aceite para motores diesel
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la mejor selección de aceites para motores diesel.TRANSCRIPT
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ACEITES PARA MOTORES DISEL DE SERVICIO PESADO
Bogot, Marzo 8, 2012
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TEMAS DE LA SECCIN DE USO PESADO
Definicin de lubricantes de uso pesado
Propiedades qumicas y fsicas de un aceite 15W-40 tpico
Factores que afectan la formulacin para uso pesado
Evolucin de las especificaciones para uso pesado
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DEFINICIN DE ACEITES PARA MOTORES DE USO PESADO
Cumple con los requisitos de API CH-4, CI-4, CI-4 PLUS o CJ-4.
Se utiliza en equipamiento para caminos pavimentados y todoterreno, y para aplicaciones en camiones de uso pesado.
Se utiliza en motores que pueden funcionar continuamente con potencia de salida mxima o casi mxima.
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ACEITE BASE Y COMPONENTES ADITIVOS TPICOS UTILIZADOS EN LOS ACEITES DE USO PESADO
Aceite base De 450 a 500 De 150 a 250 De 175 a 275(solvente neutro promedio)
Inhibidor de detergentePorcentaje de volumen del paquete De 10 a 12* De 12 a 16 De 11 a 14
Mejorador de viscosidad, porcentaje de volumen- No dispersante 8 - Dispersante 8
API CF/CF-2/SJMonogrado
(30)
API CJ-4/SMMultigrado(15W-40)
* Tratamiento reductor de aditivo API CJ-4
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LUBRICANTES TPICOS PARA USO PESADO
Ceniza sulfatada: De 0,8 % a 1,8 % de peso
TBN De 8 a 14
Metales: Calcio
Magnesio
Zinc Antioxidante/antidesgaste
Grados de viscosidad 15W-40
10W-30
5W-40
10W
30
40
} Detergentes
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FACTORES QUE AFECTAN LA FORMULACINDE ACEITES PARA MOTORES DE USO PESADO
Requisitos de OEM
Especificaciones de SAE, API, ASTM y el protocolo ACC
Especificaciones militares (menor impacto)
Bsicos
Tecnologa de aditivos
Desempeo en el mundo real (consumo, intervalo de drenaje)
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Emisiones de NOx
0,5 1 2 2,5 3 4 5 10,7
CAMBIOS EN LOS MOTORES DISEL
7
1988
1991
1998 1994
2002
(NO x + HC)
2010
0,60
0,25
0,10
0,05
0,01
19881988
1991
19981998 1994199420022002Em
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s
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n
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d
e
p
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t
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c
u
l
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o
2007API CJ-4
API CI-4/CI-4 PLUS
API CI-4/CI-4 PLUS API CH-4API CH-4
API CEAPI CE
API CF-4
API CG-4API CG-4
API CJ-4
Legislacin federal sobre las emisiones en carreteras
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EVOLUCIN DE LAS ESPECIFICACIONES DE ACEITES PARA MOTORES DE USO PESADO
DISPERSIN DEL HOLLN
CAPACIDAD ANTIOXIDANTE
API CD CE CF-4 CG-4 CH-4 CI-4 CI-4 PLUS CJ-4
AO 1955 1985 1990 1995 1998 2002 2004 2006
SINCRONIZACIN RETARDADA EGR
NIVEL MNIMO DE TRATAMIENTO POSTERIOR DE LOS GASES DE ESCAPE
MACK T8E
CUMMINS M11
MACK T8E
CUMMINS M11 EGR
MACK T8
MACK T7Secuencia IIIE
MACK T9/Secuencia IIIE
MACK T10/Secuencia IIIF
MACK T11
Secuencia IIIG
Secuencia IIIG
API SM
Secuencia IIIFMACK T12
MACK T11
8
CAPACIDAD
ANTIOXIDANTE
RELATIVA
RELATIVA
DISPERSIN
DEL
HOLLN
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EGR: CUL ES LA INQUIETUD?
Los gases de escape contienen SOx, NOx y vapor de agua. Si se permite su condensacin, pueden formar cido sulfrico y cido
ntrico en el flujo de EGR.
Los cidos pueden atacar el mltiple de entrada de aluminio y generar xido de aluminio (papel de lija), que se introduce en el motor (desgaste del anillo y la camisa del cilindro).
Las condiciones de prueba del motor de API CI-4 establecidas para minimizar la condensacin de EGR. Incluso sin condensacin de EGR, las pruebas impulsan un incremento de
TBN/ detergencia.
Motores equipados con EGR tienen mayor carga trmica en el sistema de enfriamiento del vehculo. El aceite sometido a mayores temperaturas.
Se necesita una mejor estabilidad de oxidacin.
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API CI-4 PLUS
En la reunin de DEOAP de junio de 2003, la EMA solicit formalmente una actualizacin a la categora CI-4 de API.
Los datos de pruebas demostraron que el holln generado en los motores equipados con EGR es ms difcil de dispersar que el holln de T8-E. Sistema de combustin diferente
Tras meses de negociacin, se lleg a un acuerdo sobre un Suplemento API en la reunin de DEOAP de abril de 2004. Ensayo de motor Mack T11 (control del holln)
Estabilidad de cizallamiento de 90 ciclos en la prueba Kurt Orbahn
Licencias disponibles desde Septiembre de 2004.
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LTIMA CATEGORA DE USO PESADO: API CJ-4
En 2007, los lmites de emisiones de los motores de uso pesado comenzaron una reduccin paulatina hasta alcanzar una dcima parte de los lmites de octubre de 2002 con respecto al NOx y las partculas.
No es posible cumplir con estos niveles extremadamente bajos sin un tratamiento posterior de los gases de escape.
EMA propuso una amplia variedad de nuevas pruebas para PC-10 (API CJ-4). Finalmente, se seleccionaron cuatro nuevas pruebas y una prueba de
reemplazo.
Se desarrollaron lmites qumicos para proteger el sistema de pos-tratamiento de los gases de escape.
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CATEGORA API CJ-4
Las licencias de API comenzaron el 15 de octubre de 2006.
Lista de pruebas nuevas: Cummins ISM (reemplaza a M11-EGR)
Cummins ISB (nueva prueba de desgaste del tren de vlvulas)
Caterpillar C13 (prueba de varios cilindros para depsitos en pistones y consumo de aceite)
Mack T12 (reemplaza a T10)
La falta de pruebas de rendimiento para la compatibilidad del tratamiento posterior impuls los lmites qumicos de ceniza sulfatada, fsforo y azufre (SAPS). Ceniza sulfatada = 1,0 % mx.; fsforo = 0,12 % mx.; azufre = 0,4 % mx.
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PRUEBAS DE MOTOR PARA EVALUAR LA CALIDAD API CJ-4
Desgaste del anillo y la camisa Mack T-12 Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado del cilindro
Desgaste del tren de vlvulas Cummins ISB
Cummins ISM Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado
RFWT Disel GM 6,5 L con cmara de precombustin
Lodo y obstruccin de filtro Cummins ISM Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado
Depsitos en pistones Caterpillar 1N Disel monocilndrico sin EGR y consumo de aceite Caterpillar C13 Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado
Aumento de viscosidad Mack T-11 Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado
inducida por el holln
Control de la oxidacin Secuencia IIIF GM 3,8 L V-6 a gasolina
Corrosin de cojinetes Mack T-12 Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado
Aireacin del aceite de motor EOAT (HEUI) Navistar 7.3L V-8
Capacidad de bombeo a baja Mack T-11A Disel con EGR, multicilndrico y turboalimentado
temperatura del aceite usado
Propiedaddel lubricante Prueba
Descripcindel motor
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COSTOS TPICOS DE LAS APROBACIONES DE API CJ-4
API CJ-4: US$552,000
Mack T-11 US$ 71,000Mack T-12 US$116,000Cummins ISB US$ 71,000Cummins ISM US$ 92,000Caterpillar 1N US$ 27,000Caterpillar C13 US$150,000RFWT/ EOAT/ Banco US$ 25,000
Costos calculadosSuponen aprobacin en la primera instancia.
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LOS ACEITES API CJ-4 CUMPLEN CON LOS REQUISITOS FUTUROS
En la reunin de DEOAP del 28 de enero de 2010, se aprobaron de manera unnime los aceites API CJ-4 para todos los motores con control de emisiones de los vehculos on-road y off-road de 2010 y futuros.
No ser necesaria una nueva categora hasta, posiblemente, el ao 2015.
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OTRAS CATEGORAS DE SERVICIO PESADO
Mack Trucks Inc. EO-N Premium PLUS (CI-4 con requisitos ms estrictos de viscosidad y T10, T8-E, M11-EGR,
Secuencia IIIF)
EO-N Premium PLUS 03 (agrega el requisito de T11)
EO-O Premium PLUS 07 (API CJ-4 con requisitos ms estrictos de T12, ISM, ISB y Volvo D12D)
Cummins Engine Co. CES 20078 (API CI-4 adems de prueba de desgaste Secuencia IIIF y prueba de desgaste
del tren de vlvulas Mitsubishi)
CES 20081 (API CJ-4 con lmites de T12, ISM e ISB ms estrechos)
Caterpillar Inc. ECF-1-a (API CH-4 y restricciones de ceniza sulfatada)
ECF-2 (API CI-4 o API CI-4 PLUS adems de C-13 y restricciones de ceniza sulfatada)
ECF-3 (requisitos de CJ-4)
Detroit Diesel Especificaciones de aceites para motor Power Guard 93K214 (API CI-4 PLUS y OM441LA)
93K218 (API CJ-4 adems de OM441LA)
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Especificaciones de OEM
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Daimler - Especificaciones claves (MB V2009.1)
Todos los niveles de calidad son definidos por 2 ensayos claves: OM646 DE22LA, y, OM501 LA
MB 228.0/.1 Calidad de entrada, puede ser no apta para vehiculos de pasajeros y motores Euro IV/
V HDD (estabilidad al cizallado DIN de 30 ciclos) MB 228.2/.3
Calidad media para todo motor HDD o LDD (excepto el modelo OM660) sin DPF (estabilidad al cizallado DIN de 30 ciclos)
MB 228.31 Calidad media para todo motor HDD con o sin DPF y motores a gas (GNC)
MB 228.5 Calidad tope para todo motor HDD o LDD sin DPF
MB 228.51 Calidad tope para todo motor HDD o LDD con y sin DPF, incluso motores a gas (GNC)
MB 226.9 Solo para motores a gas, via resultado positivo en ensayo de campo con motor MB a
GNC por read across via field test de MAN (MAN M 3271) No es posible combinar a partir de una fecha dada MB 228.3/228.31 o MB
228.5/228.51
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Grupo Volvo - Especificaciones Claves
Volvo VDS-4 : aproximadamente nivel ACEA E9 y API CJ-4 Asi como Mack EO-O Premium Plus/ Renault RLD-3, fueron diseadas
para satisfacer las necesidades de lubricacin de motores EPA US07
Para alto EGR
Las ms severas condiciones operativas para el lubricante
Back compatible: tambien puede ser usada donde se recomienda VDS-3, VDS-2 y VDS (obsoleta)
Volvo VDS-3 : aproximadamente nivel ACEA E7, API CH-4 a CI-4 Plus
Volvo VDS-2 : aproximadamente nivel ACEA E3 (q) y API CG-4 (q)
Volvo VDS : obsoleta
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Scania - Especificaciones
LDF hoy con baja prioridad para Scania, an asi aprobaciones son posibles
LDF-2 especificacion de drenaje extendido para motores Euro IV, y puede ser usada para Euro V
LDF-3 definida como adecuado para drenajes super extendidos Muy pocas aprovaciones
LDF Low Ash permite un drenaje normal para motores equipados con trampas de particulas Otras calidades de aceites con SAPS restringidos pueden ser usados con
intervalos de drenajes acortados
Estrictas limitaciones en readacross y la no posibilidad de package approvals limitan el nmero de aceites aprobados
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ESPECIFICACIONES MILITARES DE SERVICIO PESADO
Combinacin de las pruebas de motores disel y de gasolina con las pruebas de transmisin
MIL-PRF-2104G/H 2104G equivale aproximadamente a API CG-4/CF + DD
para motor de dos tiempos
2104H equivale aproximadamente a API CI-4 + DD para motor de dos tiempos
Ambas categoras requieren pruebas parciales de Caterpillar TO-4 y Allison C4, pero no aprobaciones completas
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FUNCIN DE LOS ADITIVOS TPICOS PARA ACEITES DE USO PESADO
Aditivo
Dispersantes
Detergentesmetlicos
Antioxidantes
Funcin
Detergencia en motor disel
Control de lodo y barniz/dispersin de holln
Obstruccin del filtro
Desgaste del tren de vlvulas
Detergencia en motor disel
Control de desgaste del cilindro/anillo
Control de la herrumbre
Control de la oxidacin
Desgaste de cojinetes
Control de desgaste del tren de vlvulas y del cilindro/anillo
Viscosidad a alta temperatura
Dispersin
Prueba del motorque refuerza la propiedad
1M-PC, 1K, 1N, 1P, 1R, C13
VG, IIIF, VIII, M11-HST, T8, T11
M11-HST, M11-EGR, ISM
M11-HST, M11-EGR, RFWT, ISM, ISB
1M-PC, 1K, 1N, 1P, 1R, C13
T9, T10, T-12, M11-EGR, ISM
BRT
IIIF, IIIG, T9, T10, T12
VIII, T9, T10, T12
IIIF, IIIG, VG, RFWT, M11-HST, M11-EGR, T9, T10, T12, ISM, ISB
6V92TA, T9, T10, T12
T8, M11-HST, M11-EGR, T11, ISM, ISB
Agentesantidesgaste
Modificadoresde viscosidad
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FORMULACIN DE UN PAQUETE DE ACEITESPARA MOTOR DISEL
Rendimientode la transmisin
Pruebas de sellos
Limitaciones del cliente
Rendimiento antidesgaste/dispersin de holln
Nivel antioxidante, de viscosidady de volatilidad del aceite base
Requisitos de grado de viscosidad
Maximizar elrendimiento demotores disel
Otrasconsideraciones
Incorporarrendimiento de
motores de gasolina
Proteccin contra la herrumbre
Proteccincontra el desgaste
Nivel de ceniza
Manejo del lodo
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RESUMEN DE CRITERIOS DE RENDIMIENTO DE LOS ACEITES PARA MOTORES DISEL
El control de lodo a baja temperatura no es crtico.
La dispersin del holln a alta temperatura es importante.
Se debe controlar que no se peguen los anillos.
El desgaste del tren de vlvulas es significante.
El azufre en los combustibles puede contribuir al desgaste excesivo del anillo y la camisa del cilindro.
La incorporacin de las pruebas de EGR a partir de API CI-4, cambi drsticamente la evolucin de las formulaciones. Requisitos mayores de TBN, dispersantes y antioxidantes.
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API CJ-4 vs. API CI-4 Plus
API CJ-4 usa ensayos de API CI-4 Plus y de CH-4, as como nuevos ensayos:
Caterpillar C13 (motor multi-cilindro para depsitos en pistn y consumo de aceite)
Mack T-12 (reemplazo del ensayo Mack T-10)
Cummins ISB (nuevo ensayo de desgaste en tren de vlvulas )
Cummins ISM (reemplazo del ensayo Cummins M11-EGR)
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API CJ-4 vs. API CI-4 Plus (2)
API CJ-4, especficamente para el ensayo del Mack T-11 (holln), establece 2 niveles adicionales de contenido de holln por sobre API CI-4 Plus: min % de holln @ 4 cSt de Increm. de Viscosidad, para tener en cuenta un
problema que se present en campo con motores Cummins
min % de holln @ 15 cSt de Increm. de Viscosidad, establecido para evitar el crecimiento de viscosidad exponencial
Lubricantes API CJ-4 tienen lmites qumicos para reducir emisiones y prevenir el deterioro de los sistemas de post-tratamiento Lmite de Fsforo 0.12% max
Lmite de Cenizas Sulfatadas 1.0% max
Lmite de Azufre 0.4% max
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API CJ-4 vs. API CI-4 Plus vs. API CI-4
WearProtection
Piston Cleanliness
Diesel Oxidation Control
Gasoline Oxidation Control
Bearing
Protection
DPF Compatibility
Oil Consumption
Control
Soot Dispersancy
CJ-4/SM
EOO PP07
CJ-4/SL
EON PP03
CI-4+/SL
EON PP03
CI-4/SL
WearProtection
WearProtection
Piston Cleanliness
Piston Cleanliness
Diesel Oxidation Control
Gasoline Oxidation Control
Gasoline Oxidation Control
Bearing
Protection
DPF Compatibility
DPF Compatibility
Oil Consumption
Control
Soot Dispersancy
Soot Dispersancy
CJ-4/SM
EOO PP07
CJ-4/SL
EON PP03
CI-4+/SL
EON PP03
CI-4/SL
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RESUMEN
Los cambios continuos en la legislacin de emisiones de gases han tenido un impacto significativo en las piezas mecnicas, los combustibles y los lubricantes. Las limitaciones qumicas de API CJ-4 restringen el uso de varios
componentes conocidos para la mejora del rendimiento.
La formulacin con niveles reducidos de SAPS y la simultnea mayor proteccin requerida del motor en API CJ-4, represent un objetivo de formulacin difcil, pero los aceites finales son los ms robustos de la categora API para servicio pesado que se hayan desarrollado.
Varios factores afectan la formulacin de aceites para motores de servicio pesado. Requisitos y especificaciones de OEM segn las necesidades del rea
(importantes)
Especificaciones militares (menor importancia)
Otras especificaciones del sector industrial
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Distribucin de cidos Grasos en FAMEs
Los cidos Grasos Saturados afectan las propiedades de flujo en frio, pero no impactan la estabilidad a la oxidacin.
Acidos Grasos Mono-insaturados tienen un bajo impacto en las propiedades de flujo en frio y en la estabilidad a la oxidacin.
Acidos Grasos Poli-insaturados tienen un alto impacto en la estabilidad a la oxidacin
Typical Fatty Acid Distributions of Common FAMEs
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Palm Pork fat Rape Soya Sunfl.
F
a
t
t
y
a
c
i
d
c
o
n
t
e
n
t
C24:0
C22:0
C20:0
C18:0
C16:0
C14:0
C12:0
C24:1
C22:1
C20:1
C18:1
C16:1
C18:2
C18:3
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Preocupaciones de Calidad en Combustibles que usan Biodiesel
Preocupaciones en la calidad del diesel han sido identificadas con la introduccin del BIODIESEL como componente de la mezcla diesel
Desafos Amplia variedad de fuentes de materias primas del biodiesel lleva a
variabilidad en la performance
Preparation of Bx blends requires more diligence to achieve homogeneity and consistent performance
Ms higroscpico que el diesel convencional
Mayor potencial para el crecimiento biolgico en el almacenaje
Direccionalmente, peor estabilidad trmica y oxidativa
Peor performance a baja temperatura
Procedimientos inadecuados de mezcla pueden exacerbar problemas de performance: Splash blending no es ideal
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Biodiesel se puede acumular en el lubricante FAME tiene una mas baja volatilidad que el diesel del petrleo
Paso de la mezcla de la cmara de combustin al carter (Blow by)
Post inyeccin en el cilindro para regenerar el filtro de particulas diesel (DPF) resulta en los ms altos niveles de dilucin por combustible al lubricante
Estructura qumica del biodiesel es inherentemente reactiva Agrega un material qumicamente reactivo al lubricante del motor en el carter
Puede resultar en problemas complejos de lubricacin
Requiere tecnologa apropiada para controlar los efectos del biodiesel
Tres potenciales cuestiones han sido identificadas en el biodiesel: Mayor oxidacin del lubricante
Mayores depsitos en pistn
Mayor corrosin
Mayores preocupaciones ligadas a la dilucin por combustible en los motores diesel modernos equipados con DPF Menor dilucin con biodiesel en motores sin DPF minimisa los riesgos del biodiesel
Impacto de la Primera Generacin de Biodiesel en los Lubricantes
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Potencial Impacto de la acumulacin de FAME en el lubricante
Oil sump
Corrosin de metales blandos en las
superficies de cojinetes y desgaste
Depsitos en pistn
Oxidacin del lubricante
Oil sump
Contaminantes del lubricante derivados de
los productos de degradacin del Biodiesel
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APNDICE
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PRUEBA CATERPILLAR 1N
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PISTN 1NNUEVO
PISTN 1NAPROBACIN LMITE
PRUEBA CATERPILLAR 1N
Pistn WDN/TGF
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1PALUMINIO FERROSO
PISTN CATERPILLAR 1P
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PRUEBA DE MOTOR CATERPILLAR 1R
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CUMMINS M11 EGR
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PRUEBA DE DESGASTE DEL PASADOR DE RODILLO (ROLLER FOLLOWER)
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PRUEBA DE DESGASTE DEL PASADOR DE RODILLO (ROLLER FOLLOWER)
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PRUEBA DE DESGASTE DEL PASADOR DE RODILLO (ROLLER FOLLOWER)
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PRUEBA MACK T8
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PRUEBA MACK T8
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MACK T10
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PRUEBA DE CORROSIN CUMMINS
La prueba se ejecuta en 168 horas.
Se trata de una prueba propuesta por Cummins para proteger los pernos y los cojinetes del empujador de rodillos. Prueba de banco de los cupones a alta temperatura
El costo de la prueba por cada ejecucin es de aproximadamente USD 400.
Se elimina el estao segn un criterio de aprobacin/desaprobacin.
El lmite de aprobacin/desaprobacin del plomo cuenta con un factor de correccin de aproximadamente 4 a 1 debido a problemas con los lotes de cupones de plomo.
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PRUEBA DE CORROSIN CUMMINS
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OTRAS CATEGORAS PARA USO PESADO
API CF
Especificaciones designadas para motores con cmara de precombustin que funcionan en entornos de combustible disel con altos niveles de azufre.
La prueba 1M se desarrollaba utilizando piezas mecnicas de 1K para pasar aceites monogrado y con TBN alto (de 20 a 30) que la prueba 1K no pudo tolerar.
1M se dej de realizar y se opt por la prueba 1G2 modificada.
La prueba 1G2 modificada ahora se llama 1M-PC.
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OTRAS CATEGORAS PARA USO PESADO
API CJ-2
Especificaciones para motores de dos tiempos.
Abarca 6V92TA, L38 y 1M-PC con distintos lmites que los de CF.
El lmite de 1M-PC es un mximo de 100 WTD usando diferentes esquemas de peso de depsitos en comparacin con CF.
Es muy difcil alcanzar CF-2 en aceites multigrado.
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ACEITES PARA MOTORES DISEL DE USO PESADO