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Los secretos del aceite
De todos es sabido que un buen aceite es fundamental para la vida
del motor, pero…
¿Cómo se evalúa la calidad del aceite, qué son los multigrados,
qué diferencias hay entre los aceites de 2 tiempos y los de 4T, mineral o sintético, cómo se produce la
lubricación, qué es la fricción en frío o la lubricación
hidrodinámica?
Muchas
preguntas que ayudarán a comprender mejor nuestros motores. Cuando
compre aceite para su motor, debe elegir el mejor, que no tiene
porqué ser el más caro como más adelante veremos. Por un poco más
de lo que cuesta un aceite normalito, conseguiremos un aceite de
mayor calidad que sin lugar a dudas logrará alargar las
prestaciones y la vida de su motor. Pero….
¿Para que sirve el
aceite de un motor?
El aceite
permite reducir
la fricción y evitar que las piezas metálicas en movimiento se
sobrecalienten y se fundan. El aceite crea una capa microscópica
entre las piezas metálicas en movimiento de modo que una pieza
metálica realmente no toque a la otra. Siempre existirá una fina
película de aceite que las separe. Entre dos engranajes o entre la
biela y su cigüeñal siempre media una fina película de aceite. El
aceite también crea una película microscópica entre el pistón y el
cilindro y entre el pistón y sus segmentos de compresión. El metal
nunca toca al otro metal y además ayuda a crear estanqueidad en la
cámara de explosión.
Al ampliar con un microscopio, este
es aspecto que presentan dos superficies de metal. Si dos piezas metálicas rozan sin
lubricación, estas se desgastan muy rápidamente. De la misma forma que un lima de
acero es capaz de lijar y arrancar metal a otra pieza.
Evacuar el calor
generado
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Los motores
son verdaderas “calderas” en donde se quema el combustible. Son
calderas “controladas” en donde la combustión se efectúa en una
zona delimitada y conocida como cilindro, cuyo volumen cambia
astutamente gracias al movimiento del pistón que aprovecha la
energía cinética de los gases en cada explosión. Y por todo ello,
los motores son conocidos como máquinas de “combustión interna”.
Pero
verdaderamente son eso, calderas que generan un motón de calor,
del cual sólo una parte es aprovechada en energía mecánica capaz
de mover una hélice o unas ruedas. |
La imagen térmica con
infrarrojos demuestra como el interior de un motor es un
auténtico "infierno" de calor. Solo una parte de esta
energía se extrae como energía mecánica, siendo necesario
"bombear" fuera todo el calor restante, so pena de destruir
el motor en pocos minutos.
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Y por esta
razón hay que evacuar del motor todo el calor sobrante de la
combustión que no sabemos aprovechar y convertir en energía de
rotación. El aceite que circula a modo de pequeños ríos y cascadas
dentro del motor es el encargado de absorber el calor sobrante y
actúa como vehículo transportador hacia el exterior de todo este
calor sobrante.
Por esta
razón el aceite debe ser capaz de soportar mucha temperatura antes
de enfriarse en el radiador o el intercambiador de calor, y todo
ello sin sufrir degradaciones. Por
último, el aceite cubre y por tanto protege todas las piezas
metálicas de la oxidación y corrosión. En el aceite se “disuelven”
las partículas de metal desgastadas en los choques entre las
diferentes piezas internas, así como las impurezas y depósitos
procedentes de las combustiones incompletas. El aceite circula por
los conductos del motor y al atravesar el filtro de aceite se
limpia como lo
hacen los riñones en nuestra sangre al eliminan las impurezas de
nuestro organismo.
La fricción en un
motor
La fricción
o rozamiento entre las piezas es lo que verdaderamente desgasta el
motor. La fricción en
“seco” es terrible y destroza el motor puesto que el metal choca contra el otro metal
sin protección de la capa de aceite.
Y esta fricción en seco se produce durante un par de segundos en
todos los motores, justo en el momento de ponerlo en marcha,
especialmente si el motor lleva bastante tiempo sin arrancar.
Nunca acelere hasta pasadas unos diez segundos.
Al activar
el motor de arranque el aceite aún no ha tenido tiempo de ponerse
a circular por los conductos internos del motor. Al arrancar un
motor, el aceite frío está más viscoso y por tanto circula peor.
Las piezas metálicas rozan las unas contra las otras y como el
aceite todavía no ha llenado sus circuitos, no existe la película
que evita la fricción entre las diversas partes metálicas que se
mueven dentro del motor. Esto desgasta mucho al motor.
Cuando se establece el régimen de
lubricación hidrodinámica, existe una
película de aceite adherida a cada pieza metálica (color amarillo)
que no se mueve debido a las fuerzas de adhesión. El aceite "moja"
la pieza y permanece quieto debido a las irregularidades
microscópicas del metal que se llenan de moléculas de aceite. Entre entras
dos películas amarilla se establece una fina capa más gruesa
(color naranja) que es la que verdaderamente lubrica y actúa como
"colchón" y fluye con libertad entre las dos piezas. El metal no
llega a "tocar" al otro metal.
Cuando el
motor ya está caliente, existe como ya explicamos, una película de
aceite entre las piezas metálicas en movimiento. Pero cuando la
presión entre dos piezas es muy alta por ejemplo al acelerar
con brusquedad, se puede llegar a romper la película protectora
(capa naranja en la imagen) produciéndose la temida fricción y desgaste metálico. Cuando las
cosas van como deben ir, y existe en todo momento una finísima
capa de aceite entre las piezas en movimiento, entonces logramos
la lubricación hidrodinámica. Que por otro lado debiera ser
llamada con más propiedad “lubricación oleodinámica”. Contrariamente a lo que
casi todos creen, lo que desgasta un motor no es su número de
horas de funcionamiento, sino el efecto acumulativo de las
nefastas puestas en marcha y sus periodos de calentamiento.
 El problema del
hollín
Cuando la
humedad se condensa dentro del motor, y esto ocurre especialmente
en los motores
marinos que "viven" al borde del mar, se forman minúsculas gotitas
de agua que se mezclan con el aceite. El agua actúa como un
disolvente perfecto para las microscópicas partículas de carbón
procedentes de la combustión imperfecta. Estas partículas son
microscópicas y forman compuestos hidrocarbonados que son
arrastrados por el aceite hasta depositarse en distintos puntos de
fricción del motor creando depósitos que se adhieren hasta formar
incrustaciones terriblemente duras. Esta es otra razón por la que
conviene cambiar el aceite con su correcta periodicidad así como
su filtro.
Escoger el aceite
adecuado
Debemos
buscar uno de calidad y con la viscosidad adecuada para nuestro motor. Consulte por tanto el
manual de su motor. La famosa viscosidad SAE responde al acrónimo
de “American Society of Automotive Engineers”. Y es la
forma de definir la viscosidad en relación con la viscosidad del
agua. La viscosidad del aceite se mide en el laboratorio a
temperaturas de 18º C bajo cero, y por eso se indica con una letra
“W” de “winter” (invierno).
Un aceite
SAE 5W indica que es 5 veces más viscoso que el agua, y otro SAE
40W será más 40 veces más “pastoso” que el agua. O sea, que cuanto
más grande sea el número, más viscoso y “duro” será el aceite. Un
SAE bajo es muy adecuado para el arranque pues circulará más
rápido por los conductos hasta los puntos a proteger y lubricar.
El aceite
cambia mucho de viscosidad al calentarse. Fíjese en su sartén al
hacer un huevo frito! Por esta razón un SAE 40 se comportará mejor
a alta temperatura al permitir una capa de protección más
“gruesa” que el SAE 5W.
Tenga muy
presente que el grado o multigrado que tenga el aceite NO indica
nada sobre la calidad del aceite. Sólo nos indica la viscosidad de
este, pero no lo fácil o rápidamente que se puede llegar a
degradar y estropear con la alta temperatura.
Para definir
la calidad existen normas internacionales que debemos considerar
con mucha más atención que la publicidad o su marketing. Existe un estándar USA llamado API y otro
Europeo conocido como ACEA, que permite definir con mucha
claridad la calidad del aceite. Estas pruebas vienen casi siempre
en letra pequeña en la lata de aceite, por lo que debemos fijarnos
en ellas y guiarnos por esta codificación. Esto es lo que cuenta,
no la marca.
En motores de altas prestaciones es
importante utilizar un aceite sintético de buena calidad. Para este YAMAHA
F350, el fabricante indica en su manual aceite API SE en adelante
hasta API SL, y de grado térmico desde 5W30 hasta 10W40.
La calidad del
aceite
Si una lata
de aceite de 4 tiempos viene de USA, encontrará un código pongamos
por ejemplo
API
SL CH. La “S” indica que el
aceite es adecuado para motores de “spark” o sea de bujías, es
decir, de gasolina. La letra “L” indica la calidad de este aceite.
Puede ser A para el peor de los tipos o B, C, D, E, F, G, H, J, L.
Cuando más alta sea la letra mejor, por eso la “L” del ejemplo
anterior indica que se trata de un aceite de máxima calidad.
Observe como en la lista de letras, los norteamericanos se han
saltado la “I” para evitar la combinación de letras SI que indica
(Sistema Internacional) de medidas. La letra “C” de
compresión, indica en nuestro código del ejemplo anterior, que el aceite es
válido también para motores diesel. Y la cuarta y última letra “H”
indica la calidad de este aceite para ser utilizado en motores
diesel. Cuanto más alta mejor.
Pero vayamos
al estándar Europeo que es el que debiéramos ver por nuestras
tierras. El ejemplo en este caso sería por ejemplo aceite
ACEA
B5-09. Si vemos una letra “A” se trata de un aceite para motores
de gasolina. La letra “B” es para los motores diesel y la letra
“E” para motores industriales
de alta potencia. El número que viene a continuación (2º carácter) indica la
calidad que puede ir de 1 a 3 para motores de gasolina, de 1 a 5
para la categoría “B” de los diesel, o de 1 a 3 para los motores
industriales. Los siguientes dos números indican el año de
fabricación del aceite. En nuestro ejemplo anterior tendremos un
aceite para motores diesel de máxima calidad y fabricado hace sólo
unos meses en el año 2009.
Un Aceite
tipo E puede ser utilizado en vez de uno B y uno B en vez de uno A,
pero no al contrario, pues los “E” son los que admiten condiciones
más duras de trabajo. Un aceite E1 es apropiado para motores con
turbo de moderadas prestaciones. Uno cuya denominación sea E2 será
válido para motores turbo de altas prestaciones. Un E3 está
diseñado para motores de muy altas prestaciones y además ofrece
una gran estabilidad. El aceite denominado E4 es como el E3 pero
además es autopulimentable, dispersante y permite reducir los
cambios de aceite en el motor. El E5 es el que emplean los motores
más exigentes y admite calentarse a las más altas temperaturas. Está formulado para minimizar los riesgos de generación de
depósitos de hollín.
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Aceite 2 tiempos
Mucho
ha cambiado la tecnología de 2 tiempos en los últimos años.
Y para este tipo de motores se emplean aceites
específicamente diseñados y conocidos como TCW3 (Two Cycle Water)
. Son válidos para ser mezclados con la gasolina o para trabajar
en modo pre-mezcla. El número 3 indica que se trata de
aceite de tercera generación, muy mejorados respecto a las
anteriores generaciones 1 y 2.
Un
motor 2 tiempos inyección de última generación como los E-Tec
de BRP no tiene válvulas de admisión ni de escape, ni
árboles de levas, ni taqués, ni correas de distribución y
por tanto sólo es necesario lubricar el cigüeñal y los
pistones. Menos mecánica, menos piñones, menos retenes,
menos problemas… Y también menos necesidades de lubricación.
No existe ningún volumen de aceite que controlar en el
cárter y por tanto no hay necesidad de vigilar varillas de
nivel de aceite ni hacer cambios de aceite.
Entonces… ¿Cómo funciona la lubricación de un motor E-Tec?
Los E-Tecs
son motores de mecánica muy fiable y duradera.
Tecnológicamente muy avanzados gracias a sus sistemas
electrónicos y perdurables pues mecánicamente son menos
complejos que los 4 tiempos.
Los E-Tec
de Evinrude aprovechan las ventajas de los motores de 4
tiempos inyección y la ligereza y simplicidad de los 2
tiempos. BRP aconseja la utilización de un aceite formulado
por Bombardier y conocido como XD-100 que posé aditivos para
prevenir la formación de depósitos de hollín y de gran
resistencia y poder de lubricación. Aunque es posible
utilizar cualquier aceite que cumpla con la normativa TCW3,
si utilizamos un XD-100 podremos reducir el consumo en un
30%. Para ello basta con “programar” el motor en cualquier
concesionario BRP para indicarle al motor de forma digital,
que lo que estamos utilizando es aceite XD100 y por tanto
reducir electrónicamente las dosificaciones de aceite
inyectado para la lubricación.
El
aceite para lubricación se almacena en un
depósito exterior que alimenta al motor. Por debajo de 2.000
revoluciones el consumo de aceite es casi despreciable. Con
el motor frío el consumo es mayor, pues al ser menos fluido,
es necesario inyectar más para lograr la misma lubricación,
y en régimen óptimo de funcionamiento, con un par de galones tendremos suficiente para unas 40 ó
50 horas de navegación.
El
inyector de aceite trabaja de una forma parecida a como lo
hace el inyector electrónico del combustible. Consiste en un
solenoide que cada cierto número de milisegundos produce
un pulso y por tanto una
micro inyección de aceite aspirando aceite del deposito y
comprimiéndolo dentro del circuito de lubricación para
finalmente ser inyectado en los puntos donde es necesario
crear la película de aceite de lubricación; en la cabeza de
bielas con el cigüeñal, y en los pistones y sus segmentos.
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Aceite sintético o
aceite mineral
Cualquier
aceite de motor proviene del petróleo, salvo el Castrol de
competición empleado en la mezcla en los motores de 2 tiempos y
que es sencillamente aceite extraído de las venenosas pepitas de
la planta de ricino, produciendo tan característico olor a
“carreras” a ser utilizado.
Cuando un
aceite es denominado como “mineral” indicará sencillamente
que proviene del petróleo. Alguien decidió un buen día considerar al petróleo como
un “mineral” líquido, para diferenciarlo frente a los aceites vegetales como
son el de
oliva, girasol, colza, coco, ricino, palma y muchos otros más.
Los aceites
semi-sintéticos son aceites minerales a los cuales se añaden algunos aditivos para mejorar algunos
aspectos y comportamientos.
Los aceites
sintéticos que son actualmente los más utilizados, son
aceites minerales que han sido modificados con aditivos y
tratamientos químicos que consiguen alterar las moléculas de
aceite para mejorar su comportamiento frente a la viscosidad y
aumentar su estabilidad en altas temperaturas. Son sin lugar a
dudas los mejores y consiguen tener un amplio margen de
viscosidad, gran resistencia a las altas temperaturas sin por
ello quemarse y además son menos volátiles a altas temperaturas.
Nada nos impide mezclar aceites de
diversos fabricantes, pero debe tener en cuenta que la mezcla
resultante debe ser considerada como la del peor de los aceites
empleados en la mezcla. Si mezcla uno multigrado con otro semi-sintético,
el resultado debe ser considerado como si fuese semi-sintético.
Dejando de lado calidades, grados y tipos, lo más
importante es que al motor nunca le falte aceite. Esto es
sencillamente fatal para su vida.
Aceite multigrado
Un aceite
multigrado sencillamente hace referencia a que es capaz de
trabajar en un amplio rango de temperaturas, manteniendo su
viscosidad a niveles aceptables para lubricar correctamente el
motor. En el fondo todos los aceites son siempre multigrados, pero
los sintéticos se comportan con un “espectro” de temperaturas más
amplio. Dependiendo de la temperatura típica exterior en la que
vivamos tendremos que utilizar un rango de multigrado diferente.
La figura muestra las correspondencias entre viscosidad y topes de
temperatura ambiental para las que han sido diseñados. Ojo, pues
dependiendo del tipo, los grados de viscosidad se relacionan de
forma diferente con la escala de temperaturas.
¿Por qué se
consume el aceite?
Cada cierto
número de horas es necesario añadir un poco de aceite. Es
totalmente normal el consumo de aceite, siempre y cuando este no
sea excesivo. Este consumo se debe a la microcirculación que se
produce a través de los segmentos de los pistones. Los segmentos
del pistón tienen una ligerísima holgura vertical de sólo unas
décimas de micra y por tanto subirán y bajarán con cada movimiento
del pistón hacia arriba y hacia abajo. La cámara que queda entre
la pared posterior del segmento y el pistón actúa como si fuese
una pequeña micro-bomba de aceite que hace “trepar” el aceite de
segmento en segmento hasta alcanzar el superior en donde se quema
en cada explosión unas milésimas de gramo.
Lo
importante es vigilar el nivel de aceite, especialmente en los
motores de los veleros que suelen navegar con escora, y para ello
utilizamos la varilla que indica el nivel del aceite. No lleve
nunca el nivel de aceite por debajo de la marca mínima. Pero tampoco es
“sano” llevarlo por encima del máximo pues el cigüeñal tendrá que
“nadar” en una piscina demasiado alta de aceite, produciendo pérdidas
de rendimiento que se pagarán en sobrecalentamientos del motor. No
es lo mismo correr en la playa chapoteando un poco en la orilla,
que intentar correr con el agua por encima de los tobillos… En
ambos casos tendremos bien refrigeradas nuestras plantas de los
pies, pero en el segundo caso no habrá forma de correr con
rapidez. Esto mismo es lo que le pasa al cigüeñal cuando hay un
exceso del nivel de aceite en el cárter.
Cuando los
segmentos están muy desgastados o tienen una holgura excesiva, el
consumo de aceite por esta causa se dispara y entonces verá un
humo exageradamente azulado en su tubo de escape. También pueden
producirse consumos de aceite al pasar una pequeña cantidad entre
el vástago de la válvula y su guía, hacia el conducto de admisión
y por tanto hacia la cámara de combustión.
Cuando el
pistón baja durante la fase de admisión, el segmento queda arriba
y se llena la holgura entre éste y la acanaladura del pistón.
Durante la compresión el pistón sube y el segmento se pega contra
la otra cara de la acanaladura. En la combustión se quema parte
del aceite que queda libre.
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