LUBRICACIÓN DE MOTORES A DIESEL, MOTORES A GASOLINA Y

CAJAS DE CAMBIO

Antes de proseguir se verá algunos conceptos relacionados de manera general con el propósito de asimilar enteramente éste tema.

FRICCIÓN

Es la resistencia al movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto.Al frotar un cuerpo contra otro, debe vencerse una resistencia. A esta fuerza que se opone al deslizamiento se le conoce como fricción.

Tipos de Fricción

Fricción de Rodamiento. Movimiento relativo de rodadura entre los elementos sólidos de un sistema.

Fricción de Deslizamiento. Movimiento relativo tangencial de los elementos sólidos de un sistema.

FRICCIÓN FLUIDA.

Constituida por tres elementos, presentando uno de ellos propiedades líquidas. La obtención de la fricción fluida está condicionada a la existencia de un lubricante líquido que separa las superficies de los elementos sólidos.

VISCOSIDADEs la resistencia que opone el fluido (aceite) a transitar o fluir libremente.

Agua Melaza

VISCOSIDAD DINÁMICA

UnidadesÉsta viscosidad se expresa en Poise [P] o centiPoise [cP], es decir es la centésima de un Poise, ed. 1 [cP]= 0,01 [P].1 [P]= 1 [gr/cm*seg]10 [P]= 1 [Pa*seg], S.I.

La Viscosidad Dinámica no es mas que la Fuerza “F” necesaria para vencer la fricción entre las placa fluidas, por lo que dicha fuerza es proporcional a la viscosidad.

El aceite en contacto con la cara de la placa móvil viaja a la misma velocidad que ésta, mientras que el aceite en contacto con la placa estacionaria tiene velocidad nula.

Se visualiza al aceite como si estuviera compuesto por muchas capas, cada una de ellas siendo arrastrada por la superior a una fracción de la velocidad V, proporcional a su distancia de la placa estacionaria.

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

Es la Viscosidad de un fluido dividido para su densidad, bajo condiciones estándares de temperatura y presión.

Las unidades mas comunes son: Stokes, [St] o centésimas de Stokes, [cSt].1 [St] = 1 [cm²/seg]Para el S.I.: 1 [mm²/seg] = 1[cSt]

LUBRICACIÓN.

Lubricación es interponer entre dos superficies, generalmente metálicas expuestas a fricción, una película fluida que las separe a pesar de la presión que se ejerza para juntarlas. La lubricación elimina el contacto directo de las superficies metálicas, impide su desgaste y reduce al mínimo el rozamiento que produce pérdida de potencia.

En las figuras se observa el efecto causado al usar la misma película de aceite bajo diferentes cargas.

IMPORTANCIA DE LA LUBRICACION

Los costosos y complicados equipos industriales que requieren la industria moderna no podrían funcionar, ni siquiera unos minutos, sin el beneficio de una correcta lubricación. El costo de ésta resulta insignificante comparado con el valor de los equipos a los que brinda protección.

La utilización del lubricante correcto en la forma y cantidad adecuada ofrece entre otros los siguientes beneficios:

1. Reduce el desgaste de las piezas en movimiento.

2. Menor costo de mantenimiento de la máquina.

3. Ahorro de energía.4. Facilita el movimiento.5. Reduce el ruido.6. Mantiene la producción.

FUNCIONES DE LOS LUBRICANTES

Los lubricantes deben rebajar al máximo los rozamientos de los órganos móviles facilitando el movimiento, pero además deben reunir propiedades tales como:

1. Soportar grandes presiones sin que la película lubricante se rompa.

2. Actuar como refrigerante.

3. Facilitar la evacuación de impurezas.

ELEMENTOS BASICOS QUE REQUIEREN LUBRICACION

1. Cojinetes simples y antifricción, guías, levas, etc.

2. Engranajes rectos, helicoidales, sin fin, etc., que puedan estar descubiertos o cerrados.

3. Cilindros como los de los compresores, bombas y motores de combustión interna.

4. Cadenas, acoples flexibles y cables.

TIPOS DE LUBRICACIÓN

El tipo de lubricación que cada sistema necesita se basa en la relación de los componentes en movimiento.

Hay tres tipos básicos de lubricación:

- Película Mínima o al Límite (Limítrofe),

- Hidrodinámica y

- Mezclada.

Para saber qué tipo de lubricación ocurre en cada caso, necesitamos saber:

- La presión entre los componentes a ser lubricados,

- La velocidad relativa entre los componentes,

- La viscosidad del lubricante y otros factores.

LUBRICACIÓN LIMÍTROFE (No recomendable)

Ocurrencia a bajas velocidades relativa entre los componentes y cuando no hay una capa completa de lubricante cubriendo las piezas.

Factores que afectan a éste tipo de lubricación:

-La calidad de las superficies en contacto,

-La distancia entre las superficies,

-La viscosidad del lubricante,

-La cantidad de lubricante presente,

-La presión,

-El esfuerzo impartido a las superficies y

-La velocidad de movimiento.

Condiciones para que se dé ésta deficiencia.

Ejemplos:

El mayor desgaste ocurre al encender el motor y se debe por la baja lubricación limítrofe, ya que el aceite se ha "caído" o descendido de las piezas al fondo del cárter, lo que produce el contacto de metal a metal. Una vez que arrancó el motor, una nueva capa de lubricante es establecida con la ayuda de la bomba de aceite a medida que los componentes adquieren velocidad de operación.

Incremento repentino de temperatura, es decir, un sobrecalentamiento por falta del líquido refrigerante del motor.

Incremento repentino de carga (sobrecalentamiento por falta de lubricante).

Reducción de la cantidad de lubricante suministrado debido a una fuga del mismo en sellos o juntas.

Disminución repentina de viscosidad (por sobrecalentamiento).

Esto impide la formación de una capa gruesa de lubricante entre los componentes en movimiento o generar una película de unas cuantas micras de espesor con el fin de evitar de que se rompa y genere falla en los componentes. (Piezas soldadas o fundidas)

LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA

Esto sucede cuando las superficies están completamente cubiertas con una película de lubricante.

Esto se da cuando la película de lubricante se mantiene entre los componentes y la presión del fluido crea una “ola” (Cuña de aceite) delante de la película e impide el contacto entre superficies.

El beneficio de ésta condición hidrodinámica, es que, como no existe contacto entre componentes entonces no existe desgaste, por lo que se prescindiría el uso de ingredientes anti-desgastes.

LUBRICACIÓN MEZCLADA

Mezcla inestable de lubricación limítrofe e hidrodinámica.

Situaciones:

Al arrancar un motor o algún equipo con un incremento rápido de la velocidad de los componentes.

El esfuerzo y la velocidad de lo componentes varía ampliamente durante el manejo cotidiano en situaciones de tráfico o montaña, entonces existe un incremento de la temperatura, por lo cual dificulta el trabajo en condiciones de lubricación hidrodinámica (mezclada) y se produce el desgaste de sus componentes.

Si dejas la lubricación constante (al dejarlo en pocas revoluciones) pero aumentas el esfuerzo del motor, aumentarás el desgaste.

Si aumentas el esfuerzo, entonces aumenta las revoluciones del motor (bajándole un cambio de la caja de velocidades) para aumentar la lubricación, ya que al levantar vueltas, aceleras la bomba de aceite!

Condiciones de Lubricación Mezclada

CUADRO COMPARATIVO DE LOS REGÍMENES DE LUBRICACIÓN

CARACTERÍSTICAS DE UN BUEN LUBRICANTE

1. Baja viscosidad.

2. Viscosidad invariable con la temperatura.

3. Estabilidad química.

4. Acción detergente para mantener limpio el motor.

5. Carencia de volatilidad.

6. No ser inflamable.

7. Tener características anticorrosivas.

8. Tener características antioxidantes.

9. Tener gran resistencia pelicular.

10. Soportar altas presiones.

11. Impedir la formación de espuma

Baja viscosidad.

Motores con aceites con :

Alta viscosidad (densos) generan mayor trabajo al arranque.

Muy baja viscosidad, podrían entrar al interior de la cámara de combustión y quemarse y generar el “Humo Azul”.

Entonces el grado de viscosidad ideal y adecuado se debe consultar al manual del propietario del automóvil o equipo.

Ejemplo.

Un aceite clasificación 10W30 puede ser útil para vehículos con menos de 80,000 km y un 10W40 para motores con mayor kilometraje.

Extremos Inferior y Superior de la cualidad de los aceites bajo el perfil de Viscosidad.

Viscosidad invariable con la temperatura

En todos los aceites la viscosidad cambia con la

temperatura, sin embargo no todos cambian de la

misma manera, generalmente los aceites mono-

grados son aquellos en los que estos cambios son

más importantes. En los aceites de tipo multigrado

los cambios no son tan drásticos.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES

CLASIFICACIÓN S.A.E. (SOCIEDAD DE INGENIEROS AUTOMOTRICES)

Clasifica a los aceites según la viscosidad del lubricante y lo divide en:

Monogrados, se les asigna un número.

Los aceites monogrados tienen la característica de que su viscosidad cambia de manera importante con la temperatura, cuando ésta baja, su viscosidad se incrementa y cuando aumenta su viscosidad disminuye.Entre los aceites monogrados se tienen:

SAE40, usado en motores de trabajo pesado y en tiempo de mucho calor (verano).

SAE30, sirve para motores de automóviles en climas cálidos. SAE20, empleado en climas templados o en lugares con temperaturas

inferiores a 0°C. SAE10 Empleado en climas con temperaturas menores de 0°C.

Multigrados, se le asigna una letra W (winter=invierno) y un numero.

Estos aceites tienen la característica de que su viscosidad también cambia con la temperatura pero lo hacen de una manera menos drástica que los aceites monogrados. Para los aceites multigrados se tienen algunas de las siguientes clasificaciones SAE5W30, 10W40,10W50, etc.

Son los más utilizados en la industria automotriz actual.

Ventajas de los Aceites Multigrado

Reducen el consumo de aceite. Reducen el consumo de combustible. Permiten partidas en frío más rápidas. Reducen el desgaste en partidas en frío

GRAFICA DE LA VISCOSIDAD vs. TEMPERATURA DE LOS ACEITES MONOGRADOS Y MULTIGRADOS.

Clasifica a los aceites de acuerdo al tipo de motor en el cual será utilizado, los divide en aceites para motores a gasolina o para diesel y les asigna dos letras: la primera indica el tipo de motor; si es de gasolina, esta letra es una “S” del inglés spark (chispa) si la letra es una “C” (del inglés compression) el aceite es para un motor a diesel. La segunda letra que forma la pareja indica la calidad del aceite.

CLASIFICACIÓN A.P.I. (INSTITUTO AMERICANO DE PETRÓLEO)

ACEITES PARA MOTORES A GASOLINA

SA, Típico para motores en condiciones ideales en donde son adecuados los aceites minerales simples (obsoleto).

SB, Motores cuyo funcionamiento idem al anterior, los cuales que necesiten un aceite que les brinde protección contra rayaduras, resistencia a la oxidación y a la corrosión (obsoleto).

SC: para vehículos 1964 - 1967, incluye aditivos detergentes y dispersantes a la vez ofrecen protección contra el desgaste, la herrumbre y la corrosión.

SD: para motores a partir de 1968, mayor protección contra el desgaste, la herrumbre y la corrosión.

SE: para motores modelo 1972 y posteriores, ofrecen mayor protección contra corrosión, los depósitos por alta temperatura (lodos) y la oxidación del aceite.

SF: para motores a partir de 1980, protección contra oxidación del aceite, formación de depósitos, herrumbe y corrosión.

SG: adecuado para motores modelo 1989, se recomienda usar en motores recién reparados.

SH: adecuado para motores modelo 1993 de inyección electrónica de combustible, turbocargados o supercargados.

SJ: adecuado para motores modelo 1996 turbocargados, supercargados o de inyección electrónica, especialmente preparado para reducir el desgaste durante el arranque y reducir el consumo de combustible.

SL: 2001.

ACEITES PARA MOTORES DIESEL

CA: Servicio ligero y moderado, combustible con mínimo o nada de azufre, protege contra la corrosión de cojinetes o depósitos por alta temperatura.

CB: idem al anterior pero se puede emplear un combustible con mayor contenido de azufre.

CC: Para motores turbocargados en servicio moderado hasta severo, protege contra lodos por alta temperatura.

CD: para motores turbocargados en servicio a alta velocidad y con cargas pesadas, en donde es necesario el control eficaz del desgaste y evitar la formación de depósitos de baja y alta temperatura.

CE: motores de servicio pesado y turbocargados fabricados después de 1983.

CF: motores de servicio pesado protege contra lodos y depósitos y permite un control eficaz del desgaste.

CF4: permite un mejor control del consumo de aceite y los depósitos en los pistones sustituye al CD y CE.

CG4: motores de servicio pesado y que trabajan con diesel con bajo contenido de azufre 0.5% en peso. Se desempeña mejor que el CD, CE y el CF-4 Para motores diesel de dos tiempos se tienen:

•CDII

• CF-2: mejor desempeño que el CD II. Los aceites para motores a diesel deben controlar la acidez que se pueda generar por el azufre en el combustible el cual al reaccionar con el agua (generada de la propia combustión o de la humedad que tiene el aire) se genera ácido sulfúrico que corroe los materiales. A los fabricantes de aceites para motores a diesel los catalogan a través del TBN (número básico total).

Cada fabricante de vehículos recomienda un tipo de aceite en base al año de fabricación y tipo de motor.

La especificación técnica del lubricante está relacionada con el año del vehículo.

Las especificaciones más recientes son para vehículos con tecnología más moderna API SL(Motores Gasolineros) Y API CI-4 (Motores Diesel).

RECOMENDACIONES CON RESPECTO AL LUBRICANTE

LUBRICACIÓN EN LAS CAJA DE CAMBIOS

En la caja de Transmisión NO HAY COMBUSTION, el lubricante reduce la fricción en el contacto y transmisión de movimiento.

LUBRICANTES PARA CAJAS DE CAMBIO MANUALES

Las cajas se componen de un eje primario, un eje secundario y un contraeje intermedio; por lo que las funciones del lubricante son:

Reducir al máximo el rozamiento y los desgastes bajo condiciones de gran velocidad de deslizamiento y presiones de contacto muy elevadas. Para ello necesita una viscosidad adecuada, propiedades de extrema presión (EP), propiedades antiespumantes y un punto de congelación bajo.

Contribuir a refrigerar los mecanismos teniendo en cuenta que el cárter es de escasa capacidad y no hay circuito de refrigeración.

Controlar los deslizamientos para permitir una sincronización rápida y precisa o asegurar, en el caso de embragues sumergidos, un acoplamiento sin ruidos ni vibraciones. Para lo que necesitan aditivos modificadores de fricción.

Proteger los mecanismos de las corrosiones y de la herrumbre. Eliminar los ruidos y vibraciones, amortiguar los choques. SAE: 90, 140, 250 y MULTIGRADOS SAE 75W-90, 80W-90 y 85W-140.

LUBRICANTES PARA CAJAS DE CAMBIO AUTOMÁTICAS

Las transmisiones automáticas se componen de un convertidor de par y de un tren de engranajes epicicloidales que se encargan de la transmisión de la potencia desde el cigüeñal hasta las ruedas, produciéndose éstas a través de varios embragues metálicos que realizan la maniobra de cambio.

Las funciones del lubricante en las cajas de cambio automáticas son:

Tener una viscosidad adaptada, para ello se requiere también un buen índice de viscosidad.

Características de fricción adecuadas. Necesita aditivos modificadores de fricción. Buena resistencia a la oxidación y estabilidad térmica. Disponer de propiedades

antioxidantes. Mantener limpios los mecanismos evitando la formación de depósitos. Disponer de

propiedades detergentes y dispersantes. Reducir el desgaste y aumentar la capacidad de carga. Propiedades antidesgaste y EP. Proteger contra la corrosión. Mínima tendencia a la formación de espuma para permitir

el óptimo funcionamiento de los circuitos hidráulicos.

LUBRICANTES PARA GRUPO DIFERENCIAL

Completa gama de lubricantes para grupo diferencial, incluye productos sintéticos y minerales, monogrados y multigrados de alta calidad.