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Copyright of Shell Lubricants
APLICACIONES PARA ACEITES DE MOTOR DE SERVICIO PESADO: SHELL RIMULA
2010 1
Copyright of Shell Lubricants 2
PARA FUNDAMENTOS DE MOTOR VER MÓDULO INTRODUCCIÓN A MOTORES
Copyright of Shell Lubricants
0,9
0,612
0,25 0,1
0,02
3
6
9
12
15
~13
8.0
7.0
5.0
3.5
2.0
NOx, g/kWh
EMISIONES DIESEL SON AHORA 98% MAS LIMPIAS QUE EN 1990
3
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1988 2008 Euro V
CANTIDAD DE GASES NOCIVOS POR UNIDAD
2012 Euro VI
4
Copyright of Shell Lubricants
LA LEGISLACIÓN DE EMISIONES INDUCE EL DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS EN EL DISEÑO DE MOTORES
5
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0 1 2 3 4 5 6
US 2002/2004
EURO III (2000)
JAPAN 2005 EURO IV (2006) EURO V (2009)
US 2007 HD
NOx, g/kWh; ESC test
2010
EURO VI (2013)
(Approximate comparison due to different test cycles)
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Part
ícul
as (h
ollín
)
NOx
MENOS EMISIONES DEBIDO A NUEVAS TECNOLOGÍAS
TECNOLOGÍA DE MOTORES Sist. Inyección sofisticados. - common rail Tiempo de inyección Turbo geometría variable Cámara de combustión Control consumo de aceite
partículas
o NOx
Euro III
Euro IV Euro V
Euro VI
7
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NOx
Euro III
Euro IV Euro V
Euro VI
DPF
SCR
Remover pm con DPF o prevenirla por Presión de inyección extra alta
2. Optimizar motor con mínimo de pm
Reducción NOx con SCR (+AdBlue)
8
DOS APROXIMACIONES BÁSICAS PARA EURO IV+
1. Reducción NOx por medio de EGR Pa
rtíc
ulas
(hol
lín)
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Hollín en el aceite y corrosión!
Los gases de escape son escasos de oxígeno. El bajo contenido de O2 en el aire para la combustión hace que la misma se ralentice y reduzca los picos de temperatura
Resultado: Reducción NOx proveniente del motor
Los gases de escape contienen hollín y productos ácidos de la combustión - El incremento de niveles de hollín causa espesamiento del aceite y desgaste abrasivo - Los ácidos pueden causar corrosión
La formación de NOx es causada por los altos picos de temperatura durante el inicio de la combustión
EGR recicla una fracción del gas de escape al sistema
RECIRCULACIÓN DE GASES DE ESCAPE (EGR)
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DIESEL PARTICULATE FILTER (DPF)
10
El hollín debe ser quemado Regeneración con ayuda de NO2, la cual reduce picos de temperatura de ~600°C a ~250°C NO2 generado por oxidación catalítica
Filtros son bloqueados por la ceniza Oxicat sensible al S y P
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AdBlue (32,5% urea en agua) Nombre comercial
Catálisis muy efectiva para remover NOx de los gases del motor usando amoníaco
Amoníaco es un gas, agresivo y nocivo
La industria del transporte Europea a optado por el uso de soluciones de úrea como portadora del
amoníaco
REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA (SCR)
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Motor
Tanque Urea
Unidad Control
Catalizador SCR
Hidrólisis Catalítica convierte úrea en Amoníaco (NH3)
Catalizador por Oxidación previene fugas de amoníaco (NH3)
Gas escape
Inyector de Urea
N2 H2O
Catalizador Pre-oxidación convierte NOx y forma NO2
N2 H2O Amoníaco
NH3
NH3
NO
NO2
Urea NOx
EL SISTEMA DE REDUCCIÓN DE NOX (SCR)
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Unidad de control
Filtro Aire
Intercambiador
Medidor flujo aire
Nivel Urea
Turbo
Dosificador / Bomba
SCR
Inyector
ESQUEMA BÁSICO SISTEMA SCR
SCR descrito es relativamente poco afectado por azufre, fósforo y cenizas
Urea + CO2 NH3 H2O + N2
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DISPOSITIVOS DE TRATAMIENTO POSTERIOR: CUANDO USAR CUÁL?
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OEM Comments SCR EGR+DPF No SCR
DAF Ha desarrollado SCR y EGR
Iveco Ha desarrollado SCR, EGR y HCCI
International EGR. No SCR.
MAN SCR y EGR – Solo algunos modelos a 400 hp con EGR; DPF con compenentes metálicos
Mercedes-Benz SCR en todos los motores desde 10/05
RVI Desarrollos de Volvo
Scania SCR y EGR - EGR en motores de baja potencia; SCR en motores de alta potencia
Volvo Predominantemente SCR
Caterpillar No disponible en motores US 2010. propuesta plataforma de desarrollo c/International. Servicio medio???
-
Cummins SCR y EGR
DDC SCR y EGR
Mack SCR + DPF para US 2010
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EFICIENCIA REQUERIDA PARA CATÁLISIS CON SCR
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5
NOx after SCR Cat (g/kWh)
SCR
Cat e
ffici
ency
(%)
Euro VI
Euro IV & V 8 g/kWh NOx
Euro III 5 g/kWh NOx No EGR
Euro IV
Euro IV Cat eff. ~ 60%
Euro V
Euro V Cat eff. 75%
> 700.000 km durabilidad
HIGH pm !!
Engine out 3,5 g/kWh NOx
(10% EGR)
Engine out 2 g/kWh NOx (20% EGR)
Nox luego de Cat c/SCR (g/KWh
Efic
ienc
ia S
CR (%
)
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Nivel de control
Urea De calidad
Filtro Aire
Intercambiador
Válvula EGR
Regulador
Medidor flujo aire
Nivel
Turbo
Enfriador EGR
T Dosificador / Bomba
T T NOx NOx
P
OC DPF HC SCR OC
POSIBLE PLAN EURO VI
Inyector
Inyector combustible
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POSIBLES CONSECUENCIAS DE EURO VI El consumo de combustible será factor decisivo en una eventual decisión
Combinanado EGR, SCR y DPF
EGR para bajos niveles de NOx DPF con oxicat
Alta eficiencia catalítica de SCR Control riguroso de temperatura Oxicat (+post inyection)
NO2 a NO tasa 1:1 (salida motor ~1:9) Oxicat previo Alta conversión Urea Cat. Hidrolítica Riesgo fugas NH3 Oxicat posterior Control y registro Nox NOx sensores
El sistema puede ser sensiblea la química del combustible y el aceite
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Azufre: - desactiva oxidación catalítica - daña el catalizador SCR - Forma partículas de sulfatos que bloquean el DPF
Cenizas: - Bloqueo del DPF (partículas no puedens er regeneradas) - Daña sensores NOx (Mg)
Fósforo: - Daña catalizadores (oxicat & SCR) - Daña sensores NOx
Combustible Diesel hoy en día es virtualmente libre de de S, el enfoque ahora es en el aceite
LOS COMPONENTES DEL GAS DE ESCAPE PUEDEN AFECTAR LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO POSTERIOR
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Aceite Base Gp I, II, III PAO Ester
Dispersantes High MW, mono, mono-bis and bis Succinimides
Antioxidante Aminic Hindered phenol ZDTPs
Depresores pto fluidez Polymethacrylate
Anti espuma Silicone fluid
Mejorador VI Styrene-isoprene Olefin co-polymer polymethacrylate
Anti desgaste Primary, secondary and aryl ZDTPs
Detergentes Salicylates Sulphonates Phenates
Azufre
Azufre
Azufre
Azufre
Ceniza
Ceniza
Ceniza
Fósforo
Fósforo
TODAS LAS FORMULACIONES DE ACEITE DE MOTOR CONTIENEN SAPS
19
SAPS
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Ceniza: (Ca & Mg) - Detergentes (Zn & Mo) - Anti-desgaste & anti-oxidante Fósforo: - Anti-desgaste & anti-oxidante Azufre: - Detergentes - Anti-desgaste & anti-oxidante - También presente en aceites base minerales
SAPS CONTIENEN COMPONENTES QUE SON ESENCIALES PARA EL DESEMPEÑO DEL ACEITE DE MOTOR
20
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ACEA E6: Típicamente para motores Europeos. Limpieza Pistón Control desgaste Intervalos extendidos
API CJ-4 Desarrollado para motores americanos desde 2007 Protección mejorada contra hollín, desgaste y espesamiento aceite Estabilidad a oxidación y control de lodos mejoradas
ESPECIFICACIONES ACEITE MOTOR “LOW-SAPS” PARA PROTEGER LOS SISTEMAS DE EMISIÓN
21
ACEA E9: Típicamente para motores Europeos. Protección contra depósitos y lodos Control de hollín mejorado Control desgaste y oxidación
0
20
40
60
80
100
S. Ash Sulphur Phosphorus
ACEA E4* ACEA E7* ACEA E9/CJ-4 ACEA E6
% relative content
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ESPECIFICACIONES ACEA 2008
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Ensayos Motor Euro 4 & V Reemplaza motores Euro II Limpieza del Pistón Pulido de camisas Lodos en motor Desgaste tren de válvulas Consumo de aceite
Ensayo motor US07 con altas tasa EGR Control Hollín/ induce desgaste Desgaste Aros Desgaste tren de válvulas Lodos en motor Corrosión rodamientos Oxidación rodamientos
Requerimientos de oxidación mayores Límites TBN Límites químicos para cenizas sulfatadas, Fósforo, Azufre Ensayos para turbocargadores en desarrollo
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EMISIONES Y ACEITE: LA HISTORIA HASTA AHORA
Cada nueva legislación sobre emisiones ha resultado en un incremento en el estrés del aceite:
Mas hollín (por inyección retardada)
Mas ácidos de combustión (del EGR)
Temperaturas de aceite mayores (por enfriador del EGR y más potencia del motor)
Ejemplo: El reto del hollín
El hollín de la carga se ha incrementado 100% de 1994 a 2002
23
CI-4/E5Euro 3
2002
CES20077
EO-M PlusLong drain
1999API
CH-41998
API
CG-
41994
CI-4/E5Euro 3
2002
CI-4/E5Euro 3
2002
CES20077
EO-M PlusLong drain
1999
CES20077
EO-M PlusLong drain
1999API
CH-41998
API
CH-41998
API
CG-
41994
API
CG-
41994
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LAS TECNOLOGÍAS RECIENTES DE MOTORES HA INCREMENTADO EL ESTRÉS EN EL ACEITE – REQUIRIENDO LUBRICANTES DE ALTA CALIDAD
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Mayor contaminación por hollín – promueve desgaste y espesamiento del aceite
Mayores temperaturas – promueve la oxidación del aceite y espesamiento
Mayor contaminación por combustible y explosiones por gases – promueve el incremento de sub-productos ácidos y corrosión de rodamientos
El uso de un fluido hidráulico en el sistema de inyección de combustible – requiere una desaireación mayor y mayores propiedades anti-espuma.
Sumideros de aceite mas pequeños para reducir el peso – menos aceite para proteger el motor y mayor estrés de aceite
SE REQUIERE UN ACEITE FORTIFICADO Y BIEN BALANCEADO
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100% sintético
Semi sintético
Mineral Gr. I/II
100% sintético
Semi sintético
Monogrado Multigrado
Mineral Gr. I/II
Mineral
Mineral
Mineral
Mineral
Mineral
ARQUITECTURA DEL PORTFOLIO HDDEO
Mineral Gr. I/II
Tecnología convencional de aditivos Tecnología de aditivos LowSAPS
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100% sintético
Semi sinthetic
Mineral Gr. I/II
100% sintético
Semi sintético
Monogrado Multigrado
Mineral Gr. I/II
Mineral
Mineral
Mineral
Mineral
Mineral
NOMBRE: SIMPLE JERARQUÍA NUMÉRICA
Mineral Gr. I/II
Tecnología convencional de aditivos Tecnología de aditivos LowSAPS
Rimula R1
Rimula R2
Rimula R3
Rimula R4
Rimula R5
Rimula R6 Sufijos por valor añadido L por bajas emisiones (lowSAPS) M por Mantenimiento extendido E por Economía combustible
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EJEMPLO DE NOMBRE DE PRODUCTO
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RIMULA R6 LME R6 100% sintético L Bajas emisiones M Mantenimiento extendido E Economía combustible
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SHELL RIMULA R4 L (ACEA E9) RESISTENCIA A LA OXIDACIÓN MEJORADA
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Los aceites base del Grupo II mejoran la actividad de los componentes anti-oxidantes hasta un 30% Comparado con los aceites convencional ACEA E7 o E5 y API CI-4 o CH-4, Shell Rimula R4 L tiene más de 300% de incremento de la resistencia a la oxidación*
*Ensayo de oxidación estandar de la industria PDSC vs cinco competidores comerciales del mercado europeo 2006
…significa que el aceite resiste la degradación por calor y a la oxidación por mas tiempo y bajo las mas extremas condiciones que la generación previa de aceites
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SHELL RIMULA R4 L LIMPIEZA DEL MOTOR MEJORADA
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Dispersantes activos sin cenizas proporcionan limpieza excepcional y control de depósitos
Experiencias en carretera con motores Mercedes-Benz muestran prácticamente ausencia de lodos en tapas de balancines o sumidero
Puntuación estándar de 9.65/10 en métodos de medición de limpieza
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SHELL RIMULA R4 L
Los aceites de motor deben superar una serie de ensayos para evaluar su resistencia al desgaste: Motor Cummins ISM – ensayo de desgaste severo relacionado a la formación de hollín
Shell Rimula R4 L excede claramente los requerimientos referidos a desgaste, críticos en ajuste de inyectores de tornillo Menor desgaste en tren de válvulas, mayor eficiencia en la operación del motor y menos costos de mantenimiento Cummins ISM Passing Oil Rimula R4 L
Shell Rimula R4 L – Visibly lower wear
Valve bridge
Injector adjuster screw
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- En 7 de 7 ensayos de desgaste de la industria, Shell Rimula R4 L mostró control al desgaste mejorado en relación a los productos previos E7 / CI-4
Plus.
Engine test Fuel type Key parameter
% Improvement for
Rimla R4 L relative
to API CI-4 Plus
Cummins ISM 500ppm S dieselcrosshead
weight loss54
Mack T-12 15 ppm S diesel cylinder liner 29
Cummins ISB 15 ppm S diesel tappet wt loss 25
OM 441LA 400 ppm diesel Bore polish 88
GM6.5L 50ppm dieselRoller follower
pin wear 46
Sequence 3F gasoline cam wear 27
Sequence IVA gasoline cam wear 74
SHELL RIMULA R4 L PROTECCIÓN AL DESGASTE ACEA E9 WEAR
31
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Friction
Coefficient
Oil Film Thickness/Surface Roughness
Boundary
lubri
cati
on
Mix
ed l
ubri
cati
on
Elastohydrodynamic
lubrication
Hydrodynamic
lubrication
Valve Train
Piston Rings
Bearings
Bajo Desgaste
Alto desgaste
COMO TRABAJA UN LUBRICANTE? (CURVA STRIBECK)
32
Tren válvulas Aros Pistón
Coeficiente De Fricción
Lubricación Hidrodinámica
Lubricación Elastohidrodinámica
Rodamientos
Espesor capa lubricante/Rugosidad superficie
Lubr
icac
ión
límite
Lubr
icac
ión
Mix
ta
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FRICCIÓN EN MOTORES
33
HD diesel LD gasolina
La fricción interna del lubricante en motores HD está relacionada principalmente a la viscosidad. Poco efecto de los modificadores de fricción
Conjunto de pistón Tren de válvulas
rodamientos
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LIMITACIÓN DE LOS ACEITES DE BAJA VISCOSIDAD
34
Visc
osid
ad
Aceite Base VI = 100
Aceite Base VI = 140
IV típico aceite mineral ~100 IV típico aceite sintético ~140
Viscosidad crítica
Los modificadores de viscosidad en aceites minerales para motor tienden a cizallarse. La cizalla en multigrados minerales de baja viscosidad puede Reducirla por debajo de los límites críticos Los aceites sintéticos no muestran prácticamente , los aceites de baja viscosidad Se pueden usar sin riesgo. Pueden generar ahorros de combustible, como Shell Rimula R5 LE y R6 LME.
Cizalla
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SHELL RIMULA R6 LME 5W-30 ADITIVOS SIN CENIZAS ÚNICOS CONTRA EL DESGASTE
35
0
10
20
30
40
50
ACEA E6 Limit Low-SAPS 10W-40 Rimula R6 LME
0
50
100
150
Top Ring Wear Cylinder Liner Wear
Mercedes OM 602 A Engine Test
Mack T-12 Engine Test
ACEA E6 Limit
Rimula R 6 LME
Desgaste de levas en ensayos en motor OM 602 ,90% menos que los límites ACEA E6 .
Desgaste en aros y cilindros en ensayo Mack T-12 , 45% menos que los límites ACEA E6
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SHELL RIMULA R6 LME SISTEMA ÚNICO DE LIMPIEZA BAJO EN CENIZAS
36
OEM Intérvalo de cambio extendido:
Shell Rimula R6 LME 5W-30 excede especificación Mercedes-Benz OM 501 respecto a aceites de referencia de calidad en ~25% Excede el desempeño de aceites de
referencia de calidad de limpieza de pistón en MAN D 2876 en ~6%
…proporciona durabilidad mejorada y limpieza permitiendo aplicaciones de cambios extendidos
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SHELL RIMULA R6 LME DURABILIDAD DE FILTROS Y CATALIZADORES
37
Acumulación de
cenizas en un filtro de
escape
Cenizas extraidas de
los filtros de escape
Shell Rimula R6 LME additive technology
Conventional technology
0
20
40
60
80
100
S. Ash Sulphur Phosphorus
ACEA E4* ACEA E9/CJ-4 ACEA E6 Rimula R6 LME
•Niveles SAPS claramente por debajo de los niveles ACEA E6
– Bajo consumo de aceite resultado de muy baja volatilidad …extendiendo los intérvalos de limpieza de filtros más de un 50%
% relative content
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SHELL RIMULA R6 LME DURABILIDAD EXTENDIDA DEL DPF
38
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,00
0
120,00
0
140,00
0
160,00
0
180,00
0
200,00
0
220,00
0
240,00
0
260,00
0
280,00
0
100 mbar max. limit
2 x Rimula R6 LME:
+50% intérvalo de cambio
mas largo
2 x aceite convencional
Berlin, 12m bus ciudad, MB OM 906 Euro III
[mbar]
[km]
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SHELL RIMULA R6 LME ECONOMÍA DE COMBUSTIBLE
39
• Ensayos independientes reflejan un ahorro estadísticamente significativo de 1,1% para lowSAPS Rimula R6 LME.
–Evaluado como parte del programa “Innovative Clean Urban Transport” programa de la Universidad técnica de Graz, Austria*
–Shel Rimula R6 LME 5W-30 demonstró hasta 1.1% de ahorro de combustible vs un aceite tradicional alto en cenizas SAE 10W-40
–Ensayos en motores MAN D2066 & M-B OM501 Euro IV muestran1.4% economía combustible vs. Aceites de referencia 15W-40
* Ensayos en motor Scania DC 9 Euro 3 en ensayo ciclo ESC
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PRODUCTOS A RECOMENDAR
40
Tier Product Brand
Top Tier
Shell Rimula R6 LM/LME Tecnología con bases sintéticas ofrecen aditivos activos mejorados para ofrecer protección extra. Exclusiva tecnología “low-SAPS” controla el bloqueo y desactivación trampas de escape y catalizadores..
Shell Rimula R6 M/ME Activación de aditivos mejorada con el uso de bases sintéticas y aditivos multifuncionales. Ahorros por mantenimiento aprobado por OEM-intervalos de cambio extendido. Shell Rimula R6 ME: Optimiza ahorro de combustible y mantenimiento extendido sin comprometer su desempeño ni durabilidad.
Premium Shell Rimula R5 E Mejora actividad de los aditivos de alto rendimiento reforzado con bases sintéticas para control de ácidos y desgaste. Ahorro en consumo de combustible sin comprometer durabilidad a través del uso de modificadores de viscosidad duales.
Mainstream
Shell Rimula R4/R4 L Exclusiva combinación de aditivos de alta tecnología para mejorar el control de formación de depósitos y sucio. Resistencia a la degradación por calor y estrés mecánico en condiciones extremas. Shell Rimula R4 L – lbajas emisiones.
Shell Rimula R3+/R3 X Tecnología adaptada multicomponente para otorgar triple protección contra desgaste, depósitos y calor. Hasta 18 millones de km de desempeño demostrado en servicio real.Protección en servicio severo en aplicaciones dentro y fuera de carretera . Shell Rimula R3+ monogrado con extra protección.
Entry
Shell Rimula R2/R2 Extra Aditivos probados con dispersantes activos para mantener los motores limpios y eficientes. Hasta un 33% mayor control de ácidos y corrosión que aceites API CFs. Shell Rimula R2 Extra: Alto desempeño para turbocargadores
Shell Rimula R1 Aditivos de desempeño probado para combatir corrosión de desgaste del motor. Lubricación confiable, desempeño consistente, para uso en motores no turbocargados.
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COMO SELECCIONAR EL PRODUCTO SHELL RIMULA ADECUADO
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Motores Diesel servicio pesado
Shell Rimula R6 LM/LME
4 tiempos
2-tiempos (Detroit Diesel)
100% sintéticos Low SAPS
Lubricación confiable
Triple Protección
Tecnología única activa
Eficiencia combustible
Semi-sintético Shell Rimula R5 E
Shell Rimula R4 / R4 L
Shell Rimula R3 X
Shell Rimula R1/R2
Shell Rotella DD+
Shell Rimula R3 MV Minería
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