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Tribología y Lubricación

Importancia y Funciones del Aceite de motor

El Aceite es la sangre de su motor
En su automóvil hay varios fluidos vitales, todos cumplen funciones importantes, pero sin duda la de mayor relevancia es el aceite. Durante mis cursos, conferencias y consultorías en diferentes países y tipos de industrias, me he encontrado con muy variadas opiniones respecto a la importancia de un aceite de buena calidad para proteger un motor. Hay en el tema de la lubricación grandes Mitos que han sido difundidos por generaciones en base a la ignorancia y a la charlatanería de algunos malos vendedores de lubricantes. “Todos los aceites son iguales, lo único que cambia es el envase”, Este aceite no sirve por que se pone negro muy pronto”, “Este aceite si es bueno, después de X,000 kilómetros aún tiene buena viscosidad”, “Yo compro un aceite del 40, pero GRUESO” y así; toda una cadena de este tipo de aseveraciones dichas con aire de gran experto.

El tema de la lubricación es toda una ciencia que ha venido sofisticándose en los últimos años con las mejoras efectuadas a los motores actuales y los requerimientos ambientales por una menor emisión de partículas, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos al medio ambiente. Bien podríamos asegurar que el aceite que recomiendan actualmente los fabricantes de motores de modelo 2001 (Calidad API SL) es casi 10 veces superior en protección y duración, que el aceite utilizado en motores último modelo en 1990 (Calidad API SG) -En otro artículo trataremos el tema de las clasificaciones API-

Algunos textos y charlas técnicas establecen que el aceite cumple con cuatro Trataremos de hacer una breve descripción de las funciones del aceite lubricante en el motor para tratar de esclarecer su importancia y las asociaremos con algunos Mitos de uso popular.

Facilitar el arranque del motor

Cuando se requiera arrancar el motor, el aceite deberá tener una viscosidad lo suficientemente baja, para permitir una velocidad suficiente del cigüeñal al aplicar la marcha. El aceite debe ser capaz de fluir inmediatamente a lubricar los componentes vitales del motor. Recuerde que la mayor parte del desgaste del motor es ocasionado precisamente en el momento del arranque por falta de lubricación o lubricación incompleta de sus componentes. Por otra parte, ya que el aceite llega a su temperatura de operación, el aceite no debe adelgazarse tanto que no pueda proporcionar adecuada lubricación al motor.

Todos los aceites varían su comportamiento con respecto a la viscosidad. El índice de viscosidad (IV) es el estándar utilizado para medir el cambio de la viscosidad con respecto a la temperatura. Un aceite que tiene un alto IV, presentará un menor cambio de su viscosidad con respecto a la variación de la temperatura – será más estable – Un aceite “multigrado” Ej. SAE 15W-40 tiene un muy alto índice de viscosidad y por ello es preferido por sobre un aceite “monogrado” Ej. SAE 40, en cualquier condición climática.

Los aceites sintéticos (en el caso de aceites de motor son elaborados de una mezcla de Polialfaolefinas o hidrocarburos sintetizados con algunos di ésteres), presentan las mejores características de fluidez a baja temperaturas y también excelente viscosidad en altas temperaturas por su alto índice de viscosidad natural. Es por ello que son la opción preferida de los fabricantes de autos de alto desempeño. Mito: “Los aceites multigrados sólo funcionan en climas extremos”

Lubricar y prevenir el desgaste

Una vez que nuestro motor se encuentra trabajando y el aceite circula por sus conductos y impulsado por la bomba, llega el momento de proteger las partes en movimiento del motor y prevenir el contacto metal-con-metal que puede dar como resultado el desgaste del motor.

Una buena lubricación puede lograrse cuando las partes en movimiento son separadas completamente por una película de lubricante. La viscosidad del aceite debe ser suficiente para mantener separados los componentes y prevenir el contacto. Si el lubricante consigue esta condición, el desgaste sólo puede ocurrir si alguna partícula mayor que la película lubricante se introduce entre las partes en movimiento. Generalmente la película lubricante entre anillos y camisas es de 0.5 a 1.5 micrones, en el árbol de levas es de 0.1 a 0.5 micrones y en el cigüeñal puede ser de 1 a 3 micrones.

En algunas ocasiones el contacto metal-con-metal no puede ser evitado por completo y ocasionará desgaste. Durante el arranque y paro del motor, habrá contacto intermitente de los componentes ocasionando lo que conocemos como “lubricación escasa”. En estas condiciones es necesario que el lubricante venga bien formulado con un paquete de aditivos que le permitan contrarrestar este efecto – No estamos hablando de adicionar aditivos al aceite- Mito: “Un aceite “grueso” es lo mejor para tu motor”

Reducir la Fricción

La lubricación a película completa en el motor ayuda a prevenir el contacto metal-con-metal. Es muy importante que la viscosidad sea suficiente para mantener esa película, pero debe existir un delicado balance. Una muy alta viscosidad seguramente proporcionará una buena protección y suficiente película para evitar el desgaste, pero también ocasionará una alta fricción fluida que consumirá nuestro combustible. Esta es la razón por la cuál los nuevos motores están requiriendo aceites con muy baja viscosidad, ya que uno de los requerimientos ambientales es la reducción del consumo de combustibles a nivel mundial y esto se logra en parte con aceites de baja viscosidad, pero suficiente para proteger el motor (Ford está recomendando en sus nuevos motores un aceite SAE 5W-20).
Recordemos que conforme el motor trabaja, el aceite se contamina y degrada con la oxidación y formación de lodos, los cuáles incrementan su viscosidad, mientras que alguna fuga de combustible la puede reducir. Conservar la viscosidad del aceite es entonces una condición vital tanto de protección como de economía de combustible. Mito: “Los aceites no pueden ahorrar combustible”

Proteger contra la herrumbre y corrosión

Durante el funcionamiento del motor, el combustible se quema y forma dióxido de carbono y agua (en condiciones ideales). Por cada galón de combustible que es quemado, se produce un galón de agua. La mayoría de esta agua sale por el escape como vapor, pero alguna queda condensada en las paredes de los cilindros. Algo de esa agua pasa por los anillos al interior del motor y queda atrapada en el cárter. Esto ocurre con mayor frecuencia en tiempo frío antes que el motor llegue a su temperatura de operación.

Además del agua, algunos gases corrosivos de la combustión también pasan al cárter (esto es más severo en motores a diesel por el alto contenido de azufre en el combustible, pudiendo formar ácido sulfúrico) y se disuelven en aceite. Si a esto le adicionamos también los ácidos que se producen por la oxidación normal del aceite (agravada por cambios de aceite muy largos) y entonces tenemos una gran cantidad de compuestos corrosivos dentro del motor.

Los inhibidores de corrosión son parte muy importante del paquete de aditivos con que está formulado su lubricante, ya que protegen los metales no-ferrosos formando una barrera entre estos componentes y los ácidos. Adicionalmente los inhibidores de herrumbre protegen las superficies ferrosas del ataque del oxígeno y el agua formando una película protectora en su superficie. Mito: “Todos los aceites son iguales”
Mantener limpias las partes internas del motor

La combustión en un motor a gasolina o diesel generalmente no es completa. Algunos residuos de combustible parcialmente quemados forman hollín o carbón. Anteriormente este combustible parcialmente quemado salía en el escape (veamos todos esos buses y combis antiguas que parece que queman leña), pero las nuevas restricciones ambientales están requiriendo que estos compuestos se queden en el motor. De alguna manera escapan por los anillos (son partículas que miden 0.05 micrones) y llegan al aceite. La combinación de estos compuestos con agua ocasiona la formación de depósitos de lodo, laca y barniz en las partes del motor. Imaginemos lo peligroso que puede ser si el lodo llegara a bloquear los conductos de lubricación y reducir el flujo del aceite. La formación de barniz interfiere con las tolerancias del motor y restringe la circulación del aceite, llegando incluso a “pegar” los anillos y ocasionar la falla del motor.
Los aceites sin aditivos (esos que se venden por unos cuantos Soles) no tienen la capacidad de controlar o eliminar estos productos de combustión. Los detergentes y dispersantes son parte importante del paquete de aditivos del aceite. Estos aditivos evitan que haya daño a las superficies y se adhieren a las partículas y las mantienen en suspensión, para mantenerlas finamente separadas y que puedan pasar entre las partes de la maquinaria sin causar daño. Cuando Usted cambia el aceite, estas partículas salen de su motor. Si el aceite no es cambiado a tiempo, estas partículas comenzarán a crecer y ocasionarán un incremento en la viscosidad y daño en los componentes de su motor. Mito: “Un aceite que no se ensucia es bueno”, “Este aceite es bueno, aún tiene buena viscosidad”

Minimizar depósitos en la cámara de combustión

El aceite que llega a la parte superior del motor para lubricar los anillos y paredes de los cilindros debe prevenir la formación de depósitos de la combustión. Estos depósitos al formarse funcionan como una barrera térmica y ocasionan que los componentes del motor como pistones, bujías, anillos y válvulas no sean enfriados adecuadamente. ¿Alguna vez han visto bujías o válvulas carbonizadas?

El aceite de motor debe entonces mantener los anillos libres en el pistón para asegura que no haya exceso de lubricante en esa zona (reduciendo además el consumo) y permitir que el aceite que alcanza a llegar a la cámara de combustión sea quemado lo más limpiamente posible. Si, por diseño de los motores ¡todos queman aceite! – Cada vez que el pistón llega a la parte superior, algo de lubricante es dejado en las paredes del cilindro -¿recuerdan esas pequeñas marcas en las camisas? Y quemado. La cantidad no es grande cuando se trata de motores en buenas condiciones, pero conforme el ajuste se va perdiendo, el gasto es notable. Mito: “Mi motor no consume ni gota de aceite”.

Enfriar las partes del Motor

Hay partes en el motor que no pueden ser enfriadas por el sistema de enfriamiento del motor. Este sistema hace el 60% del trabajo con su función en las cabezas, cilindros y válvulas, pero las partes más internas del motor como cigüeñal, bielas, cojinetes principales y de biela, así como los engranes de tiempo son enfriados por el lubricante al circular entre esas partes.

Los motores hacen circular grandes cantidades de aceite para proporcionar este enfriamiento. Es por ello que resulta de vital importancia que los motores no tengan obstruidos los pasajes de aceite y que el lubricante fluya sin restricción para enfriar adecuadamente las partes. El uso de “aditivos” suplementarios al aceite modifica su viscosidad y restringe el flujo, ocasionando mayores temperaturas de operación, mayor consumo de combustible y desbalance de otros aditivos. Es muy importante conservar la viscosidad del aceite y mantener el nivel adecuado. Mito: “Usa un aceite regular y agrega un buen aditivo”

Ayudar a la compresión

Sabemos que las superficies de anillos y camisas no están completamente pulidas y que si las observamos bajo el microscopio, podremos apreciar pequeñas “crestas y valles”. Esta es la razón por la cuál en un motor puede existir el escape de la compresión del área de alta presión (cámara de combustión) a la zona de baja presión (cárter). Si esto ocurre, el resultado será una pérdida de la potencia y baja eficiencia. El aceite de motor debe llenar estas pequeñas crestas y valles para efectuar el sello. Sin embargo el aceite nunca será capaz de compensar diferencias mayores en un motor ocasionadas por el desgaste de los componentes (anillos y camisas), ya que el espesor de esta película es de tan sólo 0.5 -1.5 micrones. Mientras un motor es nuevo o ha sido reparado, el consumo de aceite será un poco alto hasta que las superficies hayan sido asentadas o pulidas lo suficiente para permitir al aceite formar un buen sello. Mito: “Un motor nuevo o recién reparado no consume aceite”

No hacer espuma

Imaginemos la cantidad de agitación que un aceite debe sufrir en el interior del motor y su constante mezcla con el aire. Estas condiciones de operación sin duda ocasionan la formación de pequeñas burbujas de aire que quedan atrapadas en el aceite. Por su peso específico, estas burbujas tienden a salir a la superficie y romperse, pero en el caso de que el aceite esté contaminado con agua o algún otro contaminante (refrigerante, combustible, partículas, grasas, etc.), este proceso será más lento. Un aceite con espuma no tendrá la capacidad de proteger el motor o enfriarlo, lo que ocasionará un mayor desgaste del motor y degradación del lubricante.

La formulación de un aceite automotriz conteniendo aditivos antiespumantes es fundamental para reducir la cantidad de espuma en el aceite de motor. Mito: “Cualquier aceite funciona en el motor; el aceite es aceite”.

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