INDICE

IndiceINTRODUCCIONDentro de los servicios que Oxxe presta a sus clientes industriales est contemplada la realizacin de cursos y seminarios de lubricacin, los cuales se dictan peridicamente a grupos de empresas, por personal especializado en el rea de productos del petrleo de la Unidad de Productos y Asesora Tcnica de Oxxe Petroleum Corporation S.A. Dichos cursos y seminarios estn dirigidos fundamentalmente al personal de mantenimiento de las distintas empresas, y con ellos se persigue principalmente, transmitir a dicho personal informacin tcnica referente a la produccin, caractersticas, aplicacin y manejo de los lubricantes terminados, as como sobre anlisis peridico de aceites y mantenimiento planificado; todo ello con una ayuda a mejor conocimiento y uso de los productos derivados de hidrocarburos, lo cual seguramente contribuir al buen funcionamiento de los equipos y maquinarias y su mxima vida til. En dicho sentido, en este manual hemos reunido temas relacionados con la lubricacin de los equipos/maquinarias ms importantes que conforman las instalaciones industriales o el equipo automotriz, as como los lubricantes que Oxxe dispone para estos usos. La informacin contenida en el Manual sirve de complemento a los temas tratados en el transcurso del Seminario que nos ocupa y esperamos que tambin sea una fuente de consulta en sus labores de mantenimiento y otros aspectos relacionados con los productos derivados de hidrocarburos y su aplicacin.

CONTENIDOTEMAS 1. Clasificacin de los aceites segn su viscosidad.

2. Principios de lubricacin.

3. Motores de combustin interna y su lubricacin.

4. Transmisiones automotrices y su lubricacin.

5. Grasas lubricantes.

6. Engranajes y su lubricacin.

7. Engranajes y su lubricacin. 8. Sistemas hidrulicos.

9. Muestreo de lubricantes.

10. Manejo, almacenaje y distribucin de lubricantes.

Atentamente, OXXE PETROLEUM CORPORATION S.A. Productos y Asesora Tcnica Actualizacin: Julio De 2006 Manual de Apoyo para curso de Lubricacin.

Clasificacin de los aceites segn su viscosidadPROPIEDADES DE LOS ACEITES LUBRICANTES: VISCOSIDADVISCOSIDADSin lugar a dudas puede afirmarse que la viscosidad es una de las ms importantes propiedades de cualquier aceite, puesto que ella en la mayora de los casos, es la que determina la capacidad de lubricante para formar una pelcula que separe las superficies metlicas en movimiento relativo disminuyendo as la friccin y el desgaste. No obstante la importancia de esta propiedad, algunas veces sta no es comprendida a cabalidad y sobre todo, se presentan confusiones en cuanto a su significado, formas de medicin y clasificaciones. En este captulo trataremos sobre los distintos aspectos de esta propiedad y su significado. Qu es la Viscosidad? La viscosidad de un fluido puede definirse desde el punto de vista prctico como su resistencia a fluir, es por lo tanto, una medida de su friccin interna. Mientras menor sea esta friccin ms fcilmente fluir y por lo tanto la viscosidad ser menor. Desde el punto de vista ms tcnico la viscosidad est definida como la fuerza requerida para mover una superficie plana de 1 centmetro cuadrado sobre otra superficie plana, a la velocidad de 1 centmetro por segundo cuando las dos superficies se encuentran separadas por una capa de lquido de 1 centmetro de espesor. La viscosidad as definida corresponde a la viscosidad absoluta, siendo su unidad el POISE. Sin embargo, generalmente se trabaja con la centsima parte del POISE: el centipoise (cp), siendo: 1 cp = 0,01 poise La razn para ello es simplemente el orden de magnitudes, ya que de esta forma los dgitos que se manejan son menores. La determinacin de la viscosidad absoluta requiere mediciones complejas y elaboradas. As, para fines prcticos, en el laboratorio es mucho ms sencilla la medicin de la viscosidad cinemtica. La viscosidad cinemtica es la relacin de la viscosidad absoluta de un aceite y su peso especfico a la temperatura a la cual se efecta la determinacin de la viscosidad. La unidad de viscosidad cinemtica es el stoke a pesar de que, por conveniencia (y por las mismas razones mencionadas anteriormente), usualmente se habla en trminos de centistokes (cSt), donde: 1 cSt = 0,01 Stoke De esta forma, la viscosidad en stokes multiplicada por el peso especfico del aceite a la temperatura de la prueba nos da la viscosidad absoluta del lubricante en poises a esa temperatura. Cmo se mide la Viscosidad? A travs de los aos se han desarrollado distintos mtodos para la determinacin de la viscosidad (as como tambin se han ideado distintos sistemas para clasificar a los aceites segn su viscosidad). En todos ellos, sin embargo, el principio es el mismo: se determina el tiempo que tarda en fluir un volumen determinado del lquido al cual se le desea medir la viscosidad. En la actualidad, las distintas clasificaciones de viscosidades estn definidas bsicamente en funcin de la viscosidad cinemtica, es decir, en cSt. La determinacin de esta viscosidad se realiza por medio de un viscosmetro cinemtico como el mostrado en la figura No. 1. En ste, un volumen determinado de aceite es introducido en un tubo capilar permitindose luego que descienda por accin de la gravedad. Se mide entonces el tiempo que tarda el nivel de aceite en pasar entre dos marcas en el tubo capilar. Este tiempo, expresado en segundos, se multiplica por una constante C grabada sobre el tubo y el resultado as obtenido representa la viscosidad cinemtica en cSt. El viscosmetro se encuentra sumergido en un bao de aceite slo con sus extremos fuera de ste. Este bao se mantiene controlado precisamente a la temperatura a la cual se desea determinar la viscosidad. Existen otros mtodos de medicin como el viscosmetro SAYBOLT, utilizado hasta hace no mucho tiempo en Estados Unidos y el REDWOOD (en Gran Bretaa). Estos viscosmetros consisten esencialmente en un recipiente para el aceite con un orificio calibrado en el fondo a travs del cual fluye ste. La viscosidad de la muestra se obtiene midiendo el tiempo, en segundos, para que un volumen determinado del aceite fluya a travs del orificio a un recipiente graduado que se encuentra debajo. En la figura No. 2 puede observarse el principio de estos viscosmetros. En ellos se expresan las viscosidades en segundos SAYBOLT UNIVERSALES (SSU) o en segundos REDWOOD No. 1 o No. 2. En Alemania y el resto de Europa se utilizaron ampliamente los grados ENGLER. La diferencia consiste en que en este sistema, lo que se determina es la relacin entre el tiempo que tarda en fluir una cierta cantidad de aceite y el tiempo que tarda en fluir

Clasificacin de los aceites segn su viscosidadun volumen similar de agua, expresndose la viscosidad en grados ENGLER ( ENGLER E). Es importante recordar que la viscosidad vara con la temperatura y que es imprescindible al hablar de esta propiedad, saber la temperatura a la cual fue determinada. En el caso de los aceites, la viscosidad se mide a 40C 100C. En el viscosmetro SAYBOLT generalmente se trabaja a 100F y 210F; mientras que los grados Engler se expresan comnmente a 20C 50C. En otros productos, como en los combustibles, las viscosidades se expresan a otras temperaturas de referencia. Este hecho es de fundamental consideracin a la hora de establecer correspondencias entre sistemas de viscosidades que utilizan temperaturas de referencia diferentes. En la Tabla N 1 se muestra la conversin de diferentes viscosidades a la misma temperatura. Para equivalencias de viscosidades determinadas a temperaturas distintas es necesario conocer el Indice de Viscosidad del Aceite. Qu es el Indice de Viscosidad? La viscosidad de un aceite est, como se ha mencionado, relacionada con la temperatura y en el caso de todos los aceites minerales disminuyen con el aumento de sta. No todos los aceites, sin embargo, la viscosidad vara en la misma forma. El Indice de Viscosidad es una medida o indicacin (emprica) que expresa la forma en la cual la viscosidad de un aceite vara con respecto a la temperatura. Un Indice de Viscosidad alto indica poca variacin de la viscosidad con la temperatura. Por el contrario aceites con Indice de Viscosidad bajos experimentan una mayor variacin de la viscosidad en relacin a la temperatura. Aceites con un ndice de viscosidad mayor a 80 se conoce como aceites de Alto Indice de Viscosidad (HVI*) y los menores de 60 como Bajo Indice de Viscosidad (LVI*). Cuando este sistema se ide, alrededor de los aos 30, lo que se hizo fue asignar al aceite con mayor variacin de viscosidad respecto a la temperatura conocida en esa fecha, el valor de 0 y al de menor variacin el valor de 100.

Figura N 1 Viscosmetro Cinemtico.

Figura N 2 Viscosmetro Saybolt.

Clasificacin de los aceites segn su viscosidadTABLA N 1 Conversin de Viscosidad a la misma temperatura.

NOTA:

En las escalas laterales la viscosidad cinemtica es la misma. La viscosidad a la misma temperatura en las distintas escalas es equivalente. Para extender el rango de viscosidad cinemtica Saybolt Universal, Redwood No.1 y Engler basta con multiplicar por 10 la viscosidad de estas escalas donde coinciden con la escala de viscosidad cinemtica entre 100 y 1.000 centistokes.

EJEMPLO: 1.500 CENTISTOKES = 150 X 10 cSt = 695 x 10 ssu = 6950 ssu.

Clasificacin de los aceites segn su viscosidadEn la Figura N 3 se puede observar la variacin de la viscosidad de dos aceites con ndices de viscosidad diferentes: (*) HVI: High Viscosity Index (*) MVI: Medium Viscosity Index (*) LVI: Low Viscosity Index puede determinarse Viscosidad. directamente el Indice de

RESUMEN- La viscosidad es una medida de la resistencia a fluir de un lquido. - En la actualidad, para aceites lubricantes la unidad ms comnmente utilizada para expresar viscosidad es el centistoke y las temperaturas usuales de referencia corresponde a 40C y 100C. - El ndice de viscosidad indica la forma en la cual vara la viscosidad con respecto a variaciones en la temperatura. - Aceites de Alto Indice de Viscosidad al ser sometidos a cambios de temperaturas experimentan una variacin menor de la viscosidad que los aceites con Indice de Viscosidad Menores. Sistemas de clasificacin de viscosidades As como a travs del tiempo se desarrollaron e idearon distintos mtodos para la determinacin de la viscosidad, paralelamente se fueron creando diversas formas de clasificacin de los aceites segn su viscosidad. En esta parte trataremos acerca de las ms comunes clasificaciones en uso hoy en da, as como tambin la relacin que existe entre ellas Clasificacin ISO para lubricantes lquidos industriales El deseo de establecer un lenguaje comn entre los fabricantes de equipos, los suplidores y los usuarios, para designar y seleccionar los lubricantes industriales, llev a los institutos de normalizacin de varios pases miembros de la ISO (International Organization for Standarization), a travs de un esfuerzo conjunto, a desarrollar la clasificacin ISO de viscosidades para lubricantes lquidos industriales identificada como ISO 3448, efectiva a partir del 1 de enero de 1978. Esta norma est basada en las siguientes pautas generales: 1. Se establece 18 grados de viscosidad, comprendidos entre 2 y 1.500. Esto cubre el intervalo entre aceites de mnima viscosidad hasta los de mxima viscosidad, en lo que a productos lquidos de petrleo se refiere. 2. Cada grado de viscosidad se designa por el nmero entero ms cercano a su viscosidad cinemtica media, expresada en centistokes a 40C, permitindose una variacin de 10% de este valor.

Figura N 3 Variacin de la Viscosidad / Temperatura en aceites con Indice de Viscosidad diferentes.

Cmo se determina el ndice de viscosidad de un aceite? Para determinar el Indice de Viscosidad de un aceite es necesario conocer la viscosidad del mismo a 40C y 100C y con estos datos puede calcularse el ndice de viscosidad por medio de la siguiente formula:L.U IV = ----------------- x 100 L.H

Donde U = Viscosidad de la muestra de aceite a 40C. L = Viscosidad a 40C de un aceite de Indice de viscosidad 0 y que a 100C tiene la misma viscosidad que la muestra de aceite. H = Viscosidad a 40C de un aceite de Indice de viscosidad 100 y que a 100C tiene la misma viscosidad que la muestra de aceite. Los valores L y H se encuentran en las tablas correspondientes a la norma ASTM D-2270. Actualmente ya existen tablas en las cuales con slo conocer las viscosidades cinemticas a 40C y 100C

Clasificacin de los aceites segn su viscosidad3. La clasificacin se basa en el principio de que la viscosidad cinemtica media correspondiente a cada grado debe ser aproximadamente 50% mayor a la correspondiente al grado anterior. En la tabla N 2 se muestra esta clasificacin. As por ejemplo, cuando estamos hablando de un lubricante industrial como el Rotalub EP-150, nos estamos refiriendo a un producto cuya viscosidad expresada en cSt y medida a 40C est comprendida entre el 135 y 164 cSt. Es importante, sin embargo, destacar que esta clasificacin proporciona informacin solamente sobre la viscosidad del lubricante a la temperatura de 40C. No contempla ni define caractersticas de calidad, comportamiento, aplicacin o cualquier otro aspecto relacionado con el lubricante. La viscosidad cinemtica a otras temperaturas depender de las caractersticas de viscosidad/temperatura del lubricante considerado, las cuales normalmente se reportan en grficos de viscosidad/temperatura o se establecen en trminos del Indice de Viscosidad.

Grado de Viscosidad

Viscosidad Cinemtica media cSt a 40C 2,2 3,2 4,6 6,8 10,0 15,0 22,0 32,0 46,0 68,0 100,0 150,0 220,0 320,0 460,0 680,0 1.000,0 1.500,0

Lmites de Viscosidad Cinemtica, cSt a 40C. Mnima 1,98 2,88 4,14 6,12 9,00 13,50 19,80 28,80 41,40 61,20 90,0 135,0 198,00 288,00 414,00 612,00 900,00 1.350,00 Mxima 2,42 3,52 5,06 7,48 11,00 16,50 24,20 35,20 50,60 74,80 110,00 165,0 242,00 352,00 506,00 748,00 1.100,00 1.650,00

ISO VG 2 ISO VG 3 ISO VG 5 ISO VG 7

m

ISO VG 10 ISO VG 15 ISO VG 22 ISO VG 32 ISO VG 46 ISO VG 68 ISO VG 100 ISO VG 150 ISO VG 220 ISO VG 320 ISO VG 460 ISO VG 680 ISO VG 1,000 ISO VG 1,500

NOTA: La clasificacin ISO corresponde a la norma ICONTEC 1121-77

Tabla N 2 Sistema ISO de clasificacin segn la viscosidad para lubricantes industriales lquidos.

Clasificacin de los aceites segn su viscosidad

Grado SAE Viscosidad OW 5W 10 W 15 W 20 W 25 W 20 30 40 50 60

Viscosidad (cP) mx. a baja temperatura 3.250 a 30 3.500 a 25 3.500 a 20 3.500 a 15 4.500 a 10 6.000 a 5 ------

(cP) mx para bombeabilidad a una temperatura dada 30.000 a 35 30.000 a 30 30.000 a 25 30.000 a 20 30.000 a 15 30.000 a 10 ------

VISCOSIDAD a 100C (en cSt) Mnima 3.8 3.8 4.1 5.6 5.6 9.3 5.6 9.3 12.5 16.3 21.9 Mxima ------Menor que 9.3 Menor que 12.5 Menor que 16.5 Menor que 21.9 Menor que 26.1

Tabla N 3 Clasificacin de Viscosidad para aceites de Motor SAE J300 Junio 89.

Clasificacin SAE de viscosidad de los aceites para motores Desde el ao 1911, la Sociedad de Ingenieros Automotrices de los Estados Unidos, SAE* ha establecido distintas clasificaciones de viscosidad de los aceites para motor, destinadas a ser usadas por los fabricantes de vehculos en el momento de determinar los grados de viscosidad a ser recomendados en sus motores y por los fabricantes de lubricantes en la formulacin e identificacin de sus productos. La ltima revisin de esta clasificacin de viscosidad SAE de aceites para motores est vigente desde marzo de 1982 y est identificada como SAEJ 300 JUN 89 y puede observarse en la Tabla N3. En Venezuela la identificacin de estos grados de viscosidad est definida en la norma ICONTEC 86978. Aceites Lubricantes de uso automotriz, Sistema de clasificacin segn la viscosidad. (*) Society of Automotive Engineers.Nota:

Bombeo mximo sin esfuerzo de corte Esta es una medida de la capacidad de un aceite para fluir hasta la entrada de la succin de aceite y proveer una adecuada presin de aceite durante las etapas iniciales de operacin. Esta temperatura se determina de acuerdo al Mtodo ASTM D3829 Test method for determination of yield stress and apparent viscosity of engine oils at low temperature. Esta medicin se realiza en un viscosmetro especial denominado el Mini-Viscosmetro Rotativo o MRV (Mini Rotary Viscometer), el cual mide o bien la existencia de esfuerzo de fluencia o la viscosidad en la ausencia de medicin de esfuerzo de fluencia despus de haber enfriado la muestra por medio de un ciclo de enfriamiento prescrito (tambin llamado TP1). Este ciclo de enfriamiento predice fallas en aceites de motor SAE 10W-30 y SAE 10W-40, los cuales fallaron en bombeabilidad durante pruebas de campo despus de periodos cortos de enfriamiento. Una viscosidad mxima a una temperatura determinada, arranque en fro Esta viscosidad se expresa en centipoises (cP) y se determina utilizando una versin multitemperatura del mtodo ASTM D2602 Method of Test for Apparent Viscosity of Motor Oils at Low Temperature Using the Cold Cranking Simulator (Mtodo de ensayo de la viscosidad aparente de los aceites para motor a bajas temperaturas, utilizando el Simulador de Arranque en fro). Se ha determinado que existe correlacin entre las viscosidades medidas por este mtodo y la velocidad de giro del motor durante el arranque a bajas

1 cP = 1 mPa.s. 2 1 mm /s = 1 cSt En esta tabla se definen dos grupos de viscosidades: aquellos que estn seguidos por la letra W(1) y aquellos que no contienen esta letra. 1 ( ) Por la primera letra de la palabra invierno en ingls Winter

Para los grados de viscosidad W se establecen los siguientes requisitos:

Clasificacin de los aceites segn su viscosidadtemperaturas y por ende con la facilidad para encender el motor en estas condiciones. Una viscosidad mnima a alta temperatura Para cada uno de los grados W se especifica slo una viscosidad mnima en centistokes (cSt) a 100C. Para los grados restantes 20, 30, 40, 50 y 60 se establece una viscosidad mnima y mxima (en cSt) a 100C. Es posible, sin embargo, formular aceites que satisfagan simultneamente los requerimientos de uno de los grados W y cuya viscosidad a 100C se encuentre dentro del intervalo definido para uno de los grados sin W. Estos son los denominados aceites Multigrados. As por ejemplo, si un aceite satisface los requerimientos de arranque en fro a temperatura y bombeo mximo (cP) de un grado 15 W y su viscosidad a 100C es, digamos, 14,8 cSt, este aceite puede ser clasificado como un 15 W/40. En la grfica N1 se muestra el comportamiento viscosidad/temperatura de varios grados SAE de aceites para motor. Al igual que la clasificacin ISO de viscosidad para lubricantes lquidos industriales descrita anteriormente, sta tampoco define ni especifica caractersticas de calidad o cualquier otro aspecto del comportamiento del aceite, limitndose a establecer requerimientos relativos a la viscosidad. Clasificacin SAE de viscosidad de los aceites para engranajes automotrices De la misma forma que para los aceites destinados a la lubricacin de motores, la Sociedad de Ingenieros Automotrices SAE (Society of Automotive Engineers) de los Estados Unidos ha desarrollado una clasificacin de viscosidad para la identificacin y designacin de los aceites destinados a la lubricacin de engranajes automotrices tales como los utilizados en las cajas de cambio de velocidades manuales (Sincrnicas) o el diferencial, es decir, la clasificacin de viscosidades SAE J306B. En la Tabla N4 se detalla dicha clasificacin. Se observa 7 grados de viscosidad. Para los 4 primeros 70W, 75W, 80W, y 85W, al igual que en el caso de los aceites para motores, se establecen requisitos de viscosidad a baja y alta temperatura, mientras que para los otros 3 grados: 90, 140, 250, slo existen requisitos a alta temperatura. En esta clasificacin para los grados W, en lo que corresponde a baja temperatura lo que se hace es fijar la mxima temperatura a la cual el aceite alcanzar una viscosidad de 150.000 cP (determinada por medio del viscosmetro Brookfield).

Grado de Viscosidad SAE 70 W 75 W 80 W 85 W 90 140 250

Viscosidad en cSt a 100C Mnima 4,1 4,1 7,0 11,0 13,5 24,0 41,0 Mxima ----24,0 41,0 --

Temperatura a(C) para una Viscosidad Brookfield - 55 - 40 - 26 - 12 ----

Tabla N 4 Clasificacin SAE de Viscosidad

Aceites para engranajes automotrices (J 306 B) (ICONTEC 869-78 aceites fabricantes de uso automotriz)

Tambin en este caso es posible formular aceites que cumplan con los lmites a baja temperatura impuestos para un grado W y a alta temperatura con los fijados para otro grado a 100C. As es posible hablar de aceites, por ejemplo de un grado de viscosidad SAE 85W/140 80W/90. Se puede observar que un aceite con una viscosidad cinemtica a 100C de 18,3 cSt puede ser considerado como un grado SAE 90, pero por otra parte tambin pudiera clasificarse como un grado SAE 50.

La designacin y nomenclatura final del producto depender entonces de la aplicacin a la cual est destinado el lubricante. En la Tabla N 5 podemos observar la comparacin entre las distintas clasificaciones de viscosidad contempladas en este captulo y correspondencia mutua, as como tambin la relacin con otros sistemas de medicin y clasificacin de viscosidades.

Tabla N 5 Comparacin de distintos sistemas de clasificacin de viscosidades

Principios de lubricacin

Grfica N 1 Caractersticas de la viscosidad/temperatura de varios grados SAE de aceites para motor

Principios de lubricacinIMPORTANCIA DE LA LUBRICACINAlguien dijo en una ocasin que se puede considerar a la lubricacin una parte tan vital de la mquina como cualquiera de sus rganos activos. Estaba en lo cierto, indudablemente. Por supuesto, los varios cojinetes, engranajes y levas que integran una mquina cualquiera en la actualidad deben ser diseados con todo cuidado y hechos con precisin de los mejores metales a fin de satisfacer las exigencias de la produccin moderna a alta velocidad. Pero estas mismas piezas, sin la lubricacin adecuada, pronto revelaran un desgaste rpido y al correr el tiempo dejaran de funcionar. Entonces la mquina, como instrumento de produccin, sera inservible. En una industria todo tiene un papel importante que desempear en un programa efectivo de lubricacin. El encargado y el operario de la mquina pueden tener seguridad de sacar la mercanca slo si el hombre del servicio de lubricacin ha lubricado la mquina de manera conveniente. A su vez, el hombre del servicio puede lubricar sus mquinas de manera conveniente slo si el ingeniero ha diseado correctamente la mquina y ha especificado el lubricante adecuado para ella. Y a su vez, el mecnico del servicio de mantenimiento depende de la lubricacin adecuada para conservar las mquinas trabajando y para conservar su propia carga de trabajo al mnimo. Es un programa en el que todos tienen un papel importante que representar. antiguas indican que ya los egipcios, 5000 aos antes de Jesucristo, utilizaban productos de petrleo. En 1832 se destil aceite de carbn para usarse en lmparas. Este producto se venda a 2 dlares por galn (3.785 litros) en aquella poca en la ciudad de Nueva York. Fue este precio tan elevado el que llev a Drake a buscar mantos petrolferos y a la perforacin de aquel pozo histrico en Pennsylvania hace un siglo. Desde entonces el petrleo ha desempeado un papel importante revolucionando nuestro sistema de vida al hacer posible el comienzo de la era industrial. Sin el petrleo, y sin los mtodos modernos de refinacin, no tendramos electricidad y todas sus comodidades: radio, televisin, refrigeracin e iluminacin elctrica; ni las ropas modernas, ni tantas otras cosas necesarias en la vida. De hecho sino fuera por el petrleo todava estaramos en los das de antao, de la calesa y los caballos. Hemos examinado brevemente la importancia que tienen los aceites o lubricantes para la industria, y hemos hecho un conciso resumen histrico del desarrollo del petrleo. Ahora vamos a ponernos en contacto con el principio bsico sobre el cual descansa la lubricacin, fundamentalmente, es la reduccin de la friccin a un grado mnimo substituyendo la friccin slida por la friccin fluida. Que es la Friccin? La friccin se puede definir como la resistencia al movimiento entre dos superficies cualesquiera en contacto una con la otra. El hombre ha conocido la friccin desde el comienzo del mundo. Cuando frot dos palos entre s para producir fuego utiliz la friccin. Esta fue una friccin conveniente, el mismo gnero de friccin que impide que nuestros pies resbalen de un lado a otro cuando caminamos. Cuando en nuestra maquinaria industrial ocurre este mismo gnero de friccin, no es conveniente. Destruye la efectividad del equipo por desgaste, calor y reduccin de vida. Esta es la friccin que buscamos vencer con la lubricacin.

USO ANTIGUO DEL PETROLEOLa lubricacin tal como la conocemos en la actualidad, tuvo su comienzo hace muchsimos aos. Contrariamente a lo que hemos credo la mayora de nosotros, el petrleo no hizo su aparicin por primera vez cuando se descubri el histrico pozo de petrleo de Drake en Pennsylvania en el ao 1859. Crnicas

Clases de Friccin Grfica B

Figura N 1 Friccin por deslizamiento

Figura N2 Friccin por rodamiento

Principios de lubricacinClases de Friccin Grfica C

Figura N 3 Friccin por deslizamiento - El mayor esfuerzo

Figura N 4 Friccin por rodamiento - Menor esfuerzo

Figura N 5 Friccin fluida El menor esfuerzo

Desde la antigedad, las personas encontraban que se necesitaba un gran esfuerzo para empujar o arrastrar una piedra pesada por el suelo tal como ven ustedes en la grfica B, fig. 1. Encon-traron que era mucho ms fcil el hacer rodar la piedra, como muestra en la grfica B, fig. 2. El hombre descubri ms tarde que un tronco, que era casi imposible deslizarlo, como se ve en la grfica C, fig. 3, se poda hacer rodar con faci-lidad, como en la grfica C, fig. 4, y cuando se pona en el ro, como ven ustedes en la grfica C, fig. 5, el moverlo era un juego de nios en comparacin con lo anterior. Con el tronco en el ro, vemos la friccin fluida en accin por primera vez. El hecho de que el tronco est flotando en el agua no es el punto clave. Cuando el agua se interpone ente el tronco y el lecho del ro, la nica fuerza que resiste al movimiento del tronco es la resistencia de una partcula de agua deslizndose sobre la otra. Esta resistencia es mucho menor que la encontrada cuando el tronco se estaba deslizando en contacto directo con el suelo. Tenemos ejemplos de las primeras luchas del hombre con la friccin en una forma u otra. Pero surgieron de las luchas de antao, a travs de largos aos de estudio cientfico, hemos llegado a los conceptos actuales de la friccin y la lubricacin.

CONCENTOS MODERNOS DE LA FRICCINLa friccin, tal como la conocemos hoy en da, se puede clasificar en dos tipos: la friccin slida, que puede ser bien por deslizamiento o rodamiento, y la friccin fluida. Friccin Slida Grfica D Estos son los tipos de friccin slida que estbamos diciendo hace un momento, y lo cuales se deben vencer por medio de la lubricacin. Estos son ejemplos que nos ayudarn a ver dnde encontraremos friccin de deslizamiento y rodamiento. Recuerden que, en los dos ejemplos que muestran en la grfica D, la friccin de deslizamiento y la de rodamiento se produce cuando no hay lubricacin. La friccin de deslizamiento, mostrada en la Fig. 6, tiene lugar cuando dos superficies de deslizan una sobre otra sin lubricacin, como en un cojinete sencillo, o entre un pistn y el cilindro. La friccin de rodamiento, mostrada en la Fig. 7, ocurre cuando un cuerpo cilndrico o esfrico rueda sobre otra superficie, como en los modernos cojinetes de bolas y rodillos. Para vencer la friccin de

Principios de lubricacinrodamiento necesitamos menos fuerza que para la de deslizamiento. Sin embargo, cuando no existe lubricacin, podemos esperar que se produzca el mismo desgaste, calor y finalmente el mismo agarrotamiento de las superficies de contacto en ambos casos, pero esto mismo se producir en menor grado en el caso de la friccin por rodamiento. Es interesante ver al microscopio el aspecto que presentan las superficies altamente pulidas de estos cojines. Superficies de Rozamiento Ampliadas Grfica E En la friccin slida, dos superficies de metal, incluso si estn sumamente pulidas, se vern al microscopio que estn formadas por hendiduras y salientes, como en la Fig. 8. Si estas dos superficies se deslizan una sobre la otra en estado seco, sin lubricacin, estas hendiduras y salientes tendern a entrelazarse y agarrarse. Esto causa desgaste, calentamiento, soldadura, y finalmente agarrotamiento. El resultado es averiar por completo el cojinete u otras piezas de la mquina. Recuerden que la friccin slida ocurre cuando no hay lubricacin.

Tipos de Friccin Slida (A vencer con la lubricacin) Grfica D

Figura N 6 Friccin por deslizamiento

Figura N 7 Friccin por rodamiento Figura N 8 Superficies de rozamiento ampliadas Grfica E

Principios de lubricacinSuperficies de rozamiento con pelcula fluida, ampliadas Grfica F

Figura N 9

Figura N 10

Superficies de rozamiento ampliadas con una pelcula fluida. Grfica F Ahora, para que comparemos la friccin fluida, con la friccin slida, si introducimos a presin una pelcula de aceite entre las dos mismas superficies de las que hemos estado hablando, las hendiduras y salientes se llenarn de las partculas de aceite. Cuando se pone un nmero suficiente de estas partculas de aceite entre las dos superficies como para producir una fuerte pelcula espesa, entonces estos desniveles se deslizan entre ellos sin que se produzca entrelazamiento, como se muestra en la Fig. 9. Cuando dichas superficies, bien sean planas, curvas, o esfricas, se mantienen separadas por una pelcula fluida, tenemos lo que se denomina friccin fluida, y estas superficies estn lubricadas. En la Fig. 10 ven ustedes la Fig. 9 amplificada ms todava. La Fig. 10 muestra cinco capas de aceites entre las dos superficies de rozamiento. Mostrando el aceite en capas podemos ilustrar lo que sucede cuando estas

superficies de rozamiento se deslizan una sobre la otra. La capa de aceite que se muestra como 1 se adhiere a la superficie de rozamiento superior y se mueve con ella. La capa de aceite que se muestra como 5 se pega a la superficie de rozamiento de abajo y se desliza con ella. Las capas de aceite que se muestran con los nmeros 2, 3 y 4 se deslizan entre las capas 1 y 5. Como ejemplo de lo anterior vamos a desplazar la superficie de rozamiento superior unos 10 centmetros y vamos a ver cmo se mueven las capas de aceite. Si la superficie de rozamiento superior se desplaza 10 cm hacia la derecha entonces la capa de aceite 1 se mover la misma distancia aproximadamente; la capa de aceite 2 recorrer 7 cm y medio aproximadamente; la capa nmero 3 se mover 5 cm solamente; y la capa de aceite 4 se desplazar nada mas que 2 cm y medio hacia la derecha. La capa de

Principios de lubricacinaceite nmero 5, aferrndose a la superficie de rozamiento inferior, no se mover en absoluto. Cuando estas capas de aceite se deslizan una sobre la otra la nica friccin que tiene lugar es entre las propias partculas de aceite. Estas pelculas de aceite tienen menos resistencia al deslizamiento entre ellas que las superficies slidas. Por lo tanto, con la lubricacin reducimos a un grado mnimo realmente la friccin al substituir la friccin solidada por la friccin fluida. Teora de la formacin de pelculas de aceite Ahora ya hemos definido la lubricacin explicndola en trminos de friccin. Enseguida vamos a ver lo que ocurre cuando introducimos realmente una pelcula de aceite en una chumacera o cojinete sencillo. Formacin de pelcula y cua de aceite Grfica G En la Fig. 11 pueden ver ustedes un eje en reposo la pelcula de aceite que hay entre el y el cojinete es oprimida contra el fondo hacindola salir y la carga la soportan las superficies de metal en el punto de contacto A.

Formacin de pelcula y cua de aceite Grfica G

Figura N 11

Figura N 12

Figura N 13

Figura N 14

En el momento que el eje comienza a girar, en la Fig. 12, se eleva hacia arriba de la superficie de rozamiento en direccin opuesta a la de rotacin. La capa de aceite prxima al eje que esta girando lentamente se adhiere a l y gira con el eje. Esta capa de aceite es arrastrada dentro del espacio de convergencia entre el eje y el cojinete, y comienza a formar una delgada pelcula de aceite en el punto B.

El eje gira con una pelcula delgada de aceite hasta que se ha arrastrado el aceite suficiente dentro del espacio convergente entre el eje y el cojinete para separar ms todava las superficies, como se muestra en la Fig. 13. Observen que aqu tenemos una accin similar a la de las capas de aceite entre las dos superficies de rozamiento planas mostradas en la ltima grfica. El aceite que est prximo al eje se adhiere a este y gira

Principios de lubricacincuando gira el eje. El aceite que est cerca del cojinete se pega a este y permanece estacionario. Las capas de aceite del centro se deslizan entre estas dos capas exteriores; el aceite que est ms cerca del eje es el que se mueve ms, en tanto que el aceite que se halla ms cercano al cojinete es el que se mueve menos. A medida que aumenta la velocidad, la accin de cua del lubricante se mueve en la direccin de la rotacin y se hace ms fuerte, levantando al eje hasta ponerlo en la posicin que se muestra en la Fig. 14. Entonces, como lo vemos en la Fig. 14, el eje est girando montado sobre una pelcula de aceite y la lubricacin est funcionando de manera perfecta. Vamos a repasar esto otra vez para que podamos tener una idea bien formada de cmo se integra la pelcula de aceite. Cuando el eje est cabalgando sobre una pelcula de aceite bien integrada, las hendiduras y salientes de las dos superficies estn completamente separadas y todo lo que haba de friccin slida ha desaparecido, siendo substituida por la friccin fluida. Al describir esta integracin de una pelcula de aceite en un cojinete sencillo, hemos ilustrado la teora de la lubricacin de cua de aceite. Se emplea el trmino de cua de aceite debido a la forma de la pelcula del mismo. El aceite que est prximo al eje en rotacin forma la punta de la cua de aceite y empuja a las capas adyacentes de aceite dentro del espacio en forma de cua que queda entre el eje y el cojinete. Esta teora de la cua de aceite est ampliamente aceptada hoy como el principio bsico de la formacin de pelcula de aceite en los cojinetes sencillos.

Viscosidad Grfica HAceite de baja viscosidad (delgado como el agua) Aceite de alta viscosidad (espeso como melaza)

En la Fig. 14 pueden ver que el eje no est girando en el centro, y que la pelcula de aceite que envuelve al eje no tiene un espesor uniforme. El punto donde la pelcula es delgada se conoce como el rea de presin elevada, y se muestra en la grfica como C. En la parte superior, donde la pelcula es ms espesa, tenemos el rea de presin baja. El aceite que es introducido en esta rea de presin baja es arrastrado por el movimiento de giro con el eje, forzado

a entrar en una pelcula delgada en el rea de presin elevada, y tiene un efecto de levantamiento para aguantar al eje en la posicin que lo ven ustedes en la Fig. 14. El aceite se debera introducir siempre en el cojinete en el rea de presin baja, y no en el rea de presin elevada. Sin embargo, lo que buscamos en toda lubricacin es una pelcula de aceite ideal. Qu es una pelcula

Principios de lubricacinde aceite ideal, y cmo gobierna esta nuestra lubricacin buena o deficiente de un cojinete? Una pelcula de aceite ideal es la que posee cuerpo suficiente para mantener separadas las dos superficies de metal bajo las velocidades y cargas impuestas al cojinete. Sin embargo, el aceite no debe ser de un cuerpo tan pesado que la friccin interna producida por el aceite en s origine calentamiento excesivo y prdida de energa motriz. El factor aislado ms importante que determina la efectividad de la pelcula de aceite es la viscosidad, y luego veamos como la viscosidad, velocidad y carga afectan la pelcula de aceite. Viscosidad Grfica H Viscosidad es una medida de la resistencia del aceite a fluir. Esta grfica ilustra la accin de los aceites de alta y baja viscosidad. Por ejemplo, el agua que fluye libremente se considera que es un lquido de baja viscosidad, en tanto que la melazas, que fluyen lentamente, poseen alta viscosidad. As pues, el aceite delgado que fluye como si fuera agua es un aceite de baja viscosidad.

Velocidad del eje y viscosidad Grfica I Figura N 15

La pelcula de aceite ideal en un cojinete depende de seleccionar un aceite con la viscosidad adecuada que permita la accin de cua de aceite para levantar el eje lo suficiente, desprendindolo del cojinete para mantener la separacin de las dos superficies de metal. Velocidad del eje y viscosidad Grfica I La velocidad del eje y la viscosidad estn estrechamente aliadas en el mantenimiento de una buena pelcula de aceite en el cojinete. Cuanto menor sea la velocidad del eje, mayor debe ser la viscosidad o el espesor del aceite que debemos usar. A medida que se aumenta la velocidad del eje se necesita un aceite ms delgado o de viscosidad ms baja. Para que estos sea ms claro vamos a mirar la Fig. 15. Los cojinetes de baja velocidad usualmente tienen holguras o juego relativamente amplios entre el cojinete y el eje. Por lo tanto se utiliza un aceite pesado o de alta viscosidad. Los cojinetes de alta velocidad tienen partes que ajustan ms estrechamente. En consecuencia se necesita un aceite delgado o de baja velocidad. Ahora vamos a examinar el soporte de cargas y la viscosidad. Soporte de carga y viscosidad Grfica J El soporte de cargas es un factor que tambin debe tenerse en cuenta, ya que el aceite debe poseer la viscosidad suficiente o cuerpo para mantener una buena pelcula del mismo con el fin de soportar la carga. En la Fig. 16 podemos ver el efecto que causa utilizar el mismo aceite bajo diferentes cargas o presiones. La carga de 500 libras (227 Kg.) comprime el aceite pero la viscosidad de este es bastante para mantener separadas las superficies de rozamiento. Cuando se aplica una carga de 1000 libras (454 Kg.) al mismo aceite, la accin compresora de este es mayor. En consecuencia es razonable asumir que la pelcula de aceite ser ms delgada bajo una carga ms pesada. Si queremos mantener una pelcula de aceite adecuada bajo la carga de 1000 libras (454 Kg) debemos usar un aceite ms pesado. Las superficies deben conservarse lo bastante alejadas como para impedir que se entrelacen esas hendiduras y salientes. Al mismo tiempo el aceite no debe ser tan pesado que se produzca calor derivado de la friccin interna del propio aceite.

Soporte de cargas y viscosidad Grfica J Figura N 16

Motores de combustin interna y su lubricacinLUBRICACIN DE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA DE CUATRO Y DOS TIEMPOS

CONTENIDO PARTE ILUBRICACIN DE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA DE ALTA VELOCIDAD DE CUATRO Y DOS TIEMPOS CON DEPSITO DE ACEITEEN EL CARTER

PARTE IIILUBRICACINDE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA DE TIEMPOS CON CARTER SECO

DOS

1. Introduccin 2. Generalidades sobre un motor de combustin interna de alta velocidad 3. Partes ms importantes de un motor de combustin interna a gasolina 4. Secuencias de operacin de un motor de Cuatro tiempos a gasolina 5. Secuencia de operacin de un motor Diesel de alta velocidad de Cuatro tiempos 6. Secuencia de operacin de un motor Diesel de alta velocidad de Dos tiempos 7. Funciones de un aceite para motor 8. Relacin entre las asociaciones API-SAE-ASTMICONTEC, para el desarrollo de especificaciones de calidad de aceites para motor 9. Tipos de pruebas de banco para medir la calidad del aceite 10. Desarrollo del sistema API de clasificacin de aceites para motores a gasolina 11. Lubricantes Oxxe para motores de combustin interna de alta velocidad 12. Perodos de cambio de los lubricantes

1. 2.

Introduccin Clasificacin de los aceites para motores de Dos tiempos Lubricantes Oxxe para motores de Dos tiempos

3.

APENDICE LUBRICANTES INTERNA OXXE PARA MOTORES DE COMBUSTIN

SUPER XP 20W50 SL/CF-4 SUPER 20W50 SF MULTIMAX ZX 15W40 CI-4 DIESEL SAE 40 - 50 CF/CD OXXE HD SAE 40 - 50 OXXE SUPER 2T 50:1 MOTORCYCLE OXXE SUPER 2T 50:1 OUTBOARD

PARTE IILUBRICACIN DE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA DE MEDIANA VELOCIDAD DE CUATRO Y DOS TIEMPOS CON DEPSITO DE ACEITE EN EL CARTER.

1.2. 3.

Introduccin Generalidades sobre un motor de combustin interna de mediana velocidad Lubricantes Oxxe para motores de combustin interna de mediana velocidad

Revisin: Julio 2006

Motores de combustin interna y su lubricacinPARTE ILUBRICACINDE MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA DE ALTA VELOCIDAD DE CUATRO Y DEPSITO DE ACEITE EN EL CARTER

DOS

TIEMPOS

CON

1. INTRODUCCINEl motor de combustin interna, es la fuente de potencia predominante en los vehculos de pasajeros, y de carga en todo el mundo. En el, la energa qumica contenida en un combustible se convierte en energa cintica o de movimiento, lineal y reciprocante de un pistn y sta se transmite a travs de una biela, convirtindola en un movimiento giratorio del cigeal o eje del motor, acoplando a la salida de este el resto de los componentes de traccin del automvil. El diseo de los motores de combustin interna, ha evolucionado rpidamente obteniendo avances importantes en cuanto a eficacia, gran potencia, mayores velocidades, menos consumo de combustible y otras notables mejoras que hacen que su utilizacin sea mayor cada da. Los aceites modernos que lubrican estos motores, se disean tan cuidadosamente como el motor mismo ya que deben tomar en cuenta los requerimientos del mismo, bajo una amplia variedad de condiciones de operacin. Un motor contiene cientos de partes en movimiento, las cuales deben mantenerse separadas unas de otras por medio de una pelcula de aceite. Siempre que dos de esas partes deslicen o roten entre s, el contacto metal a metal resultante puede causar un desgaste severo, por ello, una de las funciones ms importantes del aceite en un motor, es el establecer una pelcula de lubricante lo suficientemente gruesa y resistente para evitar ese contacto metal a metal, logrando de esa manera reducir el desgaste, y por ello prolongar la vida del motor. Otra funcin importante de un aceite para motor, es el reducir la friccin, la cual resulta de la resistencia de las partes internas de un motor de moverse cada una contra las otras. Muchos de los trabajos ms resientes en el diseo automotriz, se ha concentrado en la reduccin de la friccin interna del motor para incrementar la eficiencia de los mismos. Estos trabajos seran intiles sino fuera por la capacidad de los modernos aceites para motor, de formar y mantener una tenaz pelcula sobre las partes calientes, altamente cargadas y con pequeas tolerancias que tienen los motores. Adems de proveer esa pelcula lubricante que reduce el desgaste y la friccin, el aceite tiene tambin

otra funcin muy importante dentro del motor y es, el de actuar como medio refrigerante para disipar el calor generado en el mismo. Entre un 5% y un 10% del calor generado en un motor se transforma en friccin, producida por las rigurosamente ajustadas partes internas como son las bielas, cojinetes principales, rbol de levas, anillos y otras. Este calor debe ser disipado rpidamente para evitar que estas piezas puedan sufrir daos y el aceite es parte fundamental en esta importante tarea. En el presente captulo, discutiremos el funcionamiento del motor de combustin interna, y ampliaremos las funciones del aceite que lo lubrica, las pruebas a las cuales se somete dicho aceite, los sistemas de clasificacin que se utilizan y los productos con que cuenta Oxxe para esta importante aplicacin.

2. GENERALIDADES DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNALos motores de combustin interna se dividen en dos grandes grupos segn el combustible que utilizan para generar trabajo mecnico. Estos son: a) Motores a gasolina b) Motores Diesel El motor Diesel tiene muchas caractersticas comunes con el motor a gasolina, excepto que el motor Diesel no utiliza ignicin elctrica y el sistema de admisin slo trabaja con aire. En este motor se inyecta el combustible directamente dentro de la cmara de combustin o a una precmara adjunta, cuando el aire de admisin es previamente comprimido. La relacin de comprensin es mucho ms alta que en el motor a gasolina, generalmente del orden 20:1, cuando en el de gasolina es de 8:1. La compresin del aire slo genera el calor suficiente para encender el combustible cuando este se inyecta al motor. El motor Diesel tiene una mayor eficiencia que la del motor a gasolina, en cuanto al consumo de combustible dentro del cilindro y su autoignicin, el motor Diesel de cuatro tiempos, tiene los mismos ciclos que el motor de cuatro tiempos a gasolina, tal como veremos ms adelante en ste mismo captulo. Sin embargo las diferencias en operacin y combustible, se traducen en demandas de lubricaciones diferentes y nicas del Diesel tal como tambin discutiremos posteriormente,

Motores de combustin interna y su lubricacin

CIGUEAL

Figura N 1 Corte Transversal de un motor a gasolina mostrando sus partes internas

3. PARTES IMPORTANTES DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA A GASOLINALas partes ms importantes de un motor de combustin interna a gasolina, tal como se muestra en la Fig. 1 son: Vlvulas (de admisin y de escape): Son los mecanismos responsables de abrir y cerrar las entradas o salidas de la cmara de combustin, bien sea, para admitir la mezcla de aire-combustible (vlvula de admisin) o para dejar salir a los gases producto de la combustin de dicha mezcla (vlvula de escape). Generalmente se accionan por un conjunto denominado Tren de vlvulas, el cual incluye el rbol de levas, las mismas vlvulas, los resortes de las vlvulas, las guas de las vlvulas, la barra de empuje, el brazo oscilante y los sellos de aceite, todo esto dependiendo del diseo del motor. La proteccin que brinda el aceite al tren de vl-vulas se base en un contenido de agentes activos, que reaccionan con las superficies metlicas. Usualmente son del tipo del ditiosfosfato de Zinc (ZDTP), el cual es un aditivo, que aadido al aceite, evita el desgaste que ocurre por el contacto de la leva y el tanque de empuje, y tambin evita el desgaste que pudiera ocurrir en otros puntos de contacto como los vstagos de las vlvulas con sus guas y las vlvulas con sus asientos.

Buja: Es el elemento responsable por la ignicin de la mezcla aire-combustible dentro de la cmara de combustin. La buja produce la chispa que inflama o quema el combustible dentro del motor, produciendo la presin que genera la carrera de fuerza del pistn. Cilindro: Es la parte del motor donde se des-plaza el pistn y donde se produce todo el proceso de quema de combustible, en la parte superior o tope del cilindro se encuentran las vlvulas y la buja. Cigeal: Es el rbol o eje principal del motor. A el se conectan todos los pistones a travs de las bielas, transmitindole toda la potencia generada dentro del motor. El cigeal se soporta en el bloque del motor por medio de los cojinetes principales a travs de los casquillos removibles o conchas. A estos cojinetes usualmente se les suministra aceite a presin a travs de pasajes en el mismo cigeal, al igual que las bielas. Las manivelas del cigeal convierten el movimiento alternativo del pistn en movimiento rotativo. Biela: Es el brazo que conecta al pistn con el cigeal. Las bielas se soportan en las manivelas del cigeal, usando cascos de cojinete los cuales se lubrican a travs de pasajes internos de aceite labrados en el mismo cigeal. El pistn se conecta al otro extremo de la biela a travs de un pasador. El pasador del pistn se lubrica por medio de un pasaje de aceite dentro de la misma biela, proveniente del cojinete de la manivela o bien por el exceso de aceite lanzado desde los cojinetes de la manivela.

Motores de combustin interna y su lubricacinPistn y Anillos: El pistn es el elemento mecnico que recibe en su tope la fuerza generada por la expansin de los gases de combustin transformando, al deslizarse por el cilindro, esa energa calrica en energa cintica de movimiento lineal. Los anillos colocados en sus ranuras en la parte superior del pistn forman un sello mvil en uno de los extremos de la cmara de comprensin para que los gases en expansin no pierdan presin. Usualmente los pistones se fabrican con una aleacin de aluminio debido a su peso muy liviano y buena conduccin del calor. Cojinetes: Son los elementos de mquina que soportan y conectan los ejes deslizantes. Los cojinetes que tienen la mayor demanda de lubricante son los cojinetes principales del cigeal, los del rbol de levas y los que conectan las bielas al cigeal. Los requerimientos de lubricacin de los cojinetes de los motores automotrices son ms exigentes que los cojinetes de otras aplicaciones debido a las severas cargas reciprocantes sobre las bielas por lo cual son lubricados por una pelcula hidrodinmica de aceite. Las propiedades ms importantes de los materiales de cojinetes son la resistencia al esfuerzo fatiga, conformabilidad y la resistencia al rayado y a la corrosin. Mezclas porosas para babbitt tales como la de plomo-cobre, tienen la mayor resistencia a la fatiga especialmente a altas temperaturas. Otras mezclas porosas para babbitt populares en orden decreciente, de cualidades antirayantes y antidesprendimiento, son el estao, el de plomo-cobre, aluminio-cobre. Las causas usuales de fallas de los cojinetes son: una lubricacin insuficiente, defectos de montaje, desalineacin, sobrecarga y corrosin. De stas, la corrosin cuenta para slo un 4% de las fallas. Puede notarse que las causas ms comunes de fallas en cojinetes son mecnicas y no estn directamente relacionadas con las propiedades de los aceites lubricantes. 4. SECUENCIAS DE OPERACIN DE UN MOTOR DE CUATRO TIEMPOS A GASOLINA Las secuencias de operacin de un motor de cuatro tiempos a gasolina, las podemos apreciar en la Fig. 2 y son las siguientes:

Figura N 2 Secuencias de operacin de un motor de Cuatro tiempos a Gasolina

1) Admisin: La vlvula de admisin se abre, la vlvula de escape se cierra. Una mezcla de aire-combustible entra en el cilindro por el movimiento descendente del pistn al finalizar la carrera de admisin en el punto muerto inferior, (punto que alcanza el pistn en el fondo del cilindro al descender) se cierra la vlvula de admisin.

2) Comprensin: Durante esta carrera las vlvulas se encuentran cerradas. El pistn invierte la direccin de la carrera de admisin y comprime la mezcla de aire-combustible, que se encuentra atrapada en el cilindro. La relacin de comprensin, es decir la relacin entre el volumen de la cmara de combustin con el pistn en el fondo de su viaje y el volumen en el tope de su viaje, es aproximadamente 8:1 para la mayora de los motores a gasolina.

Motores de combustin interna y su lubricacin3) Fuerza: Cuando el pistn llega al tope de su carrera de comprensin (a este punto se le llama el punto muerto superior o PMS), la mezcla de aire/combustible se enciende por una chispa generada por la buja. La alta presin de la combustin impulsa el pistn hacia abajo, sta es la carrera que produce la fuerza del motor. Aqu los anillos del pistn en combinacin con el lubricante, crean un sello contra las paredes del cilindro y dentro de las ranuras del anillo minimizando el escape de los gases. A pesar de que este sello es muy efectivo, algo de los gases que genera la combustin se escapan hacia el crter y son la mayor fuente de contaminacin del lubricante. 4) Escape: Cuando el pistn alcanza nuevamente el final de su carrera hacia abajo (punto muerto inferior), se abre la vlvula de escape, entonces el pistn nuevamente invierte su sentido y comienza a moverse hacia arriba expulsando en esta carrera los gases producto de la combustin a travs del sistema de escape.

5. SECUENCIAS DE OPERACIN DE UN MOTOR DIESEL DE ALTA VELOCIDAD DE CUATRO TIEMPOSVeremos ahora las secuencias de operacin de un motor Diesel de cuatro tiempos, (ver Fig. 3), y notaremos que son bastante similares a las del motor a gasolina de cuatro tiempos. 1) Admisin: Se abre la vlvula de admisin y se cierra la de escape. Un volumen de aire, solamente, (aqu se nota cierta diferencia con el motor a gasolina) se introduce en el cilindro debido al movimiento descendente del pistn.

Figura N 3 Secuencia de operacin de un motor Diesel de alta velocidad de Cuatro tiempos

2) Compresin: Al llegar el pistn al fondo del cilindro (punto muerto inferior o PMI), se cierra la vlvula de admisin. El pistn cambia de direccin y comienza la carrera ascendente comprimiendo el aire atrapado en el cilindro, la relacin de compresin es mucho mayor en este tipo de motor y es aproximadamente de 20:1. 3) Fuerza: Cuando el pistn alcanza el punto muerto superior, tope del cilindro, el aire comprimido en el cilindro alcanza igualmente una temperatura bastante alta, en ese preciso instante se inyecta el combustible Diesel al cilindro por medio de una bomba y a travs del inyector ubicado en el tope del cilindro. Cuando ingresa el

combustible y entra en contacto con el aire comprimido y alta temperatura, se produce la auto ignicin del combustible y el efecto de la misma produce el movimiento descendente del pistn en lo que se conoce como la carrera de fuerza. 4) Escape: Al alcanzar el pistn el punto muerto inferior, la vlvula de escape se abre y cuando el pistn invierte su direccin y comienza a subir, los gases de la combustin son expulsados a travs del sistema de escape.

Motores de combustin interna y su lubricacin6. SECUENCIAS DE OPERACIN DE UN MOTOR DIESEL DE ALTA VELOCIDAD DE DOS TIEMPOSEn un motor de dos tiempos ocurren todas las fases de combustin durante una vuelta completa de cigeal, esto es dos carreras del mbolo. El ciclo comienza mientras el mbolo se encuentra en el punto muerto inferior (PMI) de su carrera, y el cilindro est lleno de aire. Durante el ascenso el mbolo alcanza el punto muerto superior (PMS) de su carrera, se inyecta al cilindro una cantidad determinada de combustible. El calor generado en la compresin de aire, produce la ignicin espontnea del combustible; y los gases que se producen en la combustin, se expanden y empujan el mbolo hacia abajo. Durante el descenso el mbolo (ver Fig. 4), los gases producidos durante la combustin abandonan el cilindro a travs de lumbreras de escape en las paredes del mismo. Mientras el mbolo contina su carrera hacia el punto muerto inferior, se abren las lumbreras que permiten la entrada al cilindro de aire a baja presin. Durante la carrera ascendente del mbolo (ver Fig. 4), primero se cierran las lumbreras de expulsin de gases y luego las lumbreras de admisin de aire. Se comprime nuevamente el aire contenido en el cilindro y se repite el ciclo.Figura N 4: Ciclo de Dos Tiempos

7. FUNCIONES DE UN ACEITE PARA MOTORUn aceite para motor moderno es un producto altamente especializado, cuidadosamente desarrollado por ingenieros y qumicos para cumplir con muchas funciones esenciales, de las cuales las seis principales, se indican a continuacin: a. Lubricar y prevenir el desgaste Siempre que se enciende un motor, el aceite debe circular rpidamente y lubricar todas las partes mviles para prevenir el contacto metal-metal que podra ocasionar desgaste, ralladuras o incluso soldadura (fusin) de las partes del motor. La pelcula de aceite sobre los cojinetes y las partes de los cilindros son susceptibles al movimiento, a la presin y al suministro de aceite. Tales pelculas deben reponerse continuamente a travs de un flujo adecuado y mediante una apropiada distribucin del aceite. Una vez que el aceite alcanza a las partes mviles su funcin es lubricar y prevenir el desgaste, se cuenta con que el aceite establezca y constantemente reponga una pelcula completa y continua entre las superficies. Los ingenieros de lubricacin de pelcula completa o lubricacin hidrodinmica. La lubricacin hidrodinmica ocurre cuando las superficies en movimiento se encuentran continuamente separadas por una pelcula de aceite. El factor determinante en mantener esta separacin de las partes es la viscosidad del aceite a la temperatura de operacin. La viscosidad debe permanecer lo suficien-temente alta para prevenir el contacto metal-metal. Debido a que los metales no hacen contacto en una lubricacin de pelcula completa, el desgaste es insignificante, a no ser que las partes separadas se rayen con partculas ms gruesas que el espesor de la misma pelcula de aceite. Los cojinetes del cigeal, as como los de las bielas, el rbol de levas y los pasadores del pistn, normalmente operan con lubricacin hidrodinmica. Bajo ciertas condiciones es imposible mantener una pelcula continua de aceites entre las partes mviles, y ocurre un contacto intermitente de metal-metal entre los picos de las superficies deslizantes. Los ingenieros de lubricacin llaman a esto lubricacin lmite. Bajo ciertas circunstancias, la carga se soporta solo en forma parcial por la pelcula de aceite, dicha pelcula se rompe resultando un significativo contacto metalmetal. Cuando esto ocurre, la friccin generada entre las superficies puede producir suficiente calor para causar que uno o ambos metales en contacto se fundan y

a b

c

Fig. 4.1 Carrera de Compresin

Fig. 4.2 Carrera de fuerza

Partes del motor de Dos Tiempos a) Inyector de Combustible b) Lumbreras de admisin de Aire c) Lumbreras de Escape

Motores de combustin interna y su lubricacinproduzcan una soldadura entre ellos. A menos que se contrarreste a travs de un adecuado tratamiento del aceite con aditivos, el resultado es, o bien un inmediato agarrotamiento o un desgaste precipitado de las superficies. La condicin de lubricacin lmite siempre existe durante el arranque del motor y frecuentemente durante la operacin de un motor nuevo o reconstruido. La lubricacin lmite tambin se encuentra alrededor del anillo del tope del pistn, donde el suministro de aceite es limitado, las temperaturas son altas y es donde ocurre la inversin del movimiento del pistn. Se pueden desarrollar condiciones de extrema presin entre partes altamente cargadas debido a una falta de lubricacin, juego inadecuado, extremo calor y en algunos casos como resultado del uso de un lubricante de tipo o grado de viscosidad incorrecto para las condiciones de operacin del motor. En los motores modernos en el tren de vlvulas el contacto entre la leva y el taquete abre-vlvulas, es el sitio donde se opera bajo las condiciones de mayor extrema presin, debido a que en dichas partes se produce grandes cargas localizadas, las cuales pueden llegar hasta 200000 PSI, siendo varias veces ms grandes que las cargas sobre las conchas de biela o los cojinetes de bancada. b. Reducir la friccin Bajo la condicin de lubricacin hidrodinmica, una pelcula gruesa de aceite previene el contac-to metalmetal entre las partes en movimiento del motor. Parte de la fuerza que produce el movimiento relativo de esas partes lubricadas requiere consumirse para vencer la friccin fluida del lubricante. La viscosidad del aceite debe ser lo suficientemente adecuada para mantener una pelcula continua, pero no debe ser ms de la necesaria, ya que esto incrementa la cantidad de fuerza requerida para vencer esta friccin fluida, la cual se desperdicia en calor. Los fabricantes de vehculos especifican la viscosidad adecuada para el aceite para motor, recomendando los grados SAE de acuerdo a las temperaturas ambientales esperadas. Esto es para asegurar que el lubricante proveer una adecuada, ms no excesiva, viscosidad a las condiciones normales de operacin. Cuando el aceite se contamina, su viscosidad cambia. Con holln, polvo o sedimentos, la viscosidad se incrementa; con dilucin por combustible sta disminuye. Ambas direcciones de variacin de la viscosidad son potencialmente dainas para el motor. Por esta razn, contaminaciones leves en el aceite de motor deben mantenerse al mnimo. Esto puede asegurarse a travs de cambios del aceite a intervalos adecuados. La cantidad y tipos de aditivos qumicos se hace ms importante que la viscosidad en el rendimiento de un aceite para motor, con la finalidad de proteger las partes en movimiento bajo las condiciones de extrema presin y la lubricacin lmite. El adecuado balance del sistema total de aditivos en un aceite para motor moderno, es crtico, si deben satisfacer todas las condiciones de lubricacin de un motor. El especialista qumico de aceites, debe alcanzar este balance de composicin de un aceite para motor, solo a travs de muchas investigaciones con nfasis en pruebas de actuacin en motores actuales, tanto en el laboratorio como en el servicio de campo. c. Protege contra la herrumbre y la corrosin Bajo condiciones ideales, los combustibles que se queman forman dixido de carbono y agua. Por una variedad de razones, un motor a gasolina no quema completamente todo el combustible. Algo de la gasolina parcialmente quemada se somete a complejos cambios qumicos durante la combustin y bajo ciertas condiciones, forma holln o carbn. Algo de este holln del combustible parcialmente quemado, sale a travs del escape en forma de humo negro o de gases malolientes, particularmente cuando ocurre que la mezcla gasolina/aire es extremadamente rica o cuando ocurren fallas de encendido en el cilindro. Aquella parte de holln del combustible no quemado que logra pasar a travs de las ranuras de los anillos, cae dentro del crter y tiende a combinarse con agua proveniente de la condensacin, para formar depsitos de lodo y barnices sobre partes crticas del motor. La acumulacin de barniz puede obstruir los pasajes de aceite lo cual reducir el flujo del mismo. La acumulacin de barniz interfiere y causa atascamiento y mal funcionamiento a partes vitales del motor. El resultado es una rpida falla de esas partes. El agua es un problema. Por cada litro de combustible que se quema en un motor, se forma ms de un litro de agua. La mayor parte de esa agua se encuentra en forma de vapor y se expulsa a travs del escape, otra parte se condensa sobre las paredes del cilindro o se escapa pasando a travs de los anillos del pistn y queda atrapada, al menos temporalmente, en el crter. Esto ocurre frecuentemente en climas fros antes que el motor se caliente. En adicin al agua y a los subproductos de la combustin incompleta del combustible, otros gases corrosivos de la combustin tambin logran pasar a travs de las ranuras de los anillos y se condensan o se disuelven por la oxidacin normal del aceite son tambin potencialmente corrosivos para las partes metlicas del motor.

Motores de combustin interna y su lubricacinLa vida de las partes del motor, depende en parte de la capacidad del aceite de motor para neutralizar el efecto de estas sustancias corrosivas. Gracias a las investigaciones realizadas por los especialistas en qumica del aceite, se han desarrollado efectivos compuestos qumicos solubles en aceite. Estos se aaden al aceite para motor durante su fabricacin para proveer la proteccin vital a las partes del motor. d. Mantener limpio el motor. En la formulacin de los modernos aceites de motor de alta calidad, uno de los objetos bsicos es no solamente mantener limpias las partes del motor, sino prevenir la formacin de depsitos, barnices y lodos que interfieren con la operacin adecuada del motor. Los aditivos Detergentes/Dispersantes, son muy efectivos en la prevencin y limpieza de los depsitos de productos de combustin dentro de un motor. Los levantadores hidrulicos y los anillos en las ranuras del pistn son partes particularmente sensibles a los depsitos de combustin. Si se permite que materias formadoras de depsitos se acumulen en estas reas, se obstaculizara la operacin del motor. El Detergente contenido en el aceite para motor, limpia y evita la formacin de estos depsitos y el dispersante los mantiene en suspensin hasta que el tamao de las partculas de los mismos puedan ser retenidos por el filtro. Si los anillos del pistn se pegan o se frenan debido a la acumulacin de depsitos ocasionan que el motor no pueda desarrollar su potencia completamente. El entrabamiento o la obstruccin de las ranuras de los anillos de control del aceite impide que se remueva el exceso de lubricante de las paredes de los cilindros lo cual causa un consumo excesivo del aceite. Los aditivos Detergentes y Dispersantes evitan que estos entrabamientos de los anillos de compresin y control de aceite sucedan. Los motores no pueden tolerar cantidades excesivas de lodos sobre sus partes sensibles. Los depsitos de lodos se acumulan sobre la rejilla de la bomba de aceite, limitando el flujo de aceite a las partes vitales del motor y dando como resultado un desgaste rpido y destructivo. Tambin los Aditivos Detergentes y Dispersantes controlan y evitan la formacin de lodos. La formacin de lodo en el motor, generalmente es un problema de baja temperatura de operacin del mismo. Los depsitos de lodos se forman por la combinacin del agua que se condensa, el polvo, los productos de deterioro del mismo aceite y de la combustin incompleta. Las partculas que forman lodos con frecuencia son tan pequeas durante su fase inicial, que el filtro de aceite no es capaz de removerlas o atraparlas. Hay muchas de ellas ms pequeas que el espesor de la pelcula de aceite, sobre las partes mviles del motor y en consecuencia no son capaces de causar desgaste o daos, siempre y cuando se mantengan pequeas y bien dispersas. Sin embargo, su tamao se va incrementando dentro del aceite durante el uso. Estas partculas tienden a unirse unas con otras para formar ma-sas ms grandes las cuales, precipitan al fondo del crter y a las paredes de los tapa vlvulas y del tapa engranajes o cadena de tiempo. La formacin de lodo se agrava por el vapor de agua, el cual condensa en el aceite durante la operacin en fro del motor. La tasa de acumulacin de lodo en el aceite del crter, est relacionada con muchos factores de la operacin del motor, tales como mezclas de aire/combustible muy ricas las cuales ocurren durante el arranque o cuando el difusor de combustible se obstruye. Por otro lado, la operacin con el filtro de aire sucio, o casos de fallas de ignicin, incrementan la tasa de acumulacin de lodo en el aceite. e. Disipar el calor de combustin Muchas personas creen que la refrigeracin del motor se lleva a cabo solamente por la accin del agua usada en el sistema de enfriamiento. El agua apenas disipa el 60% del calor generado. Solamente enfra la parte superior del motor, el cabezal de los cilindros y las paredes de los mismos, es decir el bloque. El enfriamiento del cigeal, los cojinetes principales y de bielas, el rbol de levas y sus cojinetes, las vlvulas, los engranajes de la distribucin, los pistones y muchos otros componentes del motor depende directamente del aceite del motor. Todas estas partes tienen temperaturas lmites definidas, muchas de las cuales no se deben exceder. Algunas partes pueden tolerar regularmente altas temperaturas, mientras que otras, tales como los cojinetes principales y los cojinetes de bielas, deben funcionar relativamente fras para evitar que fallen. A estas partes se les debe mantener un amplio suministro de aceite fro para extraerles el calor y llevarlo hacia el crter en donde se enfriar transfiriendo el calor al medio ambiente externo. Una idea de las temperaturas especficas puede ser de gran utilidad para comprender el rol del aceite como refrigerante. Las temperaturas de combustin son del orden 1000C a 1650C. En ciertas partes de las vlvulas se pueden alcanzar temperaturas de 540 a 1090C las temperaturas del pistn pueden llegar hasta 510C. Este calor se transmite hacia los pasadores y cojinetes de las bielas. El estao y el plomo, los cuales son los ms sensibles de los metales comnmente utilizados en los cojinetes, se ablandan a temperaturas cercanas a los 180C y se funden a los 232C y a los 327C respectivamente. Una vez caliente el motor, las

Motores de combustin interna y su lubricacintemperaturas del aceite en el crter alcanzan entre 93 y 121C, y el aceite se suministra a los cojinetes a esta temperatura. El aceite absorbe el calor en los cojinetes y sale de ellos, en muchos motores, a temperaturas entre 120 y 135C, esto mantiene a los cojinetes en una temperatura segura. El enfriamiento continuo del aceite por recirculacin en el crter es esencial para controlar la temperatura de los cojinetes. Para mantener este proceso de enfriamiento en funcionamiento, grandes volmenes del aceite deben circular constantemente hacia los cojines y otras partes del motor; adems, el sistema de enfriamiento por agua debe tambin operar adecuadamente, procurando que la temperatura de la misma no llegue a los 100C en forma permanente. Si el suministro de aceite se interrumpe, esas partes se calentarn rpidamente por el incre-mento de la friccin y las temperaturas de com-bustin. Cuando un cojinete falla frecuentemente se le llama cojinete fundido debido a que las temperaturas se elevan lo suficientemente alto como para efectivamente fundir el metal del cojinete. Aunque se requiere solamente una pequea cantidad de aceite para proveer la lubricacin de cualquiera de las partes en cualquier momento, la bomba de aceite debe poner a circular muchos litros por minuto de aceite, con el objeto de alcanzar esto. Los aditivos qumicos y las propiedades fsicas del aceite tienen muy poco efecto sobre su capacidad de proveer un adecuado enfriamiento, lo que es crtico es que debe existir una circulacin continua de grandes cantidades de aceite a travs de todo el motor y sobre las partes calientes del mismo. Esto se logra con el uso de bombas de aceite de gran capacidad y conductos o pasajes de aceite adecuados para manejar el volumen requerido. Dichos pasajes de aceites no pueden realizar este trabajo adecuadamente si se les permite que comiencen a obstruirse, parcial o completamente, con depsitos. Cuando esto ocurre el aceite no puede circular, ni enfriar adecuadamente y rpidamente ocurre la falla del motor. Esta es otra de las razones para efectuar el cambio de aceites antes de que los niveles de contaminacin se vuelvan demasiado altos. Un enfriamiento adecuado tambin requiere que el nivel de aceite en el crter nunca permanezca por debajo de la marca de Aadir de la varilla medidora de nivel. F. Sellar presiones de combustin Las superficies de los anillos del pistn, las ra-nuras donde se instalan los mismos y las pare-des de los cilindros no son completamente lisas. Si se les examina bajo un microscopio, estas superficies se muestran como diminutas colinas y valles. Por esta razn, el anillo por si solo nunca puede contener completamente las altas presiones de combustin y compresin de aire y evitar que estas escapen hacia las reas de baja presin de crter, con la consecuente reduccin en la potencia y eficiencia del motor. El aceite del motor se introduce entre esas colinas y valles de las superficies de los anillos; y las paredes del cilindro ayudan a sellar las presiones de compresin y combustin. Debido a que la pelcula de aceite en estos puntos es sumamente delgada, generalmente menor de 0,025 mm de espesor, la misma no puede compensar cuando existen desgastes excesivos de los anillos, la muesca de los anillos o en las paredes de los cilindros. Donde existan esas condiciones, el consumo de aceite ser alto. Pero tambin puede ser alto en un motor nuevo o reconstruido hasta que las colinas y los valles en dichas superficies tengan la textura lo suficientemente lisa para permitir que el aceite forme un sello compacto.

8. RELACION ENTRE LAS ASOCIACIONES API-SAE-ASTM-ICONTEC PARA EL DESARROLLO DE ESPECIFICACIONES DE CALIDAD DE ACEITES PARA MOTORDesde hace aos se hizo obvia la necesidad de un sistema mediante el cual los aceites de motor pudieran ser clasificados y descritos, tanto para los fabricantes de automviles, la industria petrolera y los propietarios de los vehculos. Los primeros intentos de clasificar e identificar los aceites de motor se hicieron cuando apareci el primer automvil, pero no fue sino hasta 1911 que la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) Norteamericana, desarroll un sistema de clasificacin basado en la medida de la viscosidad. Pero este sistema, el cual ha ido evolucionando con el paso de los aos, slo considera el aspecto de la viscosidad y no de la calidad del aceite. Sucesivamente se fueron creando distintos sistemas de clasificacin hasta que en el ao 1970, el Instituto Americano del Petrleo (API), la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), y la Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM), desarrollaron el sistema API de clasificacin de servicio por calidad de aceites para motores.

Motores de combustin interna y su lubricacinSAE Asociacin de Ingenieros Automotrices Define la necesidad API Instituto Americano del Petrleo Desarrolla el lenguaje del consumidor ICONTEC Instituto Colombiano de Normas Tcnicas Establece la Normalizacin en ColombiaFigura N 5 Relacin entre las asociaciones API-SAE-ASTM-ICONTEC

ASTM Sociedad Americana de Pruebas y Materiales Define los mtodos de prueba y Objetivos de Calidad

Tal y como puede verse en la Fig. 5, las asociaciones mencionadas estn continuamente trabajando en el desarrollo de este tipo de sistemas en su amplitud, revisin y discusin. Se puede decir que SAE define las necesidades y las exigencias que los nuevos automviles requieren para la calidad del aceite para motor. ASTM disea las pruebas y ensayos a los cuales deben someterse dichos aceites para comprobar su calidad; API entonces genera la nomenclatura y el cdigo comn para designar los lubricantes de acuerdo con su calidad, es decir que genera la normalizacin. ICONTEC, es el organismo encargado a nivel nacional de establecer la normalizacin en Colombia y mantener el contacto con los organismos de normalizacin internacionales, adapta a nuestro sistema de medidas, los requerimientos por calidad requeridos para los aceites para motor.

como se comporta el mismo en servicio, pero las pruebas de campo son costosas y requieren de mucho tiempo. Por esta razn, hay una necesidad creciente para ensayos en motores en laboratorios los cuales pueden rpidamente definir las necesidades de lubricacin de los nuevos diseos o los cambios en los diseos ya existentes. Los fabricantes de automviles, en cooperacin con la Industria Petrolera y la Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM), desarrollaron una serie de ensayos de laboratorio para motores utilizados (conocidos como secuencia de ensayos) para satisfacer esta necesidad. Los motores utilizados son representativos de la corriente de diseo que se encuentra en los vehculos de hoy. Cientos de horas de ensayo de aceites en motores de vehculos de pasajeros seleccionados, bajo condiciones variables de cargas, velocidad y temperatura de operacin. Estas pruebas son capaces de medir el rendimiento de los aceites bajo las severas condiciones, a las cuales estarn sometidos. Las secuencias de ensayo son costosas de conducir, en particular porque frecuentemente se necesitan mltiples ensayos. Pero esos ensayos, complementados con las pruebas de campo efectuadas en las lneas de taxi, vehculos de polica y otras flotas de servicio han demostrado la gran utilidad de las mismas, tanto para los fabricantes de automviles como para la industria petrolera y han conducido a los aceites de alta calidad con que hoy contamos.

TIPOS DE PRUEBAS DE BANCO PARA MEDIR LA CALIDAD DEL ACEITEAlgunas veces se hace referencia a la secuencia de ensayos tambin llamada secuencia de ensayos ASTM secuencia de ensayos de los fabricantes de automviles. Esta terminologa la explicamos a continuacin: El rendimiento de los modernos aceites para motor no puede medirse solamente por ensayos fsicos y qumicos. Las pruebas en motores, tanto en laboratorio como en el campo, son requeridas para medir la capacidad, en servicio de un aceite, para proteger el motor contra herrumbre, corrosin, desgaste y formacin de depsitos. El ensayo final de un aceite es

Motores de combustin interna y su lubricacinPRUEBAS DE RENDIMIENTO NORTEAMERICANASLos siguientes ensayos en motores se utilizan para asegurar los niveles de calidad de los aceites para motor y son monitoreados por la ASTM. En la mayora de los casos se utiliza una escala de 10 puntos para valorar los depsitos del motor al final de la prueba, un valor de 10 indica una apariencia casi nueva. El desgaste y la corrosin se miden por cambios en la dimensin, en el peso, y en una estimacin de apariencia. CRC L-38 Este ensayo utiliza cojinetes de bielas de cobre/plomo sin capa superpuesta lo cual representa una sensibilidad extrema a la corrosin. La prueba se corre bajo condiciones altamente oxidantes usando combustible con plomo, el cual acenta la formacin de materiales potencialmente corrosivos. La inhibicin contra la formacin de perxidos, es importante para pasar esta prueba. Una formulacin que pase el ensayo L-38 provee un alto grado de seguridad contra la corrosin de cojinetes. La prueba L-38 tambin evala la estabilidad al corte del aditivo mejorador de ndice de viscosidad que se utilicen en el aceite. Se mide la viscosidad a 100C de una muestra del aceite usado a las 10 horas, esta muestra debe mantener el mismo grado de viscosidad SAE, que el aceite nuevo. La contaminacin con combustible (dilucin) que pueda existir, se extrae antes de determinar la viscosidad. Secuencia II D Esta prueba se efecta en un motor Oldsmobile de 5.7 litros que utiliza combustible con plomo y simula cortos viajes en clima fro, en dichas condiciones el motor es susceptible al herrumbramiento. Despus de 32 horas de ensayo, tres partes (los levantadores hidrulicos, el rbol de levas y el mbolo de alivio de la bomba de aceite) se examinan para determinar presencia de herrumbre. Para pasar el requerimiento de calidad SF SG el promedio de esas mediciones debe ser igual o mayor a 8,5 en una escala de 10. Si cualquier levantador se atasca durante la prueba, dicho aceite falla. Secuencia III D y III E Esta prueba a alta temperatura y corrida con combustible con plomo, mide la proteccin a la oxidacin, los depsitos a alta temperatura, el desgaste del tren de vlvulas y pone en evidencia el consumo de aceite debido a la volatilidad. El motor Oldsmobile con el que se efecta tiene un desplazamiento de 5,7 litros. La viscosidad cinemtica a 40C de una muestra de aceite usado, se compara con la viscosidad despus de 10 minutos de operacin. Los requerimientos del nivel de calidad SF SG permiten un incremento mximo de la viscosidad a 40C del 375% al final de 40 y 64 horas de operacin, respectivamente. Los aceites que muestran un espesamiento excesivo usualmente tienen una proteccin a la oxidacin inadecuada. Los aceites formulados con altas proporciones de base voltiles, pueden fallar al lmite de consumo de aceite. El desgaste del Tren de vlvulas se determina por el cambio de dimensiones de parejas de levas y sus seguidores. Secuencia V-D y V-E Este ensayo evala el potencial de formacin de lodos y barnices a bajas temperaturas bajo caractersticas que simulan condiciones de manejo con frecuentes paradas y arranques. El ensayo se conduce en un motor Ford de 2,3 litros, 4 cilindros y con combustible con plomo. El sistema de Tren de vlvulas es del diseo de levas sobre las cabezas y brazo de pivote, la proteccin del desgaste del Tren de vlvulas, se evala por medio de los cambios dimensionales de los lbulos de las levas. Caterpillar 1H para clasificacin API-CC en Diesel Este ensayo en un motor Diesel monocilndrico evala la prevencin a los depsitos en la corona del pistn, en las ranuras para los anillos; tambin barnices en la falda de pistn. La apariencia, el rea de acumulacin y la localizacin de los depsitos en el pistn (corona, ranuras) se factorizan dentro de una estimulacin total de ponderacin de demritos (WTD), siendo el valor cero el correspondiente a estar completamente limpio. Los demritos totales (WTD), al igual que el porcentaje de relleno, en las ranuras de los anillos superiores, deben estar por debajo de los niveles mximos especificados para pasar. Caterpillar 1G2 para la Clasificacin API-CD y APICE en Diesel Este ensayo, se corre en el mismo equipo usado en la prueba Caterpillar 1H2, utilizando condiciones de ensayo ms severas y con turboalimentacin de combustible. El sistema de evaluacin es el mismo que el de 1H2, pero los criterios por pasar la prueba son ms estrictos. Caterpillar 1K para la Clasificacin CF-4 en Diesel Es el primer ensayo de Caterpillar completamente nuevo desde el ensayo 1G2 de 1995, siendo ms

Motores de combustin interna y su lubricacinsevero que ste debido a mayor flujo de combustible y ms largo perodo de cambio de aceite, se caracteriza adems por tener mayores parmetros de pasa/falla que el ensayo 1G-2 y por tener mejor repetiblilidad. Es representativo de los diseos modernos de pistones (ranura de pistn ms elevada y menor volumen entre la corona, pistn y cilindro). Estos cambios se realizan para cumplir con los lmites de emisin de 1991. API CF: La prueba de depsitos en los pistones fue reducida a 120 horas y nuevos lmites establecidos. API CF-4: Para bajar el consumo de diesel, los fabricantes empezaron a utilizar inyeccin directa para el combustible. Esto, combinado con otra reduccin en emisiones caus la introduccin de CF-4 y la implementacin de las pruebas en motores CATERPILLAR DI 1K. CUMMINS NTC-400 para la Clasificacin API-CE en Diesel Este ensayo se corre en un motor Cummins de 6 cilindros, de 14 litros de desplazamiento, turboalimentado, de 317 KW de potencia. El ensayo dura 200 horas manteniendo el motor operando muy severamente. Al final se evalan los depsitos dejados por el aceite lubricante probado en la corona del pistn, los cuales no deben exceder el 25% del rea de la corona. Tambin se evalan los depsitos dejados en las ranuras de los anillos y el desgaste del rbol de levas y los taquetes respectivos. Esta es una de las pruebas en motores ms severas para un aceite lubricante y nicamente aceites para motor multigrados 15W/40 de excelente calidad logran pasarla. MACK T-6 para la Clasificacin API-CE en Diesel Este ensayo se efecta probando el aceite, candidato para la clasificacin por calidad CE, en un motor MACK de 6 cilindros, de 11 litros de desplazamiento, turboalimentado. El aceite para motor ensayado, debe resistir por 600 horas (duracin de la prueba), las severas condiciones operacionales a que es sometido el motor. Al final de la prueba se evala el aceite con un mnimo de demritos: 1. El espesamiento del aceite lubricante; 2. El consumo de aceite; 3. Los depsitos en el pistn y 4. El desgaste de los anillos. Unicamente aceites para motor con un balance de aditivos detergentes y dispersantes de primera calidad, logran pasar esta prueba. MACK T-7 para la Clasificacin API-CE en Diesel Este ensayo se realiza en un motor MACK de 6 cilindros, de 11 litros de desplazamiento, turboalimentado y en 150 horas de operacin del motor el aceite sometido a la prueba no debe aumentar su viscosidad original a 100C en ms de 0,040 cSt. Es una prueba muy severa para evaluar espesamiento del aceite lubricante. Para entender la necesidad de esta clasificacin, veremos el desarrollo hasta la fecha de las clasificaciones API para mejorar el nivel de proteccin del aceite para diesel.

API CG-4: Cambios en los diseos de motores para reducir las emisiones haban causado quiebras catastrficas del tren de vlvulas, los cojinetes y otras piezas por el exceso de holln creado. Al mismo tiempo se aument la velocidad de circulacin del aceite para presurizar los inyectores independientemente de la velocidad del motor. Esto result en una circulacin de 7 veces por minuto del total del volumen de aceite del crter en algunos motores. Para evitar problemas de espuma se tena que mejorar control de espuma en el aceite, necesitando nuevas pruebas para espuma, desgaste de tren de vlvulas en 5% de holln, control de viscosidad con 5% de holln, y depsitos en pistones de aluminio. Las pruebas introducidas fueron: INTERNATIONAL HEUI 7.3 LITER: Prueba para espuma en motores a diesel con un lmite de 10%. GM 6.5 LITER: Prueba de desgaste de tren de vlvulas con 5% de holln. MACK T-8: Prueba de control de viscosidad con 3.8% de holln. CATERPILLAR 1N: Prueba para control de depsitos en pistones de aluminio. API CH-4: En 1998 para reducir las emisiones se atras la inyeccin de combustible a los cilindros. Mientras esto est bien para el medio ambiente, aumenta el rea del cilindro expuesto al holln, aumentando la cantidad de holln que llega al aceite. Al mismo tiempo se empez a colocar el anillo superior ms cerca de la cima del pistn para dejar menos espacio donde crear residuos, pero esto arrastra ms residuos al aceite.

Motores de combustin interna y su lubricacinTambin se haba notado que por la reduccin en merma, se haba reducido las emisiones pero tambin se haba reducido la adicin de aceite nuevo que traa nuevos aditivos. Se tena que aumentar el nivel de aditivos al aceite para compensar la falta de relleno constante. Durante la dcada de los 90's se haba ido aumentando el tamao de los motores y su potencia. Con el aumento de potencia, se aumenta el tiempo de inyeccin, aumentando el nivel de holln producido. Antes de estos cambios los dueos ya haban disfrutado de intervalos extendidos entre cambios. No queran volver a cambiar con la frecuencia anterior. Si el aceite no puede dispersar el holln se aumenta el desgaste del tren de vlvulas y los inyectores, se taponan los filtros, se aumenta el desgaste de cojinetes y se forma lodo en las tapas de vlvulas, el motor y el crter. Para calificar aceites que cuiden estos aspectos, se desarroll pruebas nuevas que se tena que pasar despus de los actuales del CG-4: CUMMINS M11: De alto holln para el desgaste de tren de vlvulas, taponamiento de filtros y lodos. MACK T-9: Para desgaste de anillos, camisas y cojinetes. MACK T-8E: Para control de viscosidad con 4.8% de holln. CATERPILLAR 1P: Para depsitos en pistones de acero y consumo de aceite. BOSCH: Prueba para la estabilidad contra rotura de viscosidad. NOACK: Prueba de volatilidad. Se baj el lmite permitido de espuma en la prueba INTERNATIONAL HEUI 7.3 LITER de 10% en el CG-4 a 8%. Por continuar algunos problemas de espuma en motores con alta velocidad de circulacin del aceite. Unos meses despus de la aprobacin de la clasificacin CH-4, los gobiernos decidieron reducir mas las emisiones permitidas y los fabricantes de motores tuvieron que cambiar sus diseos atrasando mas la inyeccin del combustible y aumentando mas el nivel de holln. No haba tiempo para cambiar las pruebas CH-4. CUMMINS y MACK aumentaron nuevas pruebas (CUMMINS CES 20076 y MACK EO-M Plus) para extender el tiempo de prueba y aumentar el nivel de holln controlado. API CI-4: Los cambios en los motores que se desarrollaban desde los aos 90's para bajar la contaminacin al medio ambiente y extender la vida til del motor, indicaron que se tena que mejorar los aceites o acortar los intervalos entre cambios de aceite. Para reducir el nivel de NOx, los fabricantes de motores desarrollaron un sistema de enfriamiento y recirculacin de gas al cilindro. Para hacer esto tienen que compensar con mayores presiones del turbo, llegando en algunos casos hasta 2,800 psi en la presin de encendido y 35,000 psi en los inyectores. El escape enfra pasando su calor al refrigerante, que a su vez lo pasa al aceite. La introduccin del escape al cilindro aumenta el nivel de cido que entra al aceite. Esto requiere mejores aditivos para evitar corrosin en los anillos, las camisas, los cojinetes y los bastones de las vlvulas. Esto es ms importante en climas fros donde hay ms condensacin y menos evaporacin. Adems, la recirculacin de gases aumenta el tiempo que el aceite est en las paredes de los cilindros cuando est con NOx durante los ciclos de entrada y compresin. Para controlar estos efectos se desarrollaron 3 pruebas nuevas en motores. Similares a las del CH-4, pero para motores con recirculacin de gases (EGR) por lo tanto ms estrictas: MACK T-10: Mide lo mismo que el MACK T-9 en CH-4, pero es mas severa por el uso del motor EGR, la generacin de 5% de holln en las primeras 75 horas de la prueba en vez de 1.5% a 2.0%. La temperatura del aceite fue aumentada de 104oC a 113oC. Se baj la duracin de la prueba de 500 a 300 horas. Mide desgaste de anillos y camisas, desgaste de cobre y plomo en los cojinetes y consumo de aceite. CUMMINS M11 EGR: Mide lo mismo que el CH4 con la adicin de una prueba de desgaste del anillo superior, el aumento de holln de 4.5% a 8%, y el uso de un motor con EGR, el aumento de horas de prueba de 200 a 300 y el cambio de material del brazo del rbol de levas de hierro a acero. Tambin se cambio el filtro de aceite de uno con 98% a uno con 68% eficiencia. CATERPILLAR 1R: Esta prueba utiliza el mismo motor que el CH-4, sin EGR, pero mide los depsitos en los pistones y el consumo de aceite durante 504 horas de operacin. Tambin

Motores de combustin interna y su lubricacinse incluye la prueba CATERPILLAR 1K del CH4 para determinar el carbn en pistones de aluminio. Para simplificar el uso de estos motores en empresas con motores anteriores, se comprob que: CUMMINS M11 EGR: Es ms severa que la Cummins M11 utilizada en el CH-4. las calidades de bombeo en el fro con 5% de holln. La prueba MACK T-8E fue desarrollada para el CH-4 para controlar el aumento de viscosidad con el holln, tomando en cuenta 50% de la perdida de viscosidad en la prueba de inyectores BOSCH por rotura de polmeros utilizados para mejorar el ndice de viscosidad. Para CI-4 se tiene que pasar la prueba considerando 100% de la rotu