Fundamentos de lubricación de motores de combustión internas

La lubricación juega un rol muy importante en la expectativa de vida de un motor de combustión interna. Sin aceite, un motor sucumbiría rápidamente por sobrecalentamiento y desgaste. El aceite ayuda a mitigar este problema, y si es monitoreado y mantenido correctamente, puede ayudar a extender la vida de su motor.

Dónde comienza la lubricación de un motor

El proceso de lubricación de un motor de combustión interna comienza en el depósito, comúnmente conocido como el cárter. Desde aquí, el aceite es succionado a través de un tamiz o cedazo por la bomba, donde se eliminan del aceite los contaminantes de mayor tamaño, pasando luego por el filtro. Es importante mencionar que no todos los filtros tienen el mismo desempeño. La habilidad de los filtros para remover las partículas depende de muchos factores, entre los cuales podemos mencionar la media filtrante (material, tamaño de poro, área de filtración y profundidad del filtro), la caída de presión y el caudal a través del filtro. El aceite el bombeado a través de los pasajes a los componentes del motor como son el árbol de levas, los cojinetes de bancada y de biela, los pistones, etc. Después de hacer este recorrido, el aceite regresa al cárter por gravedad, repitiéndose nuevamente el ciclo.

Formulación del aceite

Para apreciar el verdadero impacto del aceite en el proceso de lubricación, usted debe conocer primero que nada cómo están formulados. Los aceites de motor tienen dos componentes: aditivos y aceite básico.

El volumen total de aditivos en un aceite de motor puede estar entre un 20 y un 30 por ciento, dependiendo de la marca, la aplicación y su formulación. Estos aditivos pueden mejorar las propiedades del aceite básico, añadir propiedades que este no tiene o eliminar las propiedades
indeseables.

Un paquete típico de aditivos para aceites de motor incluye un detergente y un dispersante. Estos aditivos trabajan juntos para mantener los motores limpios de depósitos que se pueden formar por la combustión del combustible y por los gases que pasan a través de los anillos al cárter, mejor conocido como blow-by. Los detergentes y los dispersantes son pequeñas partículas que tienen una cabeza polar y una cola oleofílica. La cabeza polar se fija a los contaminantes dentro del aceite y los rodea, formando una estructura conocida como micela.

El hollín es un buen ejemplo de un depósito que puede ser controlado por los detergentes/dispersantes. Las partículas de hollín son envueltas por el dispersante, formando una micela, que se mantiene en suspensión para evitar que se deposite en las superficies del motor. De esta forma circulan por todo el sistema hasta que son removidas cuando se realiza el cambio de aceite o quedan atrapadas en el filtro cuando crecen en tamaño, evitando así un proceso conocido como aglomeración. Durante esa aglomeración, las partículas de hollín comienzan a unirse unas con otras o aglomerarse en partículas más grandes. Las más pequeñas, que pueden pasar a través de los componentes sin interrumpir la película lubricante, pueden aglomerarse para formar partículas más grandes, las cuales pueden romper la película lubricante y dañar la superficie.

La mayoría de los motores de los vehículos utiliza algún aceite del tipo multigrado. Este tipo de aceite tiene un aditivo llamado mejorador del índice de viscosidad (MIV). Ejemplos comunes son el 10W-30 o el 15W-40. Estos MIV son moléculas orgánicas de cadena larga que cambian de forma en la medida en que la temperatura del ambiente donde se encuentran cambia. En ambientes fríos (durante el arranque del motor), estas moléculas están estrechamente unidas. A medida que el aceite se calienta, comienzan a estirarse. Esto permite que el aceite fluya más rápidamente a baja temperatura, pero manteniendo una viscosidad aceptable, y más importante aún, una película lubricante en el rango de la temperatura de operación.

Otro aditivo comúnmente usado en la formulación de estos aceites es el antidesgaste (AW). Al igual que los detergentes/dispersantes, estos aditivos tienen una estructura similar, pero a diferencia de los anteriores, su cabeza polar se adhiere a la superficie de los componentes del motor. Una vez adherido a la superficie, el antidesgaste forma una película de sacrificio que protege las superficies contra la degradación bajo condiciones de lubricación a película límite. El más común de estos aditivos es el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP).

Degradación del aceite

Los aceites de motor están sujetos a diferentes modos de falla. La contaminación plantea un problema muy importante para los motores. Los contaminantes del ambiente pueden acelerar los procesos de oxidación y causar un taponamiento prematuro de los filtros. La contaminación con combustible puede disminuir la viscosidad del aceite, llevando a condiciones de lubricación límite dentro de los componentes móviles del motor. Por el contrario, la contaminación con glicol (anticongelante) incrementa la viscosidad, por lo que el aceite no fluirá tan bien hacia los componentes que requieren de un aceite menos viscoso. El sobrecalentamiento o los intervalos prolongados de cambio también aceleran la degradación del aceite, dando como resultado una pobre lubricidad y excesiva oxidación.

Adicionalmente, los aditivos en el aceite se pueden romper generando problemas de lubricación. Con el tiempo, los mejoradores del índice de viscosidad se rompen, disminuyendo la viscosidad del aceite a la temperatura de operación. Los AW y los detergentes/dispersantes no son diferentes. Ellos se agotan, y las moléculas que se quedan no son tan efectivas. Por lo tanto, el aceite debe ser cambiado. Lo anterior puede ser causado por periodos prolongados de uso del aceite o un pobre mantenimiento.Cuando de motores se trata, aplican los mismos principios de
lubricación. La película lubricante debe ser mantenida para asegurar condiciones de operación adecuadas para obtener la máxima vida de los componentes del motor. Cambiar el aceite regularmente y mantener el nivel adecuado son factores calve para la salud del motor y su expectativa de vida.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.