Charla Motores

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Areas Críticas en Lubricación de Motores de Combustión

Interna

CURSO DE LUBRICACIÓN DE VEHÍCULOS

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EL ACEITE DE MOTOR

¿QUÉ HACE TAN PARTICULAR A UN ACEITE DE MOTOR?

Debe proteger al motor contra el desgaste natural Refrigera las partes del motor Tiene que soportar altas temperaturas (evaporación, iv) Sufre grandes variaciones de temperatura (oxidación, punto mínimo de

fluidez, índice de viscosidad) Trabaja bajo altas presiones (fatiga mecánica) Es atacado por productos ácidos (neutralización) Debe proteger al motor contra el ataque del entorno Tiene que evitar la formación de depósitos y el taponamiento de filtros Etc., etc., etc.

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DESGASTE DEL

HERRUMBRE

DEPOSITOS EN ADMISION

PEGADO DE ANILLOS

PULIDO DE CILINDROS

DESGASTE DE COJINETES

LODOS

PRE-IGNICION

DEPOSITOS EN PISTON

DESGASTE DE CILINDRO

ESTABILIDAD AL CORTE

CONSUMO DE ACEITE

TREN DE VALVULAS

LODOSAUMENTO DEVISCOSIDAD

- 200-350°C

- 80-150 °C

- 40- 70 °C

- 30-40 °C

RESUMEN DE AREAS CRÍTICAS

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RESUMEN DE AREAS CRÍTICAS

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Zona del Tren de VálvulasCondiciones de Trabajo y Requerimientos del Lubricante

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PRESION DEL

PRESION ROTACIONALDE LA LEVA =

21.000 Kg / cm 2

DESGASTE DE LEVA

DESGASTE DE BOTADOR

RESORTE

ZONA DEL TREN DE VÁLVULAS

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CONDICIONES DE TRABAJO

Área de alta presión entre las piezas, mas no de muy alta temperatura El aceite tarda un poco de tiempo en llegar al tren de válvulas En el área de contacto las presiones pueden llegar a 2.07 x 109 N/m2 por lo

que las levas y botadores estan sujetos a un fuerte riesgo de desgaste. El desgaste en esta zona produce una apertura reducida de las válvula y

por ende pérdida de potencia en el motor.

REQUERIMIENTOS DEL LUBRICANTE

Debe tener un aditivo antidesgaste de alta calidad Tanto el aceite base, como el aditivo mejorador de índice de viscosidad,

deben permitir una adecuada fluidez a bajas temperaturas (importancia de los lubricantes multigrados)

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INCORRECTO SUMINISTRO

VALVULA

VAPOR DE COMBUSTIBLEACEITEDEPOSITOS

COMBUSTIBLE

DE COMBUSTIBLE

PEGADA

HERRUMBRE


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Formación de Herrumbre: Debido a las baja temperaturas, regímentes de arranque y parada,largos períodos de reposo sin uso y presencia de agua y ácidos condensados Desgaste y Pegado de Válvulas

Formación de Depósitos en Válvulas: Debido a las altas temperaturas en la parte superior de las mismas Apertura incorrecta y Pegado de Válvulas


Debe tener un aditivo detergente de alta calidad Debe tener un aditivo antiherrumbre de larga duración Alta resistencia a la oxidación para minimizar la formación de depositos

del tipo laca o barniz.

zxAceptable Inaceptable


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Zona de los PistonesCondiciones de Trabajo y Requerimientos del Lubricante

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+ de 800° C

FORMADO

DE DEPOSITOS

BARNIZ

ANILLO DE

PISTON PEGADO

GASES DE VENTEODESGASTE EXCESIVO

ZONA DE LOS PISTONES

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Zona de muy altas temperaturas: 330°C en la cabeza del pistón y 290°C en el anillo superior

El aceite debe lubricar los anillos para evitar su pegado y desgaste

Formación de depósitos en los anillos por los residuos de la combustión y el craqueo del aceite. Estos depósitos puede desencadenar los siguientes problemas:

Pegado de anillos: Los depósitos detras de los anillos evitan que estos se muevan libremente en sus ranuras, perjudicando el sellado. Perdida de potencia Aumento del consumo de aceite Aumento de los gases de venteo Desgaste excesivo de anillos y camisas: Los depósitos detras de los anillos fuerzan a los anillos contra las camisas, acelerando el desgaste. Desgaste abrasivo: Los depósitos sobresalen del nivel de los anillos, rallando las camisa y generando desgaste.


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CONDICIONES DE TRABAJO (Continuación)

Formación de depósitos en las cabezas de pistón por los residuos de la combustión y el craqueo del aceite. Estos depósitos puede desencadenar los siguientes problemas:

Pulido de cilindros: Conduce a la pérdida de retención de aceite por el desgaste excesivo.

Formación de depósitos provenientes de la oxidación (lacas) en paredes, faldas y parte inferior de los pistones. Se observa lo siguiente:

Falta de enfriamiento del pistón: La falta de enfriamiento implica que los pistones trabajarán a temperaturas mayores lo cual implica una dilatación excesiva del mismo y por lo tanto un desgaste mayor. Pobre retención de aceite sobre las paredes del cilindro: Esto implica una mala lubricación y por lo tanto desgaste.

Corrosión: Los subproductos de la combustión tienen una naturaleza ácida, que produce corrosión sobre los componentes del motor.


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CRC L-38 Barniz en el pistón

Aceptable Inaceptable


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+ de 800 °C

DESGASTE

DEPOSITOS

PULIDO DELCILINDRO

EXCESIVO


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Alta detergencia de un adecuado nivel de basicidad para evitar la formación de depósitos y neutralizar los ácidos.

Dispersantes, para evitar que los residuos suspendidos en el aceite se aglomeren y tapen los filtros o se vuelvan mas dañinos.

Aditivación antidesgaste, pues los anillos y pistones trabajan en régimen de lubricación límite, especialmente en los puntos muertos superior e inferior.


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Cambios en el diseño del Pistón Reducción del “Crevice Volume”

Pistón Diseño Anterior Pistón Diseño ActualAltura región superior

Posición del anillo superior


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Zona de los CojinetesCondiciones de Trabajo y Requerimientos del Lubricante

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FUNCIONAMIENTOARRANQUE

COMPLETA PRESION SUMINISTRO

LUBRICACION

HIDRODINAMICA

SIN PRESIONDE ACEITE

CARGA

LUBRICACIONMIXTA

LUBRICACION

LIMITE

DE ACEITE DE ACEITEDE ACEITE

BAJA PRESION

ACEITE

PRESION DE

ZONA DE LOS COJINETES

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Arranque: Esta es la etapa crítica en el trabajo de los cojinetes ya que pasan de una lubricación límite a una lubricación hidrodinámica. Durante el arranque es crítico un suministro rápido de lubricante (multigrado)

Desgaste abrasivo: Los cojinetes son muy suceptibles al desgaste producido por partículas pues las tolerancias que utilizan son muy finas.

Ataque químico: Los cojinetes son muy bulnerables frente al ataque químico debido a que en su composición predominan los metales blandos


Buenas características de bombeabilidad a bajas temperaturas

Aditivos detergentes y dispersantes que no ataquen metales blandos

* Adecuado sistema de filtrado para evitar el desgaste abrasivo


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CRC L-38 Corrosión del Cojinete



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LodosLugares de Acumulación y Problemas Derivados

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GASES DE VENTEO Y

LUBRICANTE

COMBUSTIBLE CONDENS.

LODO

AGUA CONDENSADA

LODOS EN EL CARTER

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FORMACIÓN

Gran parte de los lodos se forman por la mezcla de los gases de venteo (con residuos de agua y combustible sin quemar) con el aceite.

En funcionamiento normal, el agua y combustible se evaporan, pero en viajes cortos, forman una emulsión no lubricante que a la larga se transforma en lodo. Esto genera los siguientes problemas:

Formación de barro en el carter: Que genera aumento de viscosidad y bloqueo de los pasos de aceite Formación de barro en la caja de balancines: Debida a el ensuciamiento del venteo de aire. Se forma un lodo negro inicialmente blando y posteriormente duro.


Aditivos detergentes y dispersantes de excelente calidad

LODOS EN EL CARTER

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Sequence VE taponamiento de la malla de aceite


LODOS EN EL CARTER

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GASES DE COMBUSTION

COMBUSTIBLE

AGUA

ACEITE

EMULSION

LODO

LODO

EMULSION

LODOS EN LA TAPA DE VÁLVULAS

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LODOS EN LA TAPA DE VÁLVULAS

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Aumento de la ViscosidadCausas y Problemas Derivados

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DE HOLLIN NORMAL DE ACEITE

MOLECULA OXIDADA

PARTICULAS MOLECULA

DEL ACEITE

AUMENTO DE LA VISCOSIDAD

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CAUSAS

Las altas temperaturas son el catalizador principal del proceso de oxidación del aceite. Este proceso genera lacas y barnices, que son los depósitos mas adhesivos y dañinos.

Las malas condiciones de combustión, entre ellas trabajo en altura, generan hollin, que entre otras cosas tiene el efecto de espesar al aceite.


Alta resistencia a la oxidación

Buena tolerancia al hollín (por una buena dispersancia)


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Disminución de la ViscosidadCausas y Problemas Derivados

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DISMINUCIÓN DE LA VISCOSIDAD

MEJORADOR DE VISCOSIDAD

MEJORADOR DE VISCOSIDAD POCO ESTABLE

DESPUES DEL CIZALLAMIENTO

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CAUSAS

Cizallamiento del aditivo mejorador de índice de viscosidad. Produce desgaste debido al adelgazamiento de la película lubricante.

Dilusión por combustible: Se debe a una falla en el sistema de inyección de combustible que permite que éste se pase crudo al carter y se mezcle con el aceite. Tiene el mismo efecto de disminución de la viscosidad.


Aditivo mejorador de indice de viscosidad con buena estabilidad al corte.

* Adecuado régimen de suministro de combustible

DISMINUCIÓN DE LA VISCOSIDAD

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Depósitos de CenizasCausas y Problemas Derivados

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CAUSAS

Aditivos de base metálica forman depósitos duros al quemarse. Tambien pueden provenir de combustible mal quemado

PROBLEMAS DERIVADOS

Ensuciamiento de bujias: Los depósitos producen una chispa mas debil con la consecuente pérdida de potencia.

Autoignición: Produce que la mezcla se encienda antes que la bujía lo haga. Esto trae como resultado pérdida de eficiencia de combustión, recalentamiento, pérdida de potencia y tensiones exesivas en el motor.


Buena detergencia Adecuado nivel de aditivos. El exceso producirá las cenizas.

DEPOSITOS DE CENIZAS

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Ensuciamiento de Bujias


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Autoignición

CALIENTES

DE CENIZAS

DEPOSITOS

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Factores Derivados del DiseñoInfluencia

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CONDICIONES EN TURBOCARGADORES

Las altas temperaturas en los cojinetes debidas a los gases de escape (mas de 600°C) generan oxidación en del aceite, lo que a la larga se traduce en depósitos que pueden agarrotar el turbo.

Se requiere de un lubricante muy resistente a la oxidación.

CONDICIONES EN BOTADORES HIDRÁULICOS

Propensos a bloqueos, fallas por espumación y formación de herrumbre. Conducen a una incorrecta regulación de apertura de válvulas. Se requiere de un buen aditivo detergente, un buen antiespumante y

buenas características antiherrumbrantes.

TECNOLOGÍA DE VÁLVULAS MÚLTIPLES

El aceite tiene mas piezas que lubricar y a diferentes niveles de esfuerzo. Se requiere de un buen aditivo antidesgaste

FACTORES DERIVADOS DEL DISEÑO

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SALIDA DE GASESDE ESCAPE

ENTRADA

DEPOSITOS DEACEITE OXIDADO

CALIENTES

DE AIRE

DEPOSITOS EN EL TURBO

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DEPOSITOS EN EL TURBO

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DEPOSITOS EN BOTADORES HID.

BORDE HIDRAULICOACEITE DEL SISTEMADE LUBRICACION

NOTAR

LOS ESTRECHOS PASOS DE ACEITE

EN EL BOTADOR HIDRAULICODIAGRAM SUPPLIED BY VW

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TECNOLOGÍA MULTIVALVULAR

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DEMASIADO FÓSFORO ENVENENA A LOS METALES NOBLES: PLATINO, RODIO, PALADIO, CERIO, ETC

CONTAMINACIÓN DEL CATALIZADOR

CATALIZADOR

DE TRES VIAS

INYECTOR DE

COMBUSTIBLE

UNIDAD

DE CONTROLELECTRONICA

LOS GASES DE COMBUSTIÓN

CONTIENEN METALESDEL ACEITEQUEMADO

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EL PROBLEMA ES SIMILAR EN CATALIZADORES PARA MOTORDIESEL (CATALIZADORES DE OXIDACIÓN)


CATALIZADORDE DOS VIAS

CO

HC

CO

H

2

O2

FORMA DE OPERACION :

CATALIZADORES SOBRE UNA MATRIZ CERÁMICA POROSA

CAMARA DE COMBUSTION

INYECTOR

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CARACTERÍSTICAS DEL LUBRICANTE

Requiere de buenos agentes antidesgaste con bajo contenido de fósforo. * Se requiere que el motor esté en buenas condiciones para evitar que se

tengan que hacer rellenos contínuos que a la larga resultan en el quemado del aceite y la contaminación del catalizador.


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Nuevas Exigencias - Nuevos AceitesInfluencia

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Lubricación de Motores DieselGrados de Viscosidad SAE

Grado de Viscosidad a Viscosidad aViscosidad Bajas Temperaturas Altas Temperaturas

SAE CCS, cP Cinemática (cSt) @ 100°C

Máximo Mínimo. Máximo0W 3250 @ -30 3.8 ---5W 3500 @ -25 3.8 ---10W 3500 @ -20 4.1 ---15W 3500 @ -15 5.6 ---20W 4500 @ -10 5.6 ---25W 6000 @ - 5 9.3 ---20 ------ 5.6 <9.330 ------ 9.3 <12.540 ------ 12.5 <16.350 ------ 16.3 <21.960 ------ 21.9 <26.1

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Lubricación de Motores DieselViscosidad vs Temperatura

Vis

cosi

dad C

inem

áti

ca, cS

t

1,000,000

100,000

10,000

1,000

100

10

5

3

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Temperatura °C

SAE 50SAE 40SAE 30SAE 20WSAE 10W

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Lubricación de Motores DieselÍndice de Viscosidad

1,000,000

100,000

10,000

1,000

100

10

5

3

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

SAE 40

SAE 15W

SAE 15W-40

Vis

cosi

dad C

inem

áti

ca, cS

t

Temperatura °C

Indica el grado de variación de la Viscosidad con respecto a la Temperatura

zx 4-29-02 HD4 392

Depósitos en pistón

Corrosión

Espesamiento x hollín

Desgaste tren válvulas

Desgaste anillo y camisa

Consumo de aceite

Lodos

Taponamiento de filtro

Bombeabilidad de aceite usado

Oxidación

HEUI Aireación del aceite

Estabilidad al corte

CI-4

CH-4

CG-4

CF-4

CF

Beneficios para

motorescon EGR y

sin EGR

COMPARACIÓN DE DESEMPEÑO CI-4

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Mobil Delvac 1

Mobil Delvac MX

API CI-4/SJ SAE 5W-40El 100% Sintetico

API CI-4 / CH-4 / CF-4 / SH SAE 15W-40Prolonga la vida del motor

Mobil Delvac SuperAPI CF-4 / SG. SAE 15W-40Menor consumo de combustible

Mobil Delvac 1400API CF/SF SAE 30, SAE 40 y SAE 50El monogrado del mas alto desempeño

Mobil Diesel TurboTEC. API CF-4 / CE / SG. SAE 25W-50Maxima viscosidad

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