LUBRICACIN

Objeto de la lubricacin

Si dos cuerpos metlicos rozan uno con el otro se calientan y sus molculas tienen tendencia a soldarse dandoorigen a un fenmeno llamado "agarre". Este fenmeno se produce con mayor intensidad si ambos cuerposreciben calor desde una fuente externa ya que se alcanza ms rpidamente el calor de fusin de uno de losmetales.

La lubricacin del motor tiene por objeto evitar el agarre del motor y disminuir el trabajo perdido porrozamiento interponiendo entre dos cuerpos una pelcula de fluido lubricante que sustituye el rozamiento entrelos metales por el rozamiento del deslizamiento interno del fluido lubricante que es muy inferior a los de losmetales y produce menor cantidad de calor.

Los objetivos de la lubricacin son:

1) Impedir el contacto entre dos metales.

2) Refrigerar las partes lubricadas.

3) Ayudar a la estanqueidad del sistema.

Los factores principales que influyen sobre la lubricacin, adems de las caractersticas de los lubricantes son:

A) Acabado de las superficies de contacto.

B) Naturaleza y dureza de los materiales que componen las partes.

C) Espacio o huelgo entre las partes.

Una lubricacin deficiente, que no cause agarre es ms que suficiente para producir gran desgaste, condeformacin de la superficie del deslizamiento originando un huelgo excesivo entre las partes lo que dificultael funcionamiento.

El exceso de aceite es capaz de provocar desperfectos en el encendido por suciedad en la buja y ademsexcesos de depsitos carbonosos.

La dilucin del aceite con el combustible no quemado que pasa a travs del espacio pistncilindro puede sercausado por aros rascadores poco eficaces o mal montados, cmara de combustin incorrecta y por lo generaldefectos de conduccin, excesivos arranques en fro, aceleracin con el vehculo parado, o al detener elvehculo, excesivo desgaste de los aros, regulacin inadecuada de la carburacin o inyeccin.

En 1687, Newton estableci la primera ley de lubricacin. Tom dos placas horizontales separadas por unapelcula de fluido incomprensible de altura "h". Sea "u" la velocidad relativa de la chapa mvil con respecto ala fija. Se supone adems que la chapa mvil no lleva carga y su peso es despreciable de manera que no haypresin de fluido dentro de la pelcula que puede ser considerada como una serie de lminas superpuestas.

Si se aplica una fuerza "F" sobre la lmina mvil sta se va a mover con una velocidad "U", en stascondiciones la pelcula formar un gradiente de velocidad "R" entre sus lminas, entre lmina y lmina se va adesarrollar un esfuerzo S=u x R donde "R" es el gradiente que est dado por R=U:h. Si tomramos una

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distancia "y" cualquiera tendramos una velocidad U que tambin cumple la condicin del gradiente R=U:h.El esfuerzo "S" est dado por la fuerza sobre el rea (S=F:A). El coeficiente "u" se lo denomina viscosidadabsoluta: u=S:R= dinas/cm2: cm/seg/cm= dina x seg/cm2= Poise

En la prctica se utiliza la viscosidad relativa que es el tiempo de escurrimiento a travs de un orificiocalibrado de 60cm3 de aceite a determinada presin y temperatura siendo la unidad de medida en "SegundoUniversal Saybolt" (S.U.S.). Y SAE "Sociedad Americana de Ingenieros", toma su clasificacin de estaviscosidad relativa.

La instalacin de engrase

Sistema de engrase: el lubricante, o se mezcla con el combustible (engrase por mezcla) o se lleva por tuberasespeciales a los puntos de rozamiento (engrase por circulacin).

Engrase por mezcla (en los motores de dos tiempos): el aceite de engrase, mezclado con el combustible, sedispara contra las paredes del cilindro mediante el movimiento del eje cigeal y engrasa todas las partesmviles del motor (figura 1), pero arde junto con el combustible y por ello hay que aportarlo siempre denuevo. Las superficies de deslizamiento reciben, pues, siempre aceite fresco y se desgastan menos. Elcombustible se mezcla con el aceite lubricante en la estacin de servicio en la mayora de los casos, y laproporcin de mezcla depende de la carga de los motores, correspondiendo a 1 litro de lubricanteaproximadamente 25 a 40 litros de combustible. Lo mejor es hacer la mezcla con ayuda de una jarra o con unabomba mezcladora. En algunos vehculos se mezcla el combustible con el aceite de engrase llenando undepsito de mezcla especial (figura 2), y durante el servicio, un filtro retiene el resto del aceite y evita unengrasado de los motores.

A bajo nmero de revoluciones, los motores reciben demasiado aceite de engrase frecuentemente, y el excesode aceite se rene en los canales y forma en el escape una estela inoportuna de humos, por lo que lasinstalaciones de escape de los motores de dos tiempos tienen que limpiarse peridicamente.

En muchos motores de dos tiempos, una bomba de aceite impulsada por el motor suministra

forzadamente la cantidad de aceite necesaria tomndola de un depsito (figura 3), mezclndose primero en elcarburador con el combustible y regulndose la cantidad de suministro mediante una mariposa. Un contactorcontrola la presin del aceite, y en caso de peligro conecta una lmpara de sealizacin, con lo que el motorrecibe en cada carga la cantidad correcta de aceite y el consumo de lubricante es pequeo.

Engrase por circulacin (en los motores de cuatro tiempos): El aceite de engrase se encuentra en la parteinferior de la carcasa del cigeal (figura 4), y una bomba lo aspira impulsndolo por las tuberas,limpindose simultneamente a travs del filtro. De esta forma se engrasan los cojinetes del eje cigeal y deleje de levas, as como las piezas de la propulsin del ventilador.

Las paredes del cilindro y los bulones del cigeal reciben suficiente aceite por medio del efecto centrfugodel eje cigeal, pero algunas barras de biela tienen tambin una tubera a los bulones del cigeal.

El aceite de engrase se recoge en el crter y se suministra de nuevo a las tuberas por medio de la bomba,circulando, por tanto, continuamente, y este circuito de aceite se controla por medio de aparatos especiales,regulndose la presin del mismo mediante una vlvula que protege la instalacin en caso de falta desuministro.

En los motores de los coches, una bomba doble suministra el aceite primero a un depsito y desde aqu a lastuberas, quedando el crter casi seco. La instalacin de engrase se designa de engrase a circulacin seca(Figura 5).

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Adems del engrase por circulacin se agrega algunas veces algo de aceite al combustible, y este engraseadicional se ha acreditado en la puesta en marcha de los motores, engrasndose las paredes de los cilindrosdesde arriba y desgastndose mucho menos.

Aparatos

Para vencer la resistencia de las tuberas se necesita una determinada presin de aceite, la cual se produce pormedio de una bomba y se regula mediante una vlvula, habiendo otros aparatos que retienen las materiasextraas y regulan la temperatura del aceite.

Bomba de aceite: El tubo de aspiracin de la bomba de aceite tiene que estar colocado en el punto ms bajodel crter y se impulsa desde el rbol de levas (figura 6), para lo cual se llenan los huecos de los dientes conaceite de engrase y lo impulsan a otro sitio. Despus de medio giro de la rueda los dientes expulsan de nuevoel aceite y lo impulsan en la tubera. Todo el aceite de engrase se suministra a travs de todas las tuberashasta cuatro veces por minuto.

Las bombas de ruedas dentadas duran en general mucho tiempo y su potencia de suministro disminuye slo alsobrepasar las tolerancias admisibles en las medidas. Entonces lo mejor es poner nuevas ruedas dentadas, lascuales, sin embargo, tienen que poderse girar fcilmente a mano.

Las bombas de aceite, como ya se ha dicho, pueden ser de engranajes o de lbulos o bien de paletas. Lasbombas de engranajes son, con gran diferencia, las ms empleadas por ser ms simples y de funcionamientoms seguro. Son tambin muy usadas en los motores de automviles las bombas de lbulos.

Manmetro: La presin se extiende uniformemente en un sistema de tubos cerrados, pudindose medir lapresin en cada sitio y reconocer la circulacin del aceite.

Un manmetro consta de un tubo curvado, que se estira bajo la influencia de la presin y transmite sumovimiento a un indicador cuya posicin vara con el estado del aceite y con el nmero de revoluciones delmotor (figura 7).

Un contactor de presin de aceite, que se encuentra en muchos vehculos, se abre slo con una determinadapresin de aceite (0,3 a 0,6 atmsferas) e indica la falta de presin mediante una lmpara de sealizacin(figura 8).

La cada de presin se origina en la mayor parte de los casos por la falta de aceite, pero ste puede salirsetambin por sitios no hermticos y afluir de nuevo a la carcasa del cigeal. Algunas veces ya no pasasuficiente aceite por el filtro o las tuberas, en cuyo caso hay que parar inmediatamente el motor y comprobardetenidamente la instalacin de engrase en un taller.

Las tuberas pueden destruirse al taponarse la instalacin y entonces se abre una vlvula de seguridad y elaceite va de nuevo al crter. La presin de aceite puede ajustarse a un determinado valor y hay que cumplirexactamente las correspondientes normas de servicio (figura 9).

Filtro de aceite: El aceite de engrase absorbe materias extraas durante su circulacin, las cuales forman conel aceite una pasta anloga al esmeril y que poco a poco puede destruir las superficies de deslizamiento(figura 10). Los residuos taponan tambin las tuberas y ya no dejan pasar suficiente aceite, por lo que encada circulacin debe limpiarse el aceite de lubricacin.

Para la limpieza se utilizan diferentes filtros, que separan los cuerpos extraos y mantienen el poder lubricantedel aceite.

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Los que se emplean ms frecuentemente son los filtros de ranuras (figura 11), los cuales, a travs de suconjunto, retienen los cuerpos extraos mayores (>0,05 mm de dimetro), que se renen en la abertura anular,y para poder quitarlos mediante un rastrillo se le da al conjunto un giro parcial de la carcasa. En la mayorparte de los casos se gira el conjunto desembragando el motor o accionando el freno de mano. Las materiasextraas se juntan debajo y pueden quitarse ms tarde a travs del orificio de purga. El filtro de ranuras tieneuna vida casi ilimitada y slo ocasionalmente se lava con gasolina. Los filtros cambiables estn provistos deun conjunto de papel en forma de estrella (figura 12), cuyo papel tiene una gran superficie y retienen lospequeos cuerpos extraos (>0,005 mm), pero pronto pierden su efecto y tienen que cambiarseoportunamente, conocindose el momento para el cambio por el creciente calentamiento de la carcasa delfiltro.

En grandes motores se han acreditado los filtros centrfugos (figura 13), en los que el conjunto de filtrogiratorio se impulsa por la presin de aceite, y a causa del elevado nmero de revoluciones (5000 rev/min) lasgruesas partculas extraas se expulsan hacia fuera, reunindose en la pared interior y no llegando ya alcircuito de aceite.

Las partculas de hierro rozadas se retienen algunas veces mediante un imn, el cual se coloca en la mayorade los casos en el tornillo de purga de aceite y se limpia cuando se cambia este ltimo.

Los filtros estn colocados en la corriente principal o en el circuito secundario de la instalacin de engrase(figura 14). El aceite de engrase tiene que vencer la resistencia en el filtro, la cual, naturalmente, aumenta conla suciedad y puede llegar a interrumpir el circuito, por lo que los filtros de la corriente principal tienen unavlvula de cortocircuito, que se abre cuando se obtura el filtro y conduce el aceite por delante de ste.

Los filtros de corriente secundaria abarcan slo una parte del aceite de engrase e impiden menos lacirculacin, pero, sin embargo, toda la cantidad de aceite se filtra por completo una vez en un trayecto de 100a 200 km.

Muchos motores tienen tanto un filtro de corriente principal como uno de corriente secundaria, los cualesestn colocados en una carcasa y se complementan en su accin.

Enfriador de aceite: Las elevadas temperaturas en los motores calientan tambin el aceite de engrase (figura15), con lo cual se vuelve ms ligero, pero pierde viscosidad y ya no forma pelcula slida de engrase.

Por esto, durante la circulacin se enfra de nuevo a la temperatura de trabajo prescrita (70 a 90), en la mayorparte de los casos en el crter, que por ello se hace de plancha fina de hierro o de aluminio y lleva ademsnumerosos nervios para enfriamiento.

Puesto que los residuos del aceite de engrase y del polvo de las calles influyen sobre el flujo de calor, el crterhay que limpiarlo peridicamente por dentro y por fuera.

Sin embargo, el viento de la marcha no basta frecuentemente para el enfriamiento del aceite, por lo que en losmotores enfriados por aire se hace pasar el aceite de engrase por un enfriador especial e incluso a travs demuchos canales colocados en la corriente de aire del ventilador, habiendo una vlvula que regula el flujo deaceite y con ello la temperatura del mismo (figura 16). En motores fros est descartado el enfriador y elaceite puede calentarse rpidamente y afluir inmediatamente a los sitios de engrase.

En grandes motores hay colocado un intercambiador de calor (figura 17) en el circuito de agua derefrigeracin, cuya agua se calienta ms rpidamente y toma su calor del aceite de refrigeracin. Durante elfuncionamiento, el aceite caliente se enfra de nuevo suficientemente por medio del agua de refrigeracin, ytiene lugar, por tanto, un constante intercambio de calor, teniendo el aceite de engrase la temperatura correctade servicio.

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Naturaleza qumica de los lubricantes:

Existen tres tipos de aceites:

a)Minerales

b)Grasos o fijos (origen animal y vegetal)

c)Sintticos

Los aceites minerales qumicamente difieren por la presencia de oxgeno de los aceites grasos tambinllamados fijos porque no pueden ser destilados y se descomponen.

Los aceites fijos al intentar destilarlos se descomponen, los aceites minerales comienzan a evaporizar a 400Cy los sintticos a mayor temperatura.

Dos condiciones definen la calidad de un aceite:

a)Estabilidad fsica

b)Estabilidad qumica

a)Se define por medio de la variacin de su viscosidad absoluta al variar la presin y la temperatura. Cuantomayor sean estas variaciones y conserve la viscosidad absoluta mayor ser la estabilidad fsica.

Los aceites minerales tienen menos estabilidad fsica que los grasos, pero estos ltimos tienen elinconveniente que se solidifican a bajar demasiado la temperatura o si aumenta la presin.

La estabilidad fsica tiene gran importancia porque si al calentarse el motor disminuye demasiado laviscosidad del aceite existe el peligro de agarre.

b)La estabilidad qumica est dada por la resistencia de los aceites a la descomposicin qumica debida a laalta temperatura.

La estabilidad qumica es grande en los aceites minerales y sintticos y menor en los grasos, y se puedenmejorar mediante el agregado de aditivos.

El envejecimiento de los aceites lubricantes es muy grande en los motores nuevos debido a la accin catalticade los motores y la presencia de limaduras que se incorporan a la masa del aceite, a medida que el aceite seincorpora a la superficie metlica debido al uso del motor la accin cataltica disminuye y la vida tilaumenta.

El ndice de envejecimiento de un aceite se mide por el nmero de neutralizacin que mide los cidosorgnicos.

Propiedades del aceite de engrase: El aceite de engrase se obtiene principalmente del aceite natural pormedio de destilacin por vaco, limpindose y preparndose especialmente para el motor. Por medio de esto,el aceite recibe propiedades especiales y llegan al comercio como aceites de marca.

Igualmente se puede fabricar un buen aceite de engrase con materias vegetales y animales, pero tales aceitesno soportan altas temperaturas y son poco apropiados para los motores de combustin.

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Viscosidad: El aceite de engrase debe formar una pelcula suficiente de engrase en las superficies dedeslizamiento de los cuerpos en movimiento, y esta capacidad de engrase depende de la viscosidad (viscosus= tenaz, adherente) del aceite, la cual se mide con un viscosmetro (figura 18).

Se compara el tiempo de salida del aceite con el de salida del agua a una determinada temperatura, y de ladiferencia entre ambos valores resulta la fluidez del aceite de engrase. La viscosidad se mide en gradosEngler, y segn esto, una fluidez triple a 50C se designa como 3E/50C. Otros procedimientos dan laviscosidad en Centistokes (cSt).

La viscosidad vara con la temperatura del aceite, el cual, se vuelve cada vez ms ligero con temperaturacreciente y ya no queda adherido a las superficies de deslizamiento, pero, en cambio, con temperaturadecreciente se vuelve cada vez ms espeso y ya no forma suficiente pelcula de engrase alguna. Los motoresarrancan tambin mal y consumen en ello demasiada corriente.

El comportamiento del aceite a diferentes temperaturas se puede reconocer en un diagrama. En un buen aceitede engrase la viscosidad vara poco dentro de las temperaturas de trabajo que aparecen.

Adiciones: Los aceites normales se mejoran frecuentemente mediante adiciones qumicas, y estos llamadosaditivos rodean las distintas partculas de aceite y retardan su descomposicin. Las partculas de holln seaslan y ya no pueden aglomerarse en un sitio, quedando en equilibrio en el lquido y se quitan en el siguientecambio de aceite, con lo que el motor queda siempre limpio y tiene una mayor vida.

Otros materiales fijan de nuevo el oxgeno e impiden una corrosin de las superficies de deslizamiento. Elaceite tiene tambin una mayor resistencia y puede cargarse ahora ms fuertemente. Estos aceites aparecen enel mercado como aceites de alto rendimiento. (Heavy Duty = HD).

Para el engrase de mezcla se han descubierto aceites que se mezclan bien con el combustible y se queman enel motor casi sin dejar residuos.

Al aceite de engrase se le aaden tambin algunas veces sustancias cristalinas como grafito y bisulfito demolibdeno (MoS2) cuyos materiales rellenan los finos poros en el material y alisan simultneamente lasuperficie, formndose un delgado recubrimiento que soporta tanto altas temperaturas como elevadaspresiones y que protege las superficies de deslizamiento de la destruccin por falta de engrase. Los materialescristalinos se adaptan bien para el rodaje de los motores, pero se agregan al aceite de engrase slo en pequeascantidades (10 a 20 cm3 por litro de aceite).

Designaciones: Los aceites de engrase llegan al comercio con diferentes designaciones, que en general seajustan a la carga de los motores, y as, por ejemplo, hay aceites de engrase para cargas ligeras (ML), medias(MM) y pesadas (MS). Para los motores diesel hay en cambio un aceite para esfuerzos normales (DG) opesados (DS).

Los aceites de transmisiones se ajustan segn la presin de las piezas de los motores y se dividen en aceites dealta y muy alta presin.

Los ingenieros americanos de automviles (Society of Automotive Engineers = SAE) han dividido adems losaceites de engrase segn su zona de temperatura, en diferentes clases (figura 19).

Sin embargo, estas designaciones indican slo una determinada viscosidad bsica y los aceites de engrase deuna clase pueden comportarse, pues, de manera completamente distinta durante el trabajo (figura 20). Unaceite ligero puede reconocerse en el nmero bajo y uno espeso en el nmero elevado, pero los aceitesresistentes al fro estn designados adems con (w).

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Los aceites de varias zonas abarcan varias clases, adaptndose bien a grandes oscilaciones de temperatura yevitan as un cambio de la marca de aceite.

Los aceites de rodaje y de lavado son muy fluidos y despus de breve tiempo tienen que cambiarse por elaceite normal.

Conservacin de la instalacin: en el engrase por circulacin se emplea siempre de nuevo el mismo aceite,con lo que no slo se disminuye la provisin de aceite, sino que ste se vuelve poco a poco cada vez peor y yano tiene el efecto de engrase deseado. El nivel de aceite tiene que controlarse peridicamente.

Consumo de aceite: el consumo de aceite depende, en esencia, del estado de ajuste de los motores, pues lossegmentos y las guas de vlvulas, al correr del tiempo, dejan pasar demasiado aceite, que se quema con elcombustible y se fija como carbonilla en la cmara de combustin. Algunas veces se forma en el escape unabandera oscura de aceite (figura 21), y cuando hay una junta defectuosa de las piezas del motor, salen alexterior algunas gotas y en el trayecto dejan detrs de s una huella de aceite.

Como mejor se comprueba el consumo de aceite es con una varilla graduada, que indica el nivel de aceite enel bloque del cigeal, cuyo nivel debe estar situado siempre dentro de ambas marcas hechas sobre la varilla,y en caso contrario hay que rellenar la cantidad correspondiente del mismo aceite.

Los motores consumen, en general, aproximadamente 0,1 a 0,2 litros de aceite por 100 km. de trayecto, y sihay un consumo ms elevado, en casos dados, hay que poner segmentos nuevos y guas de vlvulas, as comoestancar mejor los sitios de salida.

Sin embargo, el consumo de aceite no se puede disminuir mediante aceite ms pesado o adiciones especiales,pues stas slo impiden la circulacin del aceite y aceleran el desgaste de las piezas de los motores.

Cambio de aceite: bajo la influencia del calor, el aceite de engrase se une fcilmente con el oxgeno del aire,absorbiendo, adems, en la combustin, los materiales liberados, como hidrgeno y azufre. Algunas vecesllegan tambin partculas lquidas del combustible al bloque del cigeal y simulan un menor consumo decombustible (figura 22), pero adems de esto, estn las partculas de polvo y de la abrasin. El grado desuciedad se puede reconocer ya por los residuos que dejan algunas gotas de aceite sobre un trozo de papel defiltro (figura 23).

Puesto que el filtro no slo retiene todos los cuerpos extraos, sino que poco a poco influye en el efecto deengrase del aceite, hay que cambiar todo el aceite del motor despus de un cierto tiempo.

Lo mejor es ajustarse a la carga de los motores (figura 24), siendo necesario el cambio de aceite antes contrayectos cortos que con trayectos largos, y en invierno es igualmente recomendable cambiar antes el aceite.

Lo mejor es cambiar el aceite despus de un largo recorrido, pues, entonces est lo suficientemente batido yno queda colgado en el motor. ste se puede enjuagar tambin con aceite ligero de la misma calidad, pero hayque quitarlo despus de algunos minutos y reemplazarlo con el aceite de motores prescrito.

El siguiente cambio de aceite y la calidad del mismo se anota en un apndice.

En lugar del aceite normal no se puede poner sin ms un aceite de alto rendimiento (HD), pues las materiaseficaces en este aceite dejan poco a poco residuos en el motor y se ponen en circulacin obturando entoncestodos los filtros y canales. El aceite de alto rendimiento hay que cambiarlo despus de una marcha mucho mscorta, e invertir as poco a poco el motor a este aceite.

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