 kilómetros o según las especificaciones del fabricante del motor (ver RP-365). Es común encontrar a los refrigerantes HOAT teñidos con tintura color amarilla o anaranjada. No son compatibles ni con los refrigerantes NOAT ni con los OAT y no deben ser mezclados entre sí. Una tercera tecnología de anticongelante/refrigerante usada en carga pesada es conocida como Refrigerante de Vida Extendida, porque es un anticongelante/refrigerante que no requiere un suplemento, al que se le conoce como extensor, antes de los 483.000 km. o 6.000 horas de servicio del motor para poder alcanzar su vida útil de 966.000 km. o 12.000 horas de servicio del motor. Estos anticongelantes/refrigerantes usan ácidos orgánicos (tecnología de ácidos orgánicos), nitrito y/o molibdeno como parte del paquete inhibidor, por lo que se les conoce como anticongelantes/refrigerantes con Tecnología de Ácidos Orgánicos y Nitrito (NOAT). Otra tecnología de anticongelante/refrigerante es la de Ácidos Orgánicos simples (OAT). Este es un refrigerante OAT que no incluye nitrito. Estos refrigerantes proveen 966.000 kilómetros o 12.000 horas de vida útil del motor. Pero su rendimiento puede
verse reducido drásticamente si se contamina con refrigerantes que contengan nitrito. A pesar de que el TMC recomienda colores determinados para refrigerantes específicos, los fabricantes no están obligados a acatar esas recomendaciones. Por lo tanto, es imprescindible que el comprador del refrigerante reconozca la fórmula y/o fabricante de su preferencia. No puede depender solamente del empaque para poder determinar cuál es el contenido del mismo, ya que algunos fabricantes pueden colocar tapas rojas a un refrigerante de color morado, o tapas moradas a un contenedor con refrigerante de color verde, lo cual puede llevar a la falsa conclusión que se trata de un refrigerante de vida extendida color rojo y uno de fórmula completa color morado. Como sucede en la mayoría de las transacciones de compra “que el comprador tenga cuidado”. Además de la protección del motor contra sobrecalentamiento, otro requerimiento clave para los anticongelantes/refrigerantes es prevenir la degradación del sistema de enfriamiento. Para tal fin, dado que el glicol y el agua son naturalmente corrosivos, los fabricantes de refrigerantes añaden diferentes sales y compuestos orgánicos e inorgánicos para evitar que los componentes del sistema de enfriamiento se corroan. Estos aditivos son conocidos como inhibidores de corrosión y los más comunes son: • Silicatos/Silicona – provee protección para los componentes de aluminio en el sistema de enfriamiento del vehículo. • Triazoles/Tiazoles – protegen componentes de cobre y latón. • Molibdato de Sodio – protege los metales ferrosos, hierro fundido y acero contra la corrosión. • Nitrato – protege a los componentes de aluminio de las picaduras y grietas. • Nitrito – previene picaduras en los componentes de hierro fundido en los motores de carga pesada. • Ácidos Orgánicos – se usan como reemplazo de otros inhibidores, tales como silicatos/siliconas, nitritos, nitratos, fosfatos, aminas y boratos. • Antiespumante – se añade al refrigerante para minimizar la espuma cuando este es mezclado con agua.
Debido a que los aditivos en los refrigerantes convencionales (IAT) y lo híbridos de ácidos orgánicos (HOAT) son consumidos cuando el vehículo está operativo, deben ser reforzados con aditivos suplementarios (SCA) para mantener efectiva la protección anti corrosión. Por otro lado, los refrigerantes OAT y NOAT no requieren SCA. Cabe destacar que el paquete de inhibidores no determina el nivel de protección contra congelamiento o rebosamiento por ebullición del refrigerante; el inhibidor es responsable solo de la protección contra la corrosión.
La Solución Como pionero de los anticongelantes/refrigerantes modernos, Prestone mantiene su compromiso de proveer los mejores fluidos para el sistema de enfriamiento en el mercado de vehículos de carga pesada. Prestone es la única marca nacional que fabrica todos sus productos en sus plantas ubicadas en Estados Unidos. Su Centro de Tecnología de avanzada, localizado en Estados Unidos, trabaja de cerca con los principales fabricantes de motores para crear fórmulas de anticongelantes/refrigerantes que sean las mejores en su clase no solo en la actualidad, sino a futuro.
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El producto pionero más reciente de Prestone en el mercado de anticongelantes/refrigerantes es su nueva línea de refrigerantes Prestone Command® para vehículos de carga pesada, dentro y fuera de las carreteras, usados en construcción, minería, industria petrolera y gasífera y agricultura. Diseñados para proveer una protección confiable tanto para el sistema de enfriamiento como para el motor en las condiciones más retadoras, desde el calor sofocante del Valle de la Muerte hasta el frío entumecedor de la autopista Alcan en Alaska, Prestone Command® está disponible en dos fórmulas: • SCA Pre-Cargado de Intervalo de Servicio Extendido para Carga Pesada (ESI) – este anticongelante/refrigerante color morado es una mezcla de etilenglicol y un paquete inhibidor especialmente formulado para carga pesada. Es compatible con cualquier refrigerante convencional para carga pesada y con todas las tecnologías de filtro, además de eliminar la precarga inicial de SCA en vehículos nuevos y sistemas de recarga. También está disponible en fórmula 50/50 para llenado fácil. • Vida Extendida para Vehículos de Servicio Pesado (ELC) – este anticongelante/refrigerante patentado de color rojo es una mezcla de etilenglicol y un paquete inhibidor OAT especialmente formulado, que es libre de silicato, fosfato y borato, diseñado para sistemas de enfriamiento de carga pesada. Está formulado para tener una vida útil de 966.000 kilómetros o 12.000 horas, cuando se le añade un extensor a los 483.000 kilómetros o 6.000 horas. Es compatible con otros productos ELC así como con refrigerantes convencionales, aunque sus beneficios de vida extendida se ven reducidos bajo esas condiciones. También está disponible en fórmula 50/50 para llenado fácil. Ambas fórmulas, Prestone Command® de Vida Extendida y SCA Pre-Cargado de Intervalo de Servicio Extendido satisfacen y exceden los requerimientos de desempeño de las especificaciones industriales que incluyen, pero no están limitadas a, ASTM D-6210, ASTM D-3306 y TMC RP-329, así como los requerimientos de numerosos OEM, tal como Cummins, Navistar, Detroit Diesel y Mack.
Conclusión Los anticongelantes/refrigerantes son el líquido vital del sistema de enfriamiento de los vehículos de carga pesada. Además es el comodín que ejecuta muchas tareas específicas durante la operación del vehículo. Por lo tanto es imprescindible que el conductor o dueño de flota esté atento sobre el tipo de refrigerante que usa su motor y cómo debe ser mantenido. Este hecho ha cobrado mayor importancia con el desarrollo de los distintos tipos de motores y fórmulas de refrigerantes. Al mantener un Centro de Tecnología en EEUU y trabajar con los fabricantes de motores, Prestone marca la pauta en el desarrollo de refrigerantes, como lo ha hecho por más de 85 años, y se refleja en su más reciente lanzamiento, los anticongelantes/refrigerantes Prestone Command® para vehículos de carga pesada.
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Información sobre el Autor: Colin Dilley, Ph.D, es el Director de Tecnología de Prestone Products Corporation. Puedes comunicarte con Colin a través del (203) 731-8110 o vía Colin.Dilley@Prestone.com . Prestone Products Corporation fabrica y comercializa Prestone® Anticongelante/Refrigerante y sus productos asociados. Por más de 85 años Prestone ha sido proveedor de productos de alta calidad, incluyendo una de las marcas líderes de anticongelante/refrigerante. La división de carga pesada de la compañía está localizada en Lake Forest, IL y recientemente lanzó su marca de productos Prestone Command®, diseñados específicamente para los usos más exigentes de carga pesada dentro y fuera de las carreteras. Para mayor información, visita www.prestonecommand.com
Mantenimiento Enfriamiento
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El Consejo de Tecnología y Mantenimiento (TMC) de la Asociación Americana de Camiones – cuya meta es mejorar los equipos de transporte, su mantenimiento y la gestión del mantenimiento – es un recurso valioso para operadores de vehículos y camiones de carga pesada. Por 30 años el TMC ha elaborado su Manual de Prácticas Recomendadas, que contiene más de 250 Prácticas Recomendadas (RP), incluida la RP 313C dedicada al Mantenimiento del Sistema de Enfriamiento. De un breve resumen de la RP 313C, existen tres aspectos básicos a recordar en lo que se refiere a mantenimiento del sistema de enfriamiento de vehículos de carga pesada: • Usar un anticongelante/refrigerante que satisfaga los estándares industriales y requerimientos de rendimiento. • Mantener un nivel adecuado de aditivos y restablecer los niveles de refrigerante en los intervalos de servicio regulares. • Revisar el refrigerante con regularidad para determinar niveles adecuados de aditivos y protección anticongelante. Siendo más específicos, existen ciertas propiedades químicas, físicas y de rendimiento de los refrigerantes de motor que deben ser revisadas periódicamente para asegurar que cumplan los requerimientos específicos del sistema de enfriamiento. Una variedad de pruebas de laboratorio y de campo han sido desarrolladas para ayudar a asegurar que el refrigerante previene la corrosión de los componentes metálicos y no representa ningún peligro para otros materiales en el sistema. Los refrigerantes modernos han sido formulados para satisfacer los requerimientos de rendimiento para la vida útil del motor. Pero, en condiciones retadoras o de carga pesada, realizar el mantenimiento adecuado del sistema de enfriamiento y sus fluidos mantendrá al vehículo de carga pesada operando a su máximo nivel de eficiencia y confiabilidad durante su vida útil. Esto incluye escoger un refrigerante que esté completamente formulado para ser usado en vehículos de carga pesada que son accionados por motores diesel. Para información adicional sobre el mantenimiento adecuado de los vehículos de carga pesada, otras dos organizaciones, ASTM International y SAE International, se han comprometido a desarrollar regulaciones de mantenimiento especiales para vehículos de carga pesada.