Envía por correo este artículo 
Anlisis de aditivos e
inhibidores de corrosin en anticongelantes dentro del DMQ
Analysis of additives
and corrosion inhibitors in
antifreeze within DMQ
Anlise de aditivos e inibidores de corroso em anticongelantes dentro do DMQ
Denny Javier Guanuche-Larco I deguanuchela@uide.edu.ec https://orcid.org/0000-0001-7376-0105
Correspondencia: deguanuchela@uide.edu.ec
Ciencias de la Ingeniera
Artculo de investigacin
*Recibido: 25 de junio de 2021 *Aceptado: 20 de julio 2021 *
Publicado: 09 septiembre de 2021
I.
Ingeniero en Mecnica Automotriz, Magster en Sistemas Automotrices,
Docente Investigador, Coordinador Vinculacin Escuela Ingeniera Automotriz,
Universidad Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.
II.
Ingeniero Mecnico Especialidad Mecnica Automotriz, Magster en
Sistemas Automotrices, Docente investigador, Coordinador de Investigacin
Escuela Ingeniera Automotriz, Universidad Internacional del Ecuador, Quito,
Ecuador.
III.
Estudiante de la Escuela Ingeniera Automotriz, Universidad
Internacional del Ecuador, Quito, Ecuador.
IV.
Estudiante de la Escuela de Ingeniera Mecnica Automotriz, Universidad Internacional
del Ecuador, Quito, Ecuador.
Resumen
A
nivel nacional se ofertan diferentes tipos de lquidos refrigerantes para motor
y muchos de los usuarios nicamente se fijan en el costo y cantidad, ms no en
las propiedades fsico-qumicas de lo cual se componen estos fluidos. Para
determinar qu refrigerantes son los ms utilizados en concesionarios y
talleres automotrices dentro del Distrito Metropolitano de Quito, se estructur
y realiz una encuesta analtica descriptiva. Se plante un mtodo inductivo
deductivo, en el que se analiz las variables propuestas en los ensayos de
laboratorio, cumpliendo normativas y procesos estandarizados garantizando los
valores obtenidos de las muestras analizadas, describiendo las caractersticas
cuantitativas de los fluidos seleccionados dentro del DMQ. En los resultados
obtenidos de los 3 fluidos de anlisis, se observ que una de las tres muestras
(probeta A) no contiene glicol; otro factor importante dentro del sistema de
refrigeracin es la disminucin y prevencin del fenmeno de cavitacin el cual
depende de manera significativa de la concentracin de molibdatos en la
composicin del lquido, observando que la muestra D tiene una diferencia
favorable equivalente al 30% respecto las muestras B y C; Se observa que los
diferentes aditivos anticorrosivos no tienen diferencias significativas en las
pruebas de laboratorio, pero lo que llama la atencin es que el refrigerante A
tiene caractersticas muy bsicas respectos al resto de muestras, lo que
provocara inconvenientes a corto plazo al sistema de refrigeracin.
Palabras clave:
Anticongelante; aditivo; anlisis; corrosin; motor.
Abstract
At
the national level, different types of motor cooling liquids are offered and many of the users
only focus on the cost
and quantity, but not on the
physical-chemical properties
of which these fluids are composed. To determine which refrigerants are the most used in auto dealerships and workshops within the Metropolitan
District of Quito, a descriptive
analytical survey was structured and conducted. An inductive
deductive method was proposed, in which the variables proposed in the laboratory tests were analyzed, complying with regulations and standardized processes, guaranteeing the values obtained
from the analyzed samples, describing the quantitative characteristics of the fluids selected
within the MDQ. In the results obtained
from the 3 analysis fluids, it was observed
that one of the three samples
(test tube A) does not contain glycol;
Another important factor within the refrigeration
system is the reduction and prevention of the cavitation phenomenon, which depends significantly
on the concentration
of molybdates in the composition of the liquid, observing that sample D has a favorable difference equivalent to 30% with respect
to the samples.
B and C; It is observed that the
different anticorrosive additives do not have significant differences in laboratory tests, but what
is striking is that coolant
A has very basic characteristics with respect to the
rest of the samples, which would cause short-term inconveniences to the cooling system.
Keywords:
Antifreeze; additive; analysis; corrosin; engine.
Resumo
A
nvel nacional, so oferecidos diferentes tipos de refrigerantes para motores e
muitos dos utilizadores apenas olham
para o custo e quantidade,
mas no para as propriedades
fsico-qumicas de que estes fluidos so compostos. A fim de determinar que refrigerantes so
os mais utilizados nos concessionrios
e oficinas de automveis no Distrito Metropolitano de
Quito, foi estruturado e
realizado um levantamento
analtico descritivo. Foi
utilizado um mtodo dedutivo
indutivo, no qual as variveis propostas nos testes laboratoriais foram analisadas, cumprindo os regulamentos e processos
normalizados, garantindo os valores obtidos das amostras analisadas, descrevendo as
caractersticas quantitativas dos fluidos
seleccionados dentro do DMQ. Nos resultados obtidos
dos 3 fluidos de anlise, observou-se que uma das trs amostras (amostra A) no contm glicol; outro factor
importante dentro do sistema de arrefecimento a reduo e preveno do fenmeno
de cavitao que depende significativamente da concentrao de molibdatos na composio do lquido, observando-se
que a amostra D tem uma diferena favorvel
equivalente a 30% em relao
s amostras B e C; Observa-se que os diferentes
aditivos anticorroso no tm diferenas significativas nos
testes de laboratrio, mas
o que notvel que o refrigerante A tem caractersticas muito bsicas
em comparao com o resto das amostras, o que causaria inconvenientes a curto prazo
ao sistema de arrefecimento.
Palavras-chave:
Anticongelante; aditivo; anlise; corroso;
motor.
Introduccin
Realizar
un anlisis en el cual se pueda medir el estatus actual de lquidos
refrigerantes se centra, en base al aumento de daos del motor por
sobrecalentamiento y problemas de corrosin en cuanto al sistema de
enfriamiento en vehculos de la ltima dcada. Teniendo como punto de
referencia el momento de su adquisicin; es decir, para la compra de estos
aditamentos, la decisin es tomada, en gran parte, con base en caractersticas
como la cantidad y el costo, mas no en la calidad del lquido refrigerante de
motor representada por medio de su disipacin trmica y cuidado del sistema de
refrigeracin. Por lo tanto, el presente artculo plantea puntos relevantes a
analizar: la capacidad de disminucin del punto de fusin, as como la
solidificacin; en otros trminos, el porcentaje de etilenglicol. Se llevarn a
cabo anlisis en laboratorios muy especficos para constatar porcentajes y
niveles de: Glicol, Silicatos, Fosfatos, molibdatos, Nitritos, Potencial
Hidrgeno (PH) y la conductividad del lquido.
El
estudio est centrado, en gran parte, en los paquetes anticorrosivos, pues a
pesar de ser un tema sustancial, muy pocas veces es tomado en consideracin por
los fabricantes o por los potenciales compradores del mismo. Cabe destacar que
se ha prestado menos importancia a los inhibidores de corrosin: encargados de
mantener en condiciones ptimas de operacin a todos los componentes del
sistema de refrigeracin. Al mismo tiempo, es vital puntualizar que, dentro del
proceso de composicin de los lquidos refrigerantes, existen materias primas
caducas y muy econmicas que se usan como base para la composicin de un
paquete anticorrosivo, mismas que pueden afectar la salud humana y el medio
ambiente.
Al
hacer nfasis en la prevencin de daos dentro del sistema de refrigeracin y
conjuntamente del motor de combustin interna, este estudio hace un anlisis
comparativo en cuatro muestras distintas de lquidos refrigerantes para motor
(A, B, C, D), pues estas muestras son las ms utilizadas por mecnicas y
concesionarios dentro del DMQ.
Los
puntos analizados en sus componentes y niveles de concentracin de los mismos
fueron: Glicol, silicatos, fosfatos, Nitritos, potencial de hidrogeno y
conductividad. A partir de los resultados obtenidos en los laboratorios, se
puede comprobar la veracidad de las especificaciones de la ficha tcnica
adjunta en los envases de los productos analizados.
El
lquido refrigerante del vehculo es un compuesto qumico a base de
etilenglicol que tiene la capacidad de regular la temperatura y ofrece un
amplio rango trmico que va desde los -30 C hasta
los 140 C aproximadamente. De modo que su presencia
en el circuito interno del motor asegura que este trabaje a una temperatura
estable y ptima para su funcionamiento; i.e., en torno a los 90 C.
Es
evidente que en el pas existen estudios previos en torno a lquidos
refrigerantes para motor tales como: El artculo de las 5 claves para un
escogimiento adecuado (Ec, 2020) y el anlisis del
desempeo de varios tipos de refrigerantes utilizados en los motores de
combustin interna ciclo otto, y su incidencia en la
eficiencia del motor de un vehculo liviano (Pinos, 2016) ; no obstante, no existe un estudio que base
su anlisis exclusivamente a las tecnologas de paquetes anticorrosivos
utilizado en los refrigerantes ms comercializados dentro del DMQ.
Fundamento terico
La
funcin principal del lquido refrigerante yace en la absorcin calrica del
motor para evitar peligrosos sobrecalentamientos. Adems, al tolerar
temperaturas muy bajas, el lquido refrigerante no permite que las piezas se
congelen en invierno, lo cual causara graves inconvenientes mecnicos. Tambin
acta como lubricante: limpia y protege del xido a las piezas del sistema de
refrigeracin gracias a sus propiedades anticorrosivas. (Ec,
2020)
Al
abordar los motores trmicos de combustin interna, es crucial hacer hincapi
en el principio de su funcionamiento. Se dedujo que, dentro de la cmara de
combustin, precisamente en el tiempo de expansin, los componentes del motor
pueden alcanzar temperaturas sorprendentes que oscilan entre 2.000 C y 2.500 C. Las vlvulas,
especialmente las de escape, pueden llegar a los 800 C,
y los cilindros pueden alcanzar temperaturas entre los 180 C
a 220 C. En funcin de esta referencia trmica, el
motor funcionara a una temperatura ideal que ronda los 90 C.
Por lo tanto, con respecto al lquido refrigerante y el sistema de
refrigeracin del motor, la disipacin de calor que debe generar para lograr un
correcto funcionamiento es bastante amplia (Mundo, 2019).
Un
axioma indica que cuando la temperatura supera los 100 C,
el agua empieza a evaporarse. Al mismo tiempo, este excesivo aumento de
temperatura produce dilatacin; esto quiere decir que aumenta la presin al
punto de levantar la tapa del radiador y derramar el agua contenida. En la
actualidad, los parmetros en los motores son ms exigentes y fcilmente
superan esa temperatura; por lo que, el agua, ya no es una alternativa
confiable como refrigerante, adems, por sus caractersticas, este elemento
tiende a ser un excelente conductor de electricidad, que combinado con la
cantidad de metales que componen el motor, genera un fenmeno denominado
corriente galvnica.
Estas
corrientes galvnicas son las causantes de producir porosidades en los cilindros
y bloque motor, adems de causar severas oxidaciones en todo el sistema de
refrigeracin que desemboca en daos irreversibles y muy significativos (San
Miguel, 2016).
Otro
de los problemas comunes dentro del sistema de refrigeracin, por uso de lquidos
refrigerantes con paquetes anticorrosivos deficientes, ocurre cuando la turbina
de la bomba de agua es atacada por la corrosin hasta desgastar los labes.
Adems, puede producir la perforacin del cuerpo completo, generando prdidas.
Se
puede mencionar el grave problema de corrosin que tiene lugar en la culata y
junta que sella los cilindros de la cmara de agua del circuito, lo que conduce
a una falla de estanquidad y origina una fuga de compresin de los cilindros al
sistema de refrigeracin. Esta sobrepresin que se forma en el sistema
refrigerante conlleva a otros daos significativos tales como:
sobrecalentamiento, perforacin de mangueras y roturas de radiador (Todeshi, 2019).
He
all la importancia de utilizar un lquido refrigerante de buena calidad, apto
para la exigencia que demanda un motor, con la intencin de evitar daos
irreversibles. Es por esto que, para la eleccin de un lquido refrigerante
adecuado, se debe tomar en cuenta dos aspectos. En primer lugar, el porcentaje
de Glicol que determina la efectividad para disipar calor, como se describe en
la tabla 1. En segundo lugar, la calidad y tecnologa del paquete anticorrosivo
son vitales puesto que estos aseguran una prolongada vida til tanto de
componentes del sistema de refrigeracin cuanto del motor.
Tabla 1: Punto de ebullicin etilenglicol
|
Concentracin (%) glicol |
Punto de ebullicin (C) |
|
5 |
101 |
|
30 |
104 |
|
50 |
107 |
Fuente: Qualco, Ecuador.
El
etilen glicol es un lquido cuyo punto de ebullicin
es de 197,60 C. El punto de fusin es de -13 C, se produce a travs de la hidrlisis y es un lquido
inodoro, incoloro de sabor dulce, que es miscible con disolventes polares;
entre los ms utilizados: agua, alcoholes, teres de glicol y acetona. Es muy
poco soluble con disolventes no polares como el: benceno, tolueno, dicloroetano y cloroformo. Adems, se aplican colorantes
para diferenciarlo de los dems compuestos, es altamente txico, no se
recomienda su mala manipulacin o ingesta, ya que puede ocasionar problemas graves
como coma y deceso.
El
glicol es el principal compuesto del lquido refrigerante: su funcin es
absorber el calor del motor y disiparlo a travs del radiador; de esta manera,
mantiene la flexibilidad de las mangueras y las juntas, y eleva el punto de
ebullicin del refrigerante. La proporcin de la mezcla agua/anticongelante
debe situarse entre 60:40 y 50:50. Tiene la capacidad de evitar la
solidificacin del lquido debido a su baja temperatura de fusin (Hella, 2020).
El
Potencial Hidrgeno (PH) es aquel encargado de medir la acidez o basicidad de
una solucin, en este caso, del lquido refrigerante de motor. Este debe
oscilar a 8, pero se debe tener en cuenta que con el tiempo el refrigerante
pierde propiedades y aumenta su nivel de acidez. Cuando el PH es menor a 7, la
corrosin generalmente empieza a propagarse en las camisas de cilindros, bloque
motor y culata. Por otro parte, un valor muy alto de potencial hidrgeno puede
ser igual de custico que un PH bajo; pues este puede daar sellos y componentes
fabricados de materiales blandos (Martnez D., 2019).
La
conductividad de un lquido refrigerante para motor se mide en S / cm, y es
muy importante que esta puede generar corrientes galvnicas; es decir, conectar
mediante un electrolito, en este caso, corriente a distintos tipos de metales.
Estos se unen elctricamente entre s y generan zonas con diferente potencial
elctrico (nodos y ctodos) que producen corrosin y desgaste.
En
un refrigerante de buena calidad su conductividad, tericamente, debera ser
baja, al tener en cuenta la cantidad de aditivos; sin embargo, en algunos casos
no ocurre lo descrito. Se agregan nodos de sacrificio para compensar al metal
ms sensible y evitar la corrosin (Dolf, 2017).
Paquete
anticorrosivo de lquido refrigerante
El
paquete anticorrosivo es el responsable de cuidar todas las superficies
metlicas y no metlicas del sistema; provee proteccin anticorrosiva y evita
la formacin de depsitos. La dificultad tcnica de contar con un paquete
efectivo recae en que se debe tener varios compuestos qumicos trabajando de
forma sinrgica para cuidar superficies de distintos metales al mismo tiempo (Qualco, 2020).
Los
refrigerantes pueden estar compuestos de elementos qumicos variopintos,
mezclados con tintes y qumicos amargos para la distincin visual de las
diversas marcas existentes en el mercado, y para evitar la ingesta accidental
de los mismos. No obstante, los componentes importantes en los refrigerantes
para motor son los llamados inhibidores.
El
mayor ingrediente, en porcentaje, de un lquido refrigerante es el agua en su
estado puro (desionizada) en conjunto el Glicol; por
lo general, 50/50, mientras que, paradjicamente, los inhibidores ocupan
solamente entre un 3% y 8% de toda la solucin lo que significa que no reciben
el protagonismo que ameritan a pesar de constituir el compuesto principal para
la diferencia de calidad. Sin este paquete, el refrigerante perdera toda la
capacidad de mantener funcionando el motor de manera correcta (HDexpert, https://hdexpert.com/, 2020).
Tecnologas
del refrigerante
En
Estados Unidos, la tecnologa aplicada en el paquete anticorrosivo del lquido
refrigerante est normada y vara por su coloracin. Localmente, en Ecuador, no
existe una normativa que regule la calidad; sin embargo, parte de este estudio
busca que los talleres tomen una decisin acertada al momento de adquirir los
refrigerantes. La intencin acadmica de este documento no solamente apunta a
preservar el buen funcionamiento del sistema de refrigeracin y del motor; sino
que, es importante tambin concientizar, con base en los avances tecnolgicos,
que los nitritos son altamente cancergenos, y los fosfatos son potenciales
contaminantes del medio ambiente (Qualco, 2020).
Tecnologa
inorgnica (IAT)
Esta
es la primera tecnologa utilizada en los paquetes anticorrosivos de lquidos
refrigerantes e incorpora sales inorgnicas de bajo costo tales como: boratos,
nitratos y silicatos. Tambin protege metales como el cobre, la soldadura, el
latn, el acero, el hierro fundido y el aluminio. Al garantizar cierto
resguardo contra la cavitacin de camisas hmedas, esta tecnologa es
recomendada para motores de generaciones pasadas, dado que sus inhibidores se
agotan con rapidez y su durabilidad es limitada. Su coloracin generalmente es
verde amarillento como lo retrata la figura 1.
Tecnologa
Orgnica (OAT)
Esta
tecnologa utilizada para motores modernos (por lo general, a partir del ao
2000) tienen una mayor durabilidad frente a los IAT. Su base es de cidos
orgnicos neutralizados, y su componente principal es el carboxilo que brinda
una mayor proteccin a todo el sistema refrigerante, especialmente a los que
estn construidos con acero liguero o aluminio. Al mismo tiempo, se los mezcla
con nitritos y molibdeno para la proteccin de camisas hmedas, y no es
propenso a la cavitacin. Otro potencial beneficio es su baja toxicidad para la
salud humana y el medio ambiente; por el contrario, tiene un costo muy alto en
comparacin a un inorgnico.
Visualmente, por lo general, su coloracin es rosa, rojo, azul (GMB,
GMB, 2021).
Los
refrigerantes con tecnologa (G) aparecieron en 1994, con el G12, y evolucion
hasta el 2008, con el G13. Aunque existen tambin los G11, G12+, y G12++, no es
aconsejable mezclar los refrigerantes. La tabla 2 exhibe las variantes que
pueden ser mezcladas de manera acertada.
Tabla 2: Mezcla (G) OAT
|
|
G11 |
G12 |
G12+ |
G12++ |
G13 |
|
G11 |
SI |
NO |
* |
* |
* |
|
G12 |
NO |
SI |
* |
* |
* |
|
G12+ |
* |
* |
SI |
* |
* |
|
G12++ |
* |
* |
* |
SI |
SI |
|
G13 |
* |
* |
* |
SI |
SI |
Fuente: Actualidad Motor
Este
tipo de refrigerantes contienen tecnologas orgnicas y son particularmente
usados por algunas marcas automotrices, pues contienen propiedades de
proteccin especficas acordes a los requerimientos que un vehculo necesita
llevar. Usualmente, los refrigerantes del tipo OAT tienen su identificacin en
la etiqueta frontal del producto.
Tecnologas
hbridas (HOAT o SI-OAT)
Al
tratarse de tecnologas hbridas, su composicin es el resultado de la mezcla
de los OAT e IAT; esto es, inhibidores orgnicos e inorgnicos. Se basan en una
combinacin de sales inorgnicas presentes en refrigerantes tradicionales, y
algunos cidos orgnicos, totalmente neutralizados, que estn presentes en los
refrigerantes OAT (Villacon, 2017).
Esta
tecnologa promete la posibilidad de obtener un producto de calidad a un precio
accesible porque cuenta con excelentes caractersticas antioxidantes, pero, a
la vez, menos porcentaje de componentes dainos para la salud y el medio
ambiente. Existen distintos tipos de refrigerantes hbridos, los ms
comerciales son HOAT o SI-OAT (son hbridos compuestos por silicatos y cidos
orgnicos), y P-OAT (son hbridos fosfatados).
Con
respecto a su coloracin, esta vara en torno a su composicin; no obstante,
entre los colores ms comunes destacan: turquesa, rosa, azul y prpura. (Villacon, 2017).
Tipos
de corrosin en el sistema de refrigeracin del motor CI
Hay
dos modos diferentes por los que la corrosin puede hacer fallar el sistema de
refrigeracin. El primero es el desgaste corrosivo que debilita el metal lo
suficiente para producir fallas mecnicas, tales como perforaciones y fugas del
refrigerante. El segundo es la formacin de bloqueos en el paso del lquido a
causa de partculas y pedazos de metal corrodo. Esto conduce a la reduccin
del flujo de lquido y al sobrecalentamiento del motor (Fieldson,
sf).
Otra
consideracin sobre la corrosin en motores de combustin interna es su
relacin con el flujo de calor. El metal que est cediendo calor tiene una tasa
de corrosin ms alta que el metal que lo est absorbiendo; el mayor ejemplo de
metal que cede calor es el bloque de cilindros cuando transfiere su calor al
lquido refrigerante. Existe un cierto nmero de diferentes metales que se
encuentran presentes en los sistemas de refrigeracin de los automotores; los
ms comunes son el acero, el hierro, el cobre, el bronce, el aluminio y la soldadura
de estao. En trminos generales, la corrosin se previene por medio de la
formacin de un revestimiento protector estable en las superficies metlicas.
Esta pelcula se forma por productos de la misma corrosin, como cuando el
aluminio se expone al aire, o por la absorcin de algn otro qumico como los
silicatos (Fieldson, s.f.).
Inhibidores
de corrosin analizados
Como
ya se mencion en los prrafos previos, los refrigerantes (OAT) tienen como
principales componentes de corrosin a los cidos monocarboxilicos,
caracterizados por ser solubles en solventes como el alcohol, benceno,
etctera. Los cidos carboxlicos hierven a temperaturas ms altas que los
alcoholes lo que le otorga un agregado superior para funcionar de forma
magnfica en refrigerantes para motor (Murry, 2015).
El
fosfato es el inhibidor ms comn y tambin el ms discutido, visto que es muy
conocido como inhibidor en los metales ferrosos. Los fabricantes americanos de
autos han incrustado el fosfato en los refrigerantes por ser un elemento
altamente efectivo contra la cavitacin. Los fabricantes europeos, por su
parte, especifican refrigerantes sin fosfatos porque tienen propensin a
precipitar en aguas duras. Tambin tienen un efecto negativo en la tasa de
corrosin del aluminio. Los efectos benficos tienen su pico en concentraciones
de 3 g/l y bajan a ms bajas y ms altas concentraciones. Las concentraciones
tpicas van de 0 a 8 g/l (Fieldson).
El
nitrito es un cido que mejora la proteccin anticorrosiva del hierro y ayuda
levemente a reducir la cavitacin. Es muy comn encontrarlo en refrigerantes
para vehculos antiguos. El nitrito y el aluminio no son una buena combinacin
pues corroe a este ltimo. Cabe mencionar que, a pesar de que el refrigerante
contenga otros aditivos para proteger el aluminio, al repelerse esta corrosin
en presencia de nitritos, si no presenta ningn tipo de proteccin adicional,
el nitrito puede oxidar todo el aluminio del motor. En la actualidad, la gran
mayora de fabricantes utiliza ms componentes de aluminio y es muy importante
verificar la cantidad de nitritos en lquido refrigerante, sobre todo si se lo
usa en motores modernos (GMB, 2021).
El
molibdato es un aditivo ampliamente benfico que previene la corrosin de
muchos metales, y acta en sinergia con fosfatos y silicatos para prevenir la
corrosin. El molibdato tambin parece prevenir la cavitacin; se lo selecciona
usualmente para tener esta funcin en refrigerantes sin fosfatos. Sus
concentraciones tpicas son de 2 a 3 g/l (Fieldson).
El
benzoato y el nitrito son parte de la frmula para inhibir la corrosin del
British Standards Institute
(BSI). El benzoato es ms comn en las frmulas europeas que en las americanas.
Aunque, Vukasovich y Sullivan encontraron que no es
efectivo protegiendo el hierro a concentraciones ms bajas que 5% (que es una
concentracin desmesuradamente alta). Por otro lado, parece que no ofrece
proteccin al acero y a la soldadura en concentraciones ms bajas. Una
concentracin tpica es 5 g/l (Fieldson).
Por
ltimo, el silicato probablemente constituya la mejor opcin a favor del
aluminio. El problema con los silicatos es que no son indefinidamente estables
en una solucin. Otros aditivos pueden usarse de cierto modo para estabilizar a
los silicatos. 2 g/l es una concentracin efectiva (Clavijo Gonzlez, 2017).
Materiales y mtodos
Metodologa
Para
el presente documento acadmico, la toma de muestras se desarroll con la
compra de 1 galn de lquido refrigerante para motor, de cada una de las marcas
seleccionadas y se colocaron en envases membretados de 1000 ml. Este es un
mtodo que pretende recopilar informacin cuantificable para ser utilizada en
el anlisis estadstico de la muestra y, por consiguiente, describir las
caractersticas del fenmeno en cuestin.
A
partir de esta metodologa, el presente estudio propone realizar una
comparativa de calidad con base en la ficha tcnica del producto, y los
resultados de anlisis en laboratorio ponderados en 2 segmentos: concesionarios
y talleres automotrices convencionales. Por lo tanto, se analiza de manera
numrica y estadstica los resultados arrojados, y se demuestra las diferencias
que existen entre las distintas variables.
Para
el anlisis de silicatos, la EPN colocar una cantidad de las muestras en
crisoles de porcelana y las pesar; a continuacin, se pone en una mufla hasta
650 C para obtener cenizas, estas se disgregan con varios cidos, se afora y
se determina el contenido de silicio en las muestras. Por absorcin atmica se
realizan los clculos respectivos.
El
anlisis de nitritos SGS se lo realizar mediante la cromatografa de iones (IC),
siendo este un mtodo cualitativo o cuantitativo que establece iones comunes en
una escala de concentracin en miligramos por litro a una baja concentracin en
partes por milln (ppm). Este procedimiento engloba el anlisis qumico de los
lquidos refrigerantes para motores, con lo que se determina los nitritos y
nitratos del mismo.
El
anlisis de fosfatos se realizar mediante la espectrofotometra de absorcin
ultravioleta visible, comprendida entre los 160nm y 780nm por cada molcula,
que causa la excitacin de un electrn. Los electrones de enlace de molculas
absorben radiacin, de esta forma los picos de absorcin se pueden
correlacionar con diferentes tipos de enlaces disponibles en el compuesto. Por
este motivo, la espectrofotometra ultravioleta visible puede determinar grupos
funcionales presentes en una molcula, en este caso determinar el porcentaje
de fosfatos.
Materiales
y equipos seleccionados
Para
determinar qu refrigerantes son los ms utilizados en concesionarios y
talleres convencionales dentro del DMQ, se estructur y realiz una encuesta,
misma que arroj porcentajes en cuanto a marcas empleadas, y el nivel de de importancia que los usuarios de otorgan a la ficha
tcnica adherida en los envases de los refrigerantes para motor.
Resultados
de las encuestas realizadas en el DMQ
Se
realizaron un total de 50 encuestas en talleres automotrices convencionales.
Estas fueron tomadas de acuerdo a la cantidad de talleres por sector, tal como
explicita la tabla 3. Adems de considerar las caractersticas buscadas en los
mismos, y determinar muestras exactas para el presente estudio, se comprob que
los concesionarios utilizan, en su gran mayora, una marca propia de lquido
refrigerante para motor; aunque, en las encuestas, se pudo evidenciar que
existen 2 marcas muy usadas en los dos segmentos.
Tabla 3: Nmero de encuestados por sector
|
Sector |
Nmero
de encuestados |
|
SUR |
12 |
|
NORTE |
11 |
|
CUMBAYA |
15 |
|
VALLE |
12 |
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
En
cuanto a los refrigerantes ms utilizados en los concesionarios, se pudo
conocer que en gran mayora utilizan marcas propias. Como complemento
investigativo para este segmento, se indag en torno a las marcas de autos ms
vendidas en la ciudad de Quito y, con esos datos, seleccionar los refrigerantes
ms utilizados.
Normativas
Se
utiliz como base para la comparativa de vigencia en cuanto a la tecnologa y
calidad implementada en los refrigerantes analizados las siguientes normativas:
ASTM D-1384-87, ASTM D3306, ASTM D1985, GM 1825M, GM 1899M, SAE J1034,SAE J814,
SAE J1941, FORD ESE-M97B44-A, CHRYSLER MS-7170, TCM of ATA RP-302 A/B.
Para
mayor evidencia acadmica, se recurri a laboratorios certificados con la
capacidad de realizar los anlisis solicitados; de esta manera se logr
contactar a SGS Laboratorios Ecuador, Laboratorio Lasa, y Laboratorio de la
Escuela Politcnica Nacional. En estos lugares se realizaron un total de siete
anlisis de los siguientes compuestos: Glicol, Silicatos, Fosfatos, molibdatos,
Nitritos, Potencial Hidrgeno (PH) y la conductividad del lquido
refrigerante. Se utilizaron un total de
4 lquidos refrigerantes para motor como se observa en la tabla 4. En las marcas A, B, C, al ser estos los ms
utilizados dentro del DMQ.
Tabla 4: Distincin de refrigerantes.
|
Refrigerante
A |
Freezetone
Products Inc. |
|
Refrigerante
B |
Prestone
US. |
|
Refrigerante
C |
ACDelco
Autopartes. |
|
Refrigerante
D |
Valvoline-Zerex. |
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021).
Los
laboratorios emplearon diversos equipos y mtodos de anlisis para determinar
los parmetros solicitados para el presente estudio acadmico; de los cuales,
se puede destacar lo siguiente:
SGS
Ecuador utiliz un refractmetro Glicol de Etileno HI96831, este es un
dispositivo porttil resistente e impermeable al agua que utiliza la medicin
del ndice de refraccin para determinar el volumen y el punto de congelacin
de refrigerantes basados en glicol de etileno o anticongelante (Inc & Hanna Instrumentos).
SGS
Ecuador tambin utiliz un medidor de Potencial Hidrogeno PCE-PHD, este cuenta
con certificacin de calibracin ISO-17025, y sirve para el control en el agua
del valor de pH, oxgeno, salinidad, conductividad, por lo que resulta
apropiado para la medicin de la temperatura. Una calibracin a 3 puntos, as
como una compensacin de temperatura automtica garantizan una gran precisin
al momento de medir temperaturas volubles (Instrumentos).
Lasa-Laboratorio
utiliz un espectrofotmetro UV/VIS 1603, que permitir la determinacin
cuantitativa de compuestos absorbentes de radiacin electromagntica en
solucin para longitudes de onda comprendidas entre 200 y 1100nm. Este
instrumento es adecuado para la caracterizacin y anlisis de aguas (DQO,
color, hierro, sulfatos, lignina disuelta, etc.); as como la identificacin y
determinacin de aditivos no celulsicos en el papel, almidn, resinas, entre
otros (Vivero Rocero).
Por
su parte, el laboratorio de la Escuela Politcnica Nacional utiliz un
espectrmetro de absorcin atmica, marca PerkinElmer,
modelo Analyst 300, este equipo ofrece un alto
rendimiento en todas las aplicaciones (Criollo, 2021).
Para
el respectivo anlisis, botellas membretadas con la marca, en recipientes de
1000 ml, fueron entregados a cada uno de estos laboratorios qumicos.
Resultados y discusin
Un
hecho inquietante, encontrado por medio de las encuestas, es que de cada 10
personas 9 exhiben muy poco inters en el datasheet o
ficha tcnica del lquido refrigerante. Cuando bsicamente debera ser puesto a
consideracin, pues mediante este desmenuce tcnico se pueden conocer las
caractersticas principales del producto y valorar si es conveniente para un
determinado automvil de acuerdo a los componentes internos de su motor y
sistema de refrigeracin.
No
se puede pasar por alto una caracterstica intrnseca en cuanto a la eleccin
de un refrigerante por sobre otro; esto es, el costo. Esta caracterstica est
en el grfico 2. Los costos de los refrigerantes son variados y en el mercado
se pueden encontrar refrigerantes de muy bajo costo sin grandes caractersticas
en cuanto a disipacin de calor y proteccin contra fenmenos como la
cavitacin, pero que cuentan con paquetes anticorrosivos aceptables. Tambin
existen en el mercado lquidos refrigerantes de un costo ms elevado que son
eficientes en cuanto a proteccin de temperatura, corrosin y fenmenos que
podran producirse dentro del sistema de refrigeracin; ya que son sometidos a
pruebas ms rigurosas como las normativas ASTM D3306, SAE J1034, J1941, SAE
J814, J1941.
Grfico 2: Costos de refrigerantes analizados
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
Las
muestras enviadas a los laboratorios fueron analizadas con xito y, de esta
manera, se pudieron identificar varios detalles que no concuerdan con los datos
explicitados en las fichas tcnicas de los refrigerantes.
Grfico 3: Porcentajes de glicol
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
En
cuanto al resultado del anlisis relacionado al porcentaje de Glicol (Grfico
3), se evidencia que los refrigerantes B, C y D tienen un 51% de glicol tal y
como se describe en la ficha tcnica de cada producto. Por lo tanto, tienen la capacidad de disipar
el calor de manera eficiente, adems de evitar la cavitacin, punto de fusin,
mantiene mangueras y sellos flexibles como se mencion anteriormente.
Por
su parte, el lquido refrigerante A no contiene Glicol, lo que lo convierte en
un lquido refrigerante con menor capacidad de disipacin de calor. Al mismo
tiempo, tiende a evaporarse por su baja capacidad de soportar temperaturas
mayores a los 100 C y, debido a esto, podra
congelarse a temperaturas menores de los -5 C. Cabe
recalcar que la hoja tcnica del producto indica, de manera resaltada, que no
contiene Glicol.
Grfico 4: Valores de Ph.
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
Los
resultados de potencial hidrogeno (Ph),
esquematizados en el grfico 4, son favorables para los refrigerantes C
(8.96), B (8.72), y D (8.31); visto que estn dentro de los parmetros
mencionados en su hoja tcnica por la normativa ASTM D 1287 donde menciona que
los valores ideales de un lquido refrigerante de alta calidad deben estar
entre 8 y 8.9 (ASTM, 2021).
El
refrigerante A tiene un Ph de 10.45 que es menos
cido en comparacin con los otros refrigerantes analizados. La misma normativa
ASTM D 1287 menciona que el nmero de Ph muy elevado
es igual de daino que un Ph menor a 7, pues este
ataca a materiales ms blandos como el aluminio. Los datos mencionados en la
ficha tcnica del refrigerante A concuerdan con el nivel Ph
encontrado.
Grfico 5: Conductividad de los refrigerantes
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
Los
resultados del anlisis de conductividad elctrica, mostrados en el grfico 5,
reflejaron que el refrigerante A tiene (2400S / cm) de conductividad, siendo
menos conductor que los refrigerantes D (2990S / cm), C (2595S / cm) o B
(2536S / cm). En las fichas tcnicas de los productos no se menciona la
conductividad, ya que es un factor poco confiable para determinar la calidad
del paquete anticorrosivo; por lo cual, los refrigerantes con mayor cantidad de
aditivos tendrn un mayor ndice de conductividad. Sin embargo, tienen mayor
proteccin a la corrosin debido a la cantidad de inhibidores presentes.
Grfico 6: Molibdatos en refrigerantes
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
El
laboratorio SGS proporcion la posibilidad de analizar los molibdatos
existentes en los refrigerantes, explicitados en el grfico 6. Como resultados,
se confirm la presencia de este inhibidor en 3 de las 4 marcas analizadas. Los
porcentajes exactos fueron: refrigerante D (600 ppm), en su hoja tcnica
especfica la normativa ASTM D 2809 que es un mtodo estndar para
caractersticas de cavitacin y corrosin. Refrigerante B (150 ppm) y
refrigerante C (150 ppm); por consiguiente, estas marcas manejan tecnologas de
corrosin vigentes. Es muy importante mencionar que el molibdato es un
excelente inhibidor de la corrosin, y tambin ofrece una excepcional
proteccin contra la cavitacin de la camisa hmeda cuando se utilizan en
aplicaciones disel de servicio pesado, pues es capaz de actuar en conjunto con
el nitrito, silicatos, fosfatos para inhibir a otros metales. Es curioso el
haberlo encontrado puesto que este elemento tiene un costo elevado (HDexpert).
Grfico 7: Nitritos en refrigerantes
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
Los
resultados del anlisis de nitritos, graficados en el grfico 7, indican que el
nico refrigerante que contiene este inhibidor es el A en una cantidad de 3200
ppm. Los nitritos son muy buenos inhibidores de corrosin para metales como el
hierro. Estos eran ampliamente utilizados en refrigerantes para motores
antiguos o disel, pero es una tecnologa caduca porque corroe el block y la
culata, en el caso de ser de metales ms blandos como el aluminio. En este caso
la marca A debera especificar en su hoja tcnica la presencia de nitritos,
porque estos son perjudiciales para sistemas de refrigeracin de motores
modernos.
Grfico 8: Silicatos en refrigerantes
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
Los
resultados obtenidos en el anlisis de silicatos, se encuentran descritos en el
grfico 8. Los refrigerantes nos mostraron datos interesantes y los porcentajes
exactos fueron los siguientes: refrigerante C (66.7 mg/kg), refrigerante D (51
mg/kg), refrigerante A (46.3 mg/kg), y refrigerante B (40.4 mg/kg). Las fichas
tcnicas de los refrigerantes D y C hacen mucho nfasis en cuanto a estar
libres de silicatos; mientras que el anlisis indica que estos cuentan con los
porcentajes ms altos de este inhibidor que brinda excelente proteccin al
aluminio de la corrosin. No obstante, se debe mencionar que los silicatos
tienden a corroer las juntas o empaques de la bomba agua y culata. Los
refrigerantes A y B no mencionan la presencia de silicatos en sus datos
tcnicos.
Grfico 9: Fosfatos en refrigerantes
Fuente: Cedeo y Yanouch
(2021)
Los
resultados obtenidos del anlisis de fosfatos, grfico 9, indican que ninguno
de los 4 refrigerantes sometidos a esta prueba contiene fosfatos. Los
refrigerantes D y C s mencionan esto en sus respectivas fichas, pero los
refrigerantes A y B no especifican esta informacin que es muy importante para
identificar los vehculos en los cuales se puede usar de manera segura.
Los
refrigerantes que contienen cantidades altas de fosfatos son propensos a
desprenderse y formar escamas a largo plazo; los sistemas suelen obstruirse con
sarro, y limitan la eficiencia del sistema de refrigeracin.
Conclusiones
El enfoque general obtenido en el
estudio indica la importancia de hacer la eleccin correcta puesto que existe
poco conocimiento e inters por la calidad del lquido refrigerante. Al momento
de reemplazarlo, la gran mayora opta por la opcin ms econmica; sin embargo,
esta mala decisin tendr como consecuencia daos graves y, muchas veces,
irreversibles para el motor.
El presente estudio logr determinar
la cantidad de glicol en cada refrigerante analizado; de esta manera, se
demostr que los refrigerantes B, C, D tienen un 51%, lo que indica
caractersticas de calidad bastante buenas. En este mbito, el refrigerante A
carece de glicol lo que lo sita en otro segmento de calidad en funcin a su
costo en el mercado.
Se demostr, con base en el anlisis
de nitritos, que solo el refrigerante A contiene este compuesto anacrnico; sin
embargo, contina siendo muy efectivo para motores de generaciones pasadas.
Se comprob que todos los
refrigerantes analizados contienen silicatos y existen variables en cuanto a la
credibilidad de la informacin tcnica, tal es el caso de los refrigerantes D y
C que niegan la presencia de silicatos. Mientras en los anlisis de laboratorio
se encontraron porcentajes de 51 mg/kg y 66.7 mg/kg, respectivamente.
El anlisis de fosfatos estableci que
ninguno de los refrigerantes escudriados contiene este compuesto que causa
taponamiento severo y, al igual que los nitritos, constituye una tecnologa
obsoleta.
El estudio demuestra la diferencia del
estatus actual de lquidos refrigerantes para motor en base al costo y la
calidad. Se determin que los compuestos
ms importantes como el glicol, y la calidad del paquete anticorrosivo, pueden
alcanzar un mayor costo, pero, al mismo tiempo, son los encargados de prolongar
la vida til del motor.
Se estipul la importancia que tiene
la informacin tcnica de los refrigerantes, pues esta es sustancial al momento
de decantarse por una marca u otra, siempre teniendo en consideracin el tipo
de motor, sus caractersticas tcnicas y los materiales que componen el sistema
de refrigeracin y el interior del mismo.
Referencias
bibliogrficas
1.
360, E. (2009).
standards.globalspec.com. Recuperado de
https://standards.globalspec.com/std/3837972/astm-d1119-05-2009
2.
360, E. (2011).
standards.globalspec.com. Recuperado de
https://standards.globalspec.com/std/1574871/sae-j1034
3.
Alacant, U. d. (2018).
https://sstti.ua.es/. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://sstti.ua.es/es/instrumentacion-cientifica/unidad-de-rayos-x-de-monocristal-y-espectroscopias-vibracional-y-optica/espectroscopia-ultravioleta-visible.html
4.
ASTM. (2021).
https://www.metrohm.com/. Recuperado en agosto 5, 2021, de https://www.metrohm.com/es/applications/AN-T-201
5.
Clavijo Gonzalez, J. (2017). https://repository.uamerica.edu.
Recuperado el 20 de Julio de 2021, de
https://repository.uamerica.edu.co/bitstream/20.500.11839/6261/1/6042105-2017-1-IQ.pdf
6.
Criollo, E. (2021).
laboratorios escuela politcnica nacional. Recuperado el 21 de julio de 2021 de
file:///C:/Users/User/Downloads/Jorge%20Luis%20Yanouch%20ST-8200-signed%20FET%2029jul21.pdf
7.
D5827, C. d.-A. (2011).
http://tribologik.com/. Recuperado el 21 de julio de 2021 de http://tribologik.com/coolanttest.php?lang=es
8.
Decamino.firststop.
(2019). https://decamino.firststop.es/. Recuperado de
https://decamino.firststop.es/blog/como-y-cuando-cambiar-liquido-refrigerante
9.
Dolf,
G. (2017). /guillerdolf.com. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://guillerdolf.com/index_3.html
10.
Ec,
Q. (2020). https://www.qualco.com.ec/. Recuperado de
https://www.qualco.com.ec/post/refrigerante-las-5-claves-para-un-escogimiento-adecuado
11.
Excellence,
I. t. (n.d.). www.isotools.org. Recuperado de https://www.isotools.org/normas/calidad/iso-iec-17025/
12.
Fieldson,
G. (s.f.). lubtechnology. Recuperado el 20 de Julio
de 2021, de
https://lubtechnology.com/pdf/soluciones/Fluidos%20refrigerantes%20de%20Motores%20de%20Combustion%20Interna.pdf
13.
Fortaleza, B. R. (2018).
https://www.radiadores.com.pe/. Recuperado de
https://www.radiadores.com.pe/blog/la-importancia-de-comprar-un-buen-refrigerante-para-vehiculos/
14.
GMB, N. A. (2021).
Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://www.gmb.net/es/aditivos-de-refrigerante-comunes-y-como-pueden-danar-su-motor/
15.
GMB, N. A. (2021). GMB.
Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://www.gmb.net/es/refrigerante-inorganico-vs-organico-cual-es-la-diferencia/
16.
HDexpert.
(s.f.). Recuperado el 21 de julio de 2021, de https://hdexpert.com/wp-content/uploads/2020/03/Whitepaper_2_Sp.pdf
17.
HDexpert.
(2020). https://hdexpert.com/. Recuperado el 20 de Julio de 2021, de
https://hdexpert.com/wp-content/uploads/2020/03/Whitepaper_2_Sp.pdf
18.
Hella,
S. (2020). www.hella.com. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://www.hella.com/techworld/es/Informacion-Tecnica/Refrigeracion/Como-rellenar-refrigerante-2708/
19.
Inc,
H. I., & Hanna Instrumentos, I. (s.f.).
cdn.hannachile.com. Recuperado el 2 de agosto de 2021, de
https://cdn.hannachile.com/hannacdn/support/manual/2012/11/20140707094146-manual_hi--96831.pdf
20.
Instrumentos, P. (n.d.). www.pce-instruments.com. Recuperado el 2 de julio de
2021, de
https://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-medida/medidor/medidor-de-ph-pce-instruments-medidor-de-ph-pce-phd-1-ica-incl.-certificado-de-calibraci_n-iso-det_5956071.htm?_list=kat&_listpos=15
21.
INTERNATIONAL, A.
(2005). www.astm.org/. Recuperado de
https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D4985-05.htm
22.
International, S.
(1999). www.sae.org. Recuperado de https://www.sae.org/standards/content/j814_199911/
23.
International, S.
(2004). www.sae.org. Recuperado de
https://www.sae.org/standards/content/j1941_200408/
24.
Martnez, C. (n.d.). jimdofree. com. Recuperado
en agosto 4, 2021, de file:///C:/Users/User/Downloads/Investigaci%C3%B3n%20Descriptiva%20(2).pdf
25.
Martnez, D. (2019).
https://flash-cooling.com/. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://flash-cooling.com/es/ph-del-refrigerante/
26.
Mundo, M. (2019). El
lquido refrigerante del vehculo es un compuesto qumico a base de
etilenglicol que tiene la capacidad de regular la temperatura. Ofrece un amplio
rango trmico que va desde los menos 30C hasta los 140C aproximadamente, de
modo que su presencia en e. Mundo Motor, 1-15.
27.
Murry,
J. (2015). https://www.uaeh.edu.mx/. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa3/n8/m9.html
28.
Orozco, G. M. (n.d.). https://www.pruebaderuta.com/. Recuperado de
https://www.pruebaderuta.com/es-mas-recomendable-usar-refrigerante-o-agua.php
29.
Pinos, E. V. (2016).
http://repositorio.ute.edu.ec/. Recuperado de
http://repositorio.ute.edu.ec/bitstream/123456789/14092/1/65637_1.pdf
30.
Ptetexsa.
(n.d.). www.Pretexsa.com. Recuperado de http://www.pretexsa.com/pXoaA3MB.html#:~:text=DEX%2DCOOL%20es%20un%20tipo,el%20funcionamiento%20de%20su%20veh%C3%ADculo.
31.
Qualco.
(2020). https://www.qualco.com.ec/. Recuperado el 21 de Julio de 2021
32.
San Miguel, V. (2016).
autopista.es. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://www.autopista.es/preguntas-dudas/dudas-que-temperatura-puede-alcanzar-el-motor-de-un-coche_142793_102.html
33.
textoscientificos.
(n.d.). www.textoscientificos.com. Recuperado en
julio 2, 2021, de https://www.textoscientificos.com/quimica/etilenglicol
34.
Todeshi,
M. (2019, agosto 20). lubri-press.com. Recuperado el 21 de julio de 2021
35.
Villacon,
F. (2017). https://frenosvillacon.do/. Recuperado de
https://frenosvillacon.do/cuidando-tu-sistema-de-refrigeracion-que-refrigerante-debo-escoger-para-mi-auto-y-como-cambiarlo/
36.
Vivero Rocero, B. (n.d.). www.upc.edu. Recuperado el 21 de julio de 2021, de
https://www.upc.edu/sct/es/equip/624/espectrofotometre-uv-visible.html
2021 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn
los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/)
Enlaces de Referencia
- Por el momento, no existen enlaces de referencia
Polo del Conocimiento
Revista Científico-Académica Multidisciplinaria
ISSN: 2550-682X
Casa Editora del Polo
Manta - Ecuador
Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa, Manta - Manabí - Ecuador.
Código Postal: 130801
Teléfonos: 056051775/0991871420
Email: polodelconocimientorevista@gmail.com / director@polodelconocimiento.com
URL: https://www.polodelconocimiento.com/
