JA McGeehan , Chevron. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

La tasa de combustible, el consumo de aceite y el tamaño del cárter son fundamentales para definir un intervalo óptimo de drenado de aceite.

  1. La tasa de combustible define la entrada de calor al pistón/anillos, lo que afecta directamente las tasas de oxidación del aceite y la formación de depósitos en el pistón.
  2. El consumo de aceite define la velocidad a la que se agrega aceite nuevo al cárter.
  3. El tamaño del cárter determina la cantidad inicial de aceite disponible.

Figura 1. Intervalos de drenado según los OEMs de motores –
Función de la economía de combustible y aceite (Consumo)

La Figura 1 muestra una gráfica típica de un OEM para determinar un intervalo de cambio de aceite. Por ejemplo, un camión con un tamaño de cárter de aceite de 42 litros, con un promedio de 2.3 km/l, con una tasa de consumo de aceite de 420 km/litro, debe tener un intervalo de drenado de aceite de 31,000 km.

Un camión con una mejor economía de combustible de 2.75 km/litro con la misma tasa de consumo de aceite tendría un intervalo de cambio de aceite de 37,000 km. Estos gráficos han sido desarrollados por los OEM para promover la máxima durabilidad del motor y minimizar los costos de garantía.

Aumento de los niveles de hollín en el aceite

Desgaste por pulido por hollín

La capacidad del aceite para dispersar el hollín es fundamental para prevenir el desgaste provocado por pulido. Si se produce desgaste en el sistema del tren de válvulas, habrá una pérdida de economía de combustible, ya que la sincronización de la inyección y la sincronización de las válvulas se moverán de sus ajustes óptimos. De hecho, el desgaste como resultado de las conexiones de inyección de combustible puede provocar un retraso en la sincronización del combustible, lo que genera además un mayor nivel de hollín en el escape y el aceite.

 

Figura 2. Seguidor de leva de un motor GM 6.2 litros

Los niveles de hollín generalmente aumentan con el kilometraje. Duplicar los intervalos de drenado de aceite duplicará la cantidad de hollín en el aceite. En algunas aplicaciones de vehículos en las que un tiempo de inactividad elevado va seguido de aceleraciones rápidas, el nivel de hollín puede superar el cinco por ciento. En algunos casos, esto puede causar un desgaste por pulido por hollín de los puentes de válvulas, lo que resultará en una baja economía de combustible.

El desgaste del eje estacionario en el levantador hidráulico del motor GM 6.2 litros causará fallas en el árbol de levas cuando el rodillo haga contacto con la carcasa del levantador hidráulico e impida su rotación (Figura 2).

Obstrucción del filtro y potencial de lodo en la culata

El filtro de aceite se utiliza para eliminar la suciedad y las partículas metálicas para evitar un desgaste anormal. Sin embargo, si el hollín no se dispersa bien, se formarán lodos en el filtro, las tapas de los balancines y la plataforma de la culata.

Una vez que el filtro está cubierto de lodo, el bloqueo resultante aumentará la presión diferencial del filtro forzando al sistema a entrar en derivación, lo que evita la filtración del aceite. Esto reducirá la vida útil del filtro y aumentará el desgaste de todos los componentes del motor.

Se forma lodo en la tapa del balancín y en la culata porque el aceite se escurre por estas partes a una velocidad relativamente lenta, lo que permite que el hollín en suspensión caiga sobre estos componentes. Este lodo tiene el potencial de aumentar el desgaste de la guía de la válvula, lo que aumentará el consumo de aceite y la fuga de gases de combustión (Blow-by).

A los mecánicos no les gusta trabajar en un entorno de motor con alta concentración de lodo, que puede ser difícil de quitar de las manos. Por tanto, es comprensible que un motor limpio sea a menudo uno de sus criterios de excelencia.

Reducción de la vida útil de los cojinetes

La reducción de la vida útil de los cojinetes puede deberse a uno de muchos factores, incluida la dilución por combustible, las fugas de refrigerante, el desgaste abrasivo y la corrosión. El aumento del intervalo de cambio de aceite aumenta los niveles de abrasivos, combustible y refrigerante en el aceite. Esto puede remover el recubrimiento del cojinete y dañar su revestimiento.

El revestimiento de los cojinetes es fundamental para proporcionar las siguientes propiedades en buenos cojinetes:

Conformidad

La capa de plomo-estaño es suave y flexible y promueve la conformidad en la vida útil temprana sin dañar el cigüeñal.

Capacidad de incrustación

Algunas partículas pequeñas y duras de suciedad o metal pueden incrustarse en el revestimiento y cubrirse con una película fina y suave, evitando rayones y abrasión dañina tanto en el eje como en el cojinete.

Resistencia a la incautación

La capa blanda puede reducir el rayado y el desgaste adhesivo causados ​​por la soldadura entre las superficies deslizantes. Esto es particularmente importante si se rompe la película de aceite entre el cojinete y el eje. El plomo en la capa superior proporciona un metal blando que, en condiciones de lubricación límite, puede proteger el eje al arrancar y parar, o en otras ocasiones en las que la película de aceite es delgada.

Resistencia a la corrosión

Es la capacidad para prevenir el ataque corrosivo del revestimiento de cobre y plomo y que establece el diámetro del cojinete. El plomo del revestimiento está aleado con estaño resistente a la corrosión.

Claramente, el revestimiento de los cojinetes es fundamental para la durabilidad del motor. Sin embargo, puede eliminarse mediante una fuga de glicol, desgaste abrasivo o dilución por combustible.

Si se produce una fuga de refrigerante a un nivel muy bajo, provocará la formación de bolas de aceite, que pueden eliminar el recubrimiento del cojinete. Estas bolas están formadas de compuestos de los aditivos (calcio) a causa de la presencia de glicol. Estas bolas son lo suficientemente duras como para desgastar el revestimiento y, por lo tanto, acortar la vida útil del cojinete.

El desgaste abrasivo del revestimiento, debido a un funcionamiento inadecuado del filtro de aceite o una cantidad excesiva de hollín en el aceite, también puede acortar la vida útil del cojinete. Además, la dilución por combustible reducirá la viscosidad del aceite y el grosor de la película de aceite entre el cojinete y el cigüeñal, lo que resultará en desgaste. Finalmente, la corrosión de los cojinetes puede resultar de una insuficiente alcalinidad (BN) en el aceite, que resulta de extender los drenados más allá de la capacidad del aceite.

Mayor daño debido a drenados de aceite no efectuados

Los intervalos de cambio de aceite recomendados por el OEM son conservadores. Por diseño, los ciclos recomendados promueven la máxima durabilidad del motor, sacrificando la longevidad del lubricante (ciclo de vida restante). Las recomendaciones están destinadas a permitir un drenado extendido.

Por ejemplo, si el drenado normal de un camión es de 25,000 km, pero se omite un drenado y el drenado ocurre a los 50,000 Km, el aceite aún debería brindar protección. Pero si el drenado es de 25,000 Km y el no efectuar un drenado resultó en un intervalo de drenado de 96,000 Km, se pueden producir daños en el motor. Los drenados normales de aceite proporcionan un margen de seguridad y garantizan la durabilidad del motor.

Mayor potencial de falla del árbol de levas

El cambio de estándares para reducir las emisiones de gases por el escape ha dado como resultado un aumento de la presión de inyección de combustible y un aumento correspondiente en la tensión de la leva, porque accionan los inyectores individuales. Para hacer frente a los cambios, se han mejorado significativamente los metales de la leva, la dureza, los acabados de las superficies y los perfiles. De hecho, Detroit Diesel ha cambiado a un costoso rodillo de nitruro de silicio sobre un pasador de acero para manejar cargas más altas en condiciones de lubricación límite.

Independientemente, la sobrecarga de hollín puede provocar un desgaste abrasivo entre el eje y el cojinete de los balancines, lo suficiente como para provocar un aferramiento del balancín.

El sistema de levas es el talón de Aquiles de los motores con control de emisiones actuales. Los motores necesitan una lubricación adecuada con un mínimo de partículas y hollín en las películas de aceite entre los componentes críticos.

Aumento de metales en el aceite

Con tasas normales de desgaste del motor, los metales del aceite usado aumentan linealmente al aumentar los kilómetros. Al duplicar el drenado de aceite normal de 26,000 a 52,000 kilómetros, los metales ​​en el aceite usado aumentan como se muestra en la Figura 3. El desgaste anormal da como resultado un rápido aumento por encima de la línea lo que indica un problema.

Figura 3. Incremento lineal de metales de desgaste con intervalos
extendidos de drenado en prueba de campo Ryder Cummins NTC350

Por el contrario, el número básico del aceite generalmente disminuye de manera lineal, ya que los ácidos se neutralizan a una tasa constante (Figura 4). Para evitar el desgaste por corrosión de los anillos/revestimiento y cojinetes, es necesario mantener la reserva alcalina de manera que el número base del aceite no caiga por debajo de 3.0 según lo medido por D2896 o 1.5 por D4739.

    Figura 4. Número básico (BN, ASTM D2896) con intervalos
extendidos de drenado en prueba de campo Ryder

Mayor desgaste del anillo y menor potencia del motor

Al extender el intervalo de cambio de aceite, hay un aumento en la contaminación del aceite, combinado con una reducción en la reserva alcalina del aceite (BN). El resultado final puede ser una pérdida de potencia. En pruebas de campo severas en Canadá con motores de 430 HP, se encontró que extender el intervalo de drenado de aceite de 19,000 kilómetros a 29,000 kilómetros combinado con un volumen reducido del cárter resultó en una pérdida de potencia, medida en un dinamómetro de chasis (Figura 5). Se cree que esta pérdida fue el resultado de un mayor desgaste de la superficie del anillo y la ranura, lo que aumentaba la fuga de gases del motor.

    Figura 5. Pérdida de potencia con drenado prolongado –
Caballos de fuerza vs. Intervalo de drenado

Mayor formación de depósitos en el pistón

En la década de 1970, los motores Mack se evaluaron sin drenado de aceite durante 320,000 Km. Solo se añadió aceite de relleno al motor. El resultado de esta prueba de campo demostró que algunos de los anillos trapezoidales de compresión superiores se atascaron debido a los depósitos, lo que provocó una gran fuga de gases de combustión y pérdida de potencia (Figura 6).

Los aceites de motor están formulados con inhibidores de oxidación y detergentes para minimizar la formación de depósitos. Estos aditivos se agotan con el tiempo y deben sustituirse para mantener un control adecuado de depósitos y asegurar el funcionamiento libre de los anillos, sellar la presión de combustión y mantener el control del aceite.

 

    Figura 6. Posible reducción de vida del motor con drenado prolongado –
El anillo superior se pegó por no cambiar el aceite por 320,000 km

Vida útil del sello del cigüeñal

Aunque no se han experimentado fugas en los sellos debido a drenados de aceite prolongados, se ha informado en Europa en motores de gasolina. La fuga se debe a un aumento en la acumulación de partículas en el labio del sello, lo que puede acelerar el desgaste entre el sello y el cigüeñal y contribuir al deterioro del elastómero. En este estudio, los drenados de aceite normales proporcionaron una vida útil más prolongada del sello que los drenados prolongados (Figura 7).

    Figura 7. Posible reducción de vida del motor con drenado prolongado –
Se desconoce la capacidad de los sellos del cigüeñal a intervalos extendidos

Partículas remanentes

Es importante recordar que, al drenar el aceite usado de los motores, no todo el aceite se drena automáticamente. La ubicación del tapón de drenado es fundamental para un drenado adecuado, pues a menudo queda algo de aceite usado en el motor. Este aceite está muy contaminado y los aditivos se agotarán. Cuanto más largo sea el intervalo de cambio, más contaminado estará el aceite y mayor será el grado de agotamiento del aditivo. Cuando se agrega el aceite fresco, se mezcla con este aceite usado.

Un sumidero de aceite es como un inodoro: tienes que vaciarlo

Teniendo en cuenta todos los factores, el intervalo de cambio de aceite recomendado por el OEM, combinado con aceite de motor de alta calidad, proporciona la mejor garantía de durabilidad del motor. A diferencia de las cajas de engranajes que están encerradas, el motor produce continuamente un paso de gases de la combustión que transporta al aceite hollín, ácidos corrosivos, condensación (agua), combustible no quemado, suciedad, refrigerante y metales de desgaste. Por lo tanto, el intervalo de cambio de aceite adecuado es fundamental para la vida útil del motor y un funcionamiento sin problemas. La práctica de mantenimiento riguroso en el cambio de aceite, como lo ejemplifica la industria aeronáutica, proporciona operaciones seguras y sin problemas.

Teniendo en cuenta todo el potencial para reducir la durabilidad del motor, siempre se debe tener precaución al seleccionar un intervalo de drenado diferente al recomendado por el OEM, incluso con un aceite de motor de alta calidad.