Hace sesenta años, el drenado (cambio) de aceite de un camión se habría efectuado con una frecuencia de tan solo 800 km. Gracias a los lubricantes de alta calidad, combustibles más limpios, mejor tecnología de filtración y motores más confiables, hoy es posible tener intervalos de drenado de hasta 80,000 km o más en el mismo tipo de vehículos.

Sin embargo, los intervalos típicos de cambio de aceite se mantienen alrededor de 40,000 km y se presta poca atención a ajustar esta norma debido a los diversos ambientes y otros factores que enfrentan estos vehículos. Por ejemplo, dos vehículos producidos de forma idéntica pueden experimentar una muy diferente vida útil del aceite; uno puede llegar cerca de los 80,000 km, mientras que el otro podría necesitar aceite nuevo en apenas 24,000 km. Esta diferencia en la vida del aceite de motor es el resultado de muchos factores divididos en tres áreas principales:

Diseño, edad y condiciones del motor – Características de diseño del motor y numerosas condiciones de operación pueden afectar los factores de vida del aceite, incluyendo la exposición a contaminantes y otras condiciones.
Patrones de manejo y condiciones del terreno – Dónde y cómo se conduce el camión.
Propiedades del aceite – La formulación en cuanto a calidad y desempeño del aceite de motor.

Diseño, edad y condiciones del motor

La eficiencia en el quemado del combustible en el motor es quizás el factor más directamente correlacionado con la vida del aceite. Esta es mejorada por la eficiencia de combustión, que puede determinar el tipo y la cantidad de partículas que son impulsadas a través de los anillos del pistón. El paso de gases de combustión (blowby) al cárter, es generalmente la principal fuente de ingreso de contaminantes hacia el aceite. Entre ellos están la tierra, agua, hollín, combustible, óxido de nitrógeno (NOx) y los hidrocarburos parcialmente quemados (HC). No sólo la eficiencia de combustión juega un rol importante, sino que hay otros factores de diseño del motor, como la eficiencia de sellado, el control de temperatura y los métodos de control de las emisiones, que influyen en el tipo y concentración de contaminantes en el aceite.

Algunas características medibles del motor, como el kilometraje y el total de horas de operación, son inevitables, y es probable que acorten el intervalo de cambio de aceite. Sin embargo, es conveniente mantener un flujo de aceite saludable proporcionando consistentemente suficiente filtración y sellado. En componentes críticos, como los filtros, el modo de falla no se limita sólo a un acortamiento de la vida útil del aceite cuando se experimentan condiciones mediocres. La figura 1 muestra cómo una pobre filtración puede producir una reacción en cadena de efectos dañinos en el motor, así como mayores costos de operación.

La filtración es la receptora de la contaminación. Por lo tanto, es importante que la capacidad de retención de suciedad del filtro esté en línea con el intervalo previsto o necesario de cambio de aceite.

Además de la filtración y los sellos, otra característica del motor que tiene un efecto sobre los intervalos de cambio de aceite es la cantidad de aceite o el tamaño del cárter. Básicamente, con un mayor volumen de aceite circulando dentro del motor, habrá una disminución en la concentración de contaminantes. Mayor tamaño del cárter también significa más aditivos de aceite y menos esfuerzo térmico. Como resultado, los fabricantes que ofrecen motores con cárter de mayor tamaño generalmente permiten extender los intervalos de cambio de aceite.

Aunque todos los motores están diseñados para proporcionar condiciones saludables para que fluya el aceite, incluso los modelos mejor diseñados acumulan cierto nivel de contaminación con el tiempo, ya sea que se genere internamente o ingrese del exterior. Por consiguiente, el propietario del camión es responsable de garantizar que las condiciones saludables y el mantenimiento óptimo se mantengan estables.

Figura 1. Daños al motor por una deficiente filtración

Patrones de manejo y condiciones del terreno

Las condiciones que debe soportar un aceite de motor son el reflejo de las condiciones en que se encuentra el camión. Conducir en temperaturas extremas, por ejemplo, no es un ambiente sano para el aceite. Por un lado, a bajas temperaturas el aceite tiene una alta viscosidad, lo que puede perjudicar la lubricación de la pared del cilindro y de los cojinetes durante el arranque. Por otro lado, entornos de mucho calor no sólo provocan una disminución de la viscosidad del aceite, sino también dar lugar a reacciones químicas peligrosas, como la oxidación y acortamiento de la vida útil del aceite. Además, condiciones severas externas, como caminos polvorientos y una elevada humedad del aire aumentan la probabilidad de que estos contaminantes ambientales invadan el aceite, por lo general a través de la toma de aire y por la cámara de combustión.

Figura 2. Evaluación de factores que afectan el intervalo de cambio de aceite

Aunque el aceite puede contaminarse por diversas condiciones externas, cualquier factor que influye en la eficiencia del combustible también afecta a la vida del aceite. Una baja eficiencia en el consumo de combustible implica que el motor no está funcionando en un estado óptimo, lo que lo obliga a trabajar más duro. Como resultado, el aceite también trabaja más duro. Entre los factores que influyen en el consumo de combustible están las carreteras muy empinadas, altas cargas, arranque-paro frecuente, remolcado e incluso el estilo de manejo.

Dónde y cómo se conducen estos pesados camiones puede dar lugar a ahorros de combustible de 1 a 3 kilómetros por litro (KPL). El número KPL es un indicador útil para determinar el ciclo de trabajo del aceite. Los fabricantes de motores como MaxxForce y Cummins han decidido recomendar recientemente un intervalo de cambio de aceite basado en gran medida en la tasa de consumo de combustible del vehículo.

La figura 3 muestra cómo el intervalo de cambio de aceite para los motores 2010 de MaxxForce puede variar de 28,000 a 64,000 kilómetros. Esto es significativo en comparación con la invariable recomendación anterior de 40,000 kilómetros, que durante años fue la guía estándar. Ahora, la mejor economía de combustible le ayuda a ahorrar no sólo en combustible, sino también en el consumo de aceite.

Propiedades del aceite

Los aceites para motor diésel con licencia del Instituto Americano del Petróleo (API) y de la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles (ACEA) están formulados para proporcionar las mejores propiedades de protección al motor y darle la mayor vida de servicio. Sin embargo, hasta el aceite de la más alta calidad puede verse desafiado por una serie de factores que intensifican su propia degradación. No sólo son críticas las condiciones iniciales del aceite (limpieza, humedad, etc.), sino también la selección adecuada del nivel de desempeño del aceite para contrarrestar las estresantes condiciones que pueden acortar la vida del aceite.

Control de partículas y otros contaminantes

Aunque una diminuta partícula puede parecer poco destructiva, tiene el poder de generar hasta 20 nuevas partículas desde el momento de su ingreso hasta que finalmente es removida, destruida o se asienta. Después de la exposición repetida a la contaminación, el aceite actúa más como un enemigo mortal del motor que como su sangre.

Figura 3. El intervalo de drenado para algunos motores puede fluctuar entre 30,000 y 65,000 km.

Además, cada vez que los contaminantes sólidos están presentes en el aceite y no se filtran rápidamente, los efectos pueden implicar más que la suma de los contaminantes por sí mismos. Estos sólidos pueden acortar la vida útil del aceite combinándose con otros contaminantes y ciertas condiciones. Entre ellos están:

Lodos y hollín – La formación de depósitos de lodo por la combinación de contaminantes sólidos y humedad provoca un mayor desgaste del motor y acorta la vida útil del aceite.
Ingreso de agua y refrigerante – Humedad, glicol y ácidos promueven la corrosión, el agotamiento de aditivos y la oxidación del aceite.
Dilución con combustible – Conforme ingresa combustible, la película de aceite se adelgaza, el aceite se oxida y pierde viscosidad.

Elección de aceites de motor de primera calidad

Los aceites de motor de primera calidad (Premium), que suelen elaborarse con bases sintéticas, proclaman un mejor desempeño, como ahorro de combustible, mejor capacidad de arranque en frío y limpieza general del motor. Sin embargo, si el objetivo es lograr la mejor protección del motor y que al mismo tiempo sea rentable, entonces un aceite Premium no es siempre la respuesta. Este argumento es similar a la decisión de comprar un vehículo híbrido. Por ejemplo, si un vehículo híbrido proporciona “X” cantidad de ahorro en combustible y le cuesta “Y” más su adquisición, le llevará “Z” años antes que comience a recibir el beneficio de ahorro de costos. Si “Z” llega después de que ha vendido el vehículo, usted habrá perdido dinero. Del mismo modo, el aceite de motor Premium le proporciona “X” beneficios, le cuesta “Y” más y le llevará “Z” cantidad de tiempo para cosechar los beneficios. A veces “Z” llega mucho después de que se presente otro fallo no programado o incontrolable, resultando por lo menos en un cambio prematuro de aceite.

Viscosidad y grados de aceite

Dado que la viscosidad varía con la temperatura, es importante que el aceite de motor mantenga una viscosidad adecuada en todo el rango de temperaturas de operación. Para lograr esto, se añaden aditivos de alto peso molecular, como son los modificadores de viscosidad (o mejoradores del IV), que reducen la relación de cambio de la viscosidad con respecto a la temperatura.

Figura 4. Ya sea que se base en las condiciones de manejo, en las condiciones del motor o en las del aceite, las causas raíz pueden llevar a un aumento en la concentración de contaminación del aceite, recortar la vida útil del aceite y provocar una eventual falla del motor.

El grado de viscosidad estándar del aceite para motor de camiones pesados ha sido el SAE 15W-40. Con este aceite, el nivel de viscosidad proporciona suficiente protección contra el desgaste y al mismo tiempo reduce al mínimo las fuerzas de arrastre viscoso que roban energía. Sin embargo, si se utiliza un motor más reciente y de mayor calidad, que es menos susceptible al desgaste interno, entonces un aceite de menor viscosidad, como un SAE 10W-30 o 5W-30 puede ser una mejor alternativa, ya que ofrecen una mejor economía de combustible e intervalos de cambio de aceite extendidos.

La figura 4 muestra cómo estas causas raíz, ya sea que se basen en las condiciones de manejo, las condiciones del motor o del aceite, pueden conducir a un aumento del estrés y contaminación del aceite, lo que acorta su vida útil y puede llevar a la eventual falla del motor. Cualquiera de estas causas tiene el potencial para afectar adversamente el intervalo de cambio de aceite. Mantener el aceite operando suave y limpiamente es clave para aumentar su vida y la del motor.

El intervalo óptimo de cambio de aceite

El tiempo óptimo para cambiar el aceite es cuando los daños ocasionados por las condiciones de deterioro del aceite son más elevados que los ahorros en costo y tiempo por la ampliación del intervalo de cambio. Estos efectos nocivos pueden ser a corto o largo plazo. Uno de los efectos a corto plazo es la pérdida de la economía de combustible por la degradación del aceite hasta el siguiente cambio. Entre los efectos a largo plazo está el daño permanente de los componentes internos del motor, lo que genera costos relacionados con las reparaciones, reconstrucciones y tiempo muerto.

Puede ser muy difícil determinar exactamente cuándo llega el momento ideal para cambiar el aceite. Si se conoce su condición continuamente, este momento sería:

Cuando las propiedades del aceite se degradan hasta su límite condenatorio.
Cuando hay una disminución significativa del número básico (BN), asociada con las condiciones del lubricante que provocan corrosión.
Cuando comienza a aglomerarse hollín y se forma lodo y hay posibilidad de que se asiente o adhiera en los componentes internos del motor.

Sin embargo, como estas condiciones no siempre se conocen durante la operación normal del camión, la mejor respuesta recae en la habilidad del operador para monitorear la calidad del aceite en un momento dado, ya sea en tiempo real (sensores en-línea), o periódicamente por medio del análisis de aceite.

Figura 5. Condiciones que afectan la vida del aceite

Análisis de aceite

Aunque el análisis de aceite puede ayudar exitosamente en la determinación del intervalo óptimo de cambio, no es barato. Por esta razón, es esencial que desarrolle un procedimiento adecuado (tanto para el muestreo como para los ensayos) a fin de obtener resultados útiles. Algunos de los elementos básicos que debe seguir son:

Intervalos y métodos de muestreo óptimos y consistentes.
Registros detallados de operación y mantenimiento, incluyendo KPL, tipo de aceite, registros de mantenimiento, volumen de relleno de aceite, patrones de manejo, tiempo de marcha en vacío, tiempo de operación/distancia, etc.
Conjunto óptimo de pruebas y estrategia correcta de interpretación de resultados.

Una de las principales propiedades de un aceite de motor es la capacidad para neutralizar los ácidos. Para ayudar a mejorar esta capacidad, el aceite está formulado con aditivos alcalinos (por lo general los detergentes). Esta alcalinidad, que puede medirse con el BN, proporciona una buena evaluación de una importante propiedad de envejecimiento del aceite. Esto se debe a que el BN disminuye conforme el aceite comienza a oxidarse, se contamina excesivamente con glicol o por el paso de gases de combustión al cárter. Así como la economía de combustible puede ser el factor más influyente en la disminución de la vida útil del aceite, el BN es quizás la medición directa más confiable de la degradación del aceite de motor. Otros factores importantes son la concentración de hollín, dispersancia de hollín, contaminación y agotamiento de aditivos.

Estimaciones del operador y del propietario de la flota

Al estimar el intervalo óptimo de cambio de aceite, los propietarios de flotas y operadores tienen diferentes desafíos y ventajas. Los propietarios de flotas pueden utilizar una gran cantidad de datos de las rutas comunes para desarrollar un análisis de tendencia basado en el tipo de camión y ruta, el cual puede ser muy confiable. Los operadores de los camiones que son conducidos únicamente por una o dos personas pueden hacer estimaciones razonables, ya que comprenden las tendencias del vehículo y su historial de operación. La habilidad del operador para monitorear el estilo de manejo, el entorno operacional (por ejemplo, el clima, el polvo ambiental y el terreno), el aceite de motor y filtro seleccionados, la eficiencia del motor, etc., también puede ayudar a determinar el intervalo óptimo de cambio de aceite.

Figura 6. Mapa de estimaciones del intervalo óptimo de drenado

Diagnósticos sintomáticos

La salud del aceite es crítica para el desempeño del motor y el vehículo en su conjunto. En muchos sentidos, el aceite en el motor puede compararse con la sangre que circula por el cuerpo humano. Por ejemplo, el aceite pasa a través de diversos componentes del motor para proporcionarles protección contra el desgaste y mantenerlos funcionando correctamente, ayuda a mantener una buena temperatura, a extraer la contaminación, a inhibir la corrosión y mejorar el sellado.

De manera similar, la sangre en el cuerpo humano circula a través de diversos órganos para proporcionarles los nutrientes que mantienen el buen funcionamiento del organismo, ayuda a mantener una buena temperatura del cuerpo, limpia los desechos metabólicos, contiene sustancias que inhiben enfermedades infecciosas, bacterias y parásitos. El aceite del motor es filtrado por un filtro de aceite, y la sangre es filtrada por órganos como el bazo y los riñones.

La sangre es útil no sólo por lo que proporciona al cuerpo, sino también por lo que puede indicar sobre su condición. Cuando un paciente va al médico con una enfermedad desconocida, el médico primero intentará determinar la causa mediante los síntomas conocidos. Si esto no es suficiente, se toma una muestra de sangre y se examina en un laboratorio. La sangre actúa como la firma del cuerpo en su conjunto, ofreciendo pistas adicionales respecto a la causa de la enfermedad.

Figura 7. Algoritmos publicados para el cálculo del intervalo de cambio de aceite

El aceite ofrece esta misma clase de firma para el motor y todos los componentes por los cuales fluye. Un motor puede mostrar síntomas de lo bien que funciona, pero a veces no es suficiente para indicar una falla. Si se toma y examina una muestra de aceite en un laboratorio, las partículas encontradas pueden ofrecer pistas que podrían predecir la falla mucho antes de que se observen algunas señales.

Aunque es importante comprender la condición del aceite a fin de detectar indicios de una falla en el motor, el cambio en su condición es también una forma de falla. Para identificar el intervalo óptimo de cambio de aceite, tenga en cuenta todos los factores y síntomas.

Cada vez más, los fabricantes de vehículos, incluidos los fabricantes de camiones pesados, ofrecen indicadores en el tablero para advertir al conductor cuándo tiene que cambiarse el aceite del motor. Sin embargo, muchos de estos se basan en un solo factor, como el kilometraje o las horas transcurridas desde el último cambio para ayudar al conductor a saber cuándo cambiar el aceite. En algunos vehículos de lujo, se utilizan métodos más sofisticados, incluyendo mediciones directas, algoritmos o una combinación de ambos.

Las mediciones directas pueden emplear una variedad de sensores en-línea a través de capacitancia eléctrica o un resonador micro-mecánico, que puede detectar y medir más o menos la cantidad de contaminantes en el aceite. Los algoritmos utilizan diversas variables proporcionadas por el módulo de control del motor, como el cambio de temperatura del aceite, nivel de aceite, kilómetros por litro y el promedio de kilómetros por hora.

41%

de los profesionales de la lubricación consideran que el factor que más influye en la vida del aceite de motor es dónde y cómo se conduce el vehículo, de acuerdo con una encuesta efectuada en machinerylubrication.com

La figura 6 muestra cómo con sólo dos mediciones (kilómetros por litro y promedio de kilómetros por hora) se puede influir en el intervalo de cambio de aceite. Si se formulara un mapa de estimaciones similar a este, empleando un algoritmo que incorporara todos los factores de degradación del aceite mencionados anteriormente, se podría determinar un método más confiable para establecer el tiempo óptimo para cambiar el aceite.

La mejor parte de este método es que toda la información requerida podría suministrarla el módulo de control del motor. Si se incluyen sensores en-línea para proporcionar más información sobre los niveles de contaminación en el aceite, entonces cabría esperar que la confiabilidad de este método aumente considerablemente.

En resumen, el fin de la vida del aceite está influenciado por una compleja serie de factores. Muchos de estos pueden ser monitoreados, controlados y utilizados para optimizar el intervalo de cambio. Entre ellos están los patrones de manejo, análisis de aceite, algoritmos, sensores en-línea o cualquiera de los otros métodos descritos anteriormente. Además, los beneficios se extienden mucho más allá de mantener el aceite limpio. La contaminación en el aceite no sólo es perjudicial para la operación del motor, sino que también puede proporcionar pistas sobre deficiencias en su funcionamiento, falla prematura y vida útil del aceite inferior a la óptima.

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