Carrera Mecanica Automotriz

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Engrase del motor
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Introducción
Los elementos en movimiento del motor están sujetos a rozamientos durante el funcionamiento. Estos elementos absorben una cantidad de trabajo que se transforma en calor, resultado de ello una perdida de energía por rozamiento. Esta energía absorbida y transformada en calor puede ser elevada, haciendo que las piezas se dilaten. Si las piezas del motor se dilatan en exceso por un rozamiento excesivo se pueden llegar gripar, provocando una grave avería en el motor.

Al utilizar un lubricante (aceite motor) entre piezas que se mueven en contacto, el rozamiento entre ellas será mas suave, el trabajo absorbido será menor y, por tanto, serán menores las pérdidas la energía transformada en calor. Esta película de aceite, que se interpone entre las superficies de contacto, queda dividida en tres capas; dos de ellas se adhieren por capilaridad a las superficies metálicas que impregnan, mientras la tercera capa, o capa intermedia, hace de cojinete común, en forma de cojín hidráulico, entre las superficies sometidas a presión, con lo que disminuye el roce entre ellas y se amortiguan los ruidos por golpeteo durante su funcionamiento. La superficie de las piezas del motor por muy lisas y pulidas que estén, no son perfectamente planas, por lo que no queda otro remedio que utilizar un lubricante.

 

 

A pesar del uso del sistema de engrase en el motor sigue habiendo resistencias pasivas que absorben cierta potencia al motor. Esta resistencia depende del espesor de la capa de aceite y de la fluidez del mismo, así como de la forma y estado de las superficies en contacto. Estas resistencias pasivas se transforman en calor, que es absorbido por el aceite, el cual necesita ser refrigerado para que no se transmita a las piezas en movimiento.

Misión principal del aceite de engrase:

  • Lubricar las piezas en contacto por medio de la interposición de una película de aceite, para que el rozamiento entre ellas sea lo mas suave posible y así evitar perdidas de potencia por rozamientos.
  • Absorber el calor producido por los órganos en movimiento y transportarlo al cárter donde es refrigerado.
  • Amortiguar los golpes en las piezas sometidas a desplazamientos por la acción de empuje de otros elementos, como son: muñequillas, apoyos de bancada, etc., eliminando a la vez los ruidos procedentes del golpeteo.
  • Efectuar la limpieza de los órganos en contacto al arrastrar en su recorrido las partículas procedentes de la acción esmeriladora entre ellos, limpiando además las paredes de los cilindros de partículas de carbón adheridas a ellos procedentes de la combustión.
  • Efectuar, por ultimo, una acción de sellado en los segmentos, haciendo hermética la cámara de compresión.

 

Aceites de engrase
Los aceites empleados en la lubricación de los motores son generalmente aceites minerales, aunque desde hace unos años también se utilizan los aceites sintéticos. Los aceites minerales se obtienen de la destilación de petróleo bruto. El aceite de engrase para motores esta sometido a elevadas temperaturas y presiones, lo cual hace que tiendan a descomponerse, anulando así sus propiedades lubricantes; por tanto, la calidad de estos aceites debe ser tal que no se quemen ni deterioren. Para ello se emplean los aceites minerales base, obtenidos del petróleo, mezclados con aditivos que mejoren sus cualidades.

Los aditivos principales que se añaden al aceite de motor son los: antioxidantes, anticorrosivos, detergentes y dispersantes.

  • Los antioxidantes: disminuyen la tendencia del aceite a degradarse por oxidación al contacto por el aire.
  • Los anticorroxivos: evitan que las piezas del motor en contacto con el aceite degradado se oxiden.
  • Los detergentes: tienen la función de limpiar las superficies y evitar la acumulación de lodos y barnices.
  • Los dispersantes: evitan la acumulación de partículas y residuos que se depositan en el cárter y los mantienen en suspensión hasta el cambio de aceite.

 

El aceite para un motor debe cumplir ciertas características físicas y químicas muy específicas. Las características que definen el aceite de motor son.

  • Viscosidad
    La viscosidad se define como la resistencia que opone un liquido a fluir por un conducto. Esta característica es muy importante en los aceites de engrase y debe ser la adecuada para que cumplan perfectamente la misión encomendada, ya que si el aceite es muy fluido llenará perfectamente los espacios y holguras entre las piezas en contacto, pero en cambio, debido a su excesiva fluidez, soportara con dificultad las cargas y presiones a que debe estar sometido y no eliminara los ruidos de funcionamiento. Por el contrario, si el aceite es muy viscoso, soportara perfectamente la presión, pero fluirá mal por los conductos de engrase, llenara con dificultad el espacio entre las piezas y la bomba y necesitara, además, un mayor esfuerzo para su arrastre, obligando a consumir mayor energía al motor y ocasionando un mayor calentamiento del mismo.
  • Adherencia o untuosidad
    La adherencia se define como la capacidad que poseen los aceites de adherirse a las superficies que impregnan. Esta propiedad en los aceites permite mantener en las superficies de las piezas en movimiento una película constante de aceite, con lo que la lubricación de las mismas es permanente.
    Para aumentar la adherencia de los aceites minerales obtenidos del petróleo se añade como aditivo y en pequeñas proporciones, aceites vegetales que poseen gran adherencia, como son los aceites de palma y de colza.
  • Punto de congelación
    Se llama punto de congelación a la temperatura mas baja a la cual solidifica un aceite. Esta temperatura en los aceites de motor debe lo mas baja posible para que conserven la suficiente fluidez con temperaturas extremas de funcionamiento.
  • Punto de inflamación
    Se conoce como punto de inflamación en los aceites la temperatura mínima a la que se inflaman sus vapores en contacto con un punto incandescente. Los aceites utilizados en motores suelen tener un punto de inflamación muy alto; del orden de los 240ºC.
  • Estabilidad química
    Es la capacidad que tienen los aceites de permanecer inalterables con el tiempo a la oxidación y a la descomposición. Para evitar la descomposición del aceite se añaden aditivos como hemos dicho en el apartado anterior.

Actualmente en los motores se utilizan, además, de los aceites de base mineral, los aceites sintéticos y semisinteticos.

  • Aceites minerales: se obtienen de la destilación del petróleo bruto.
  • Aceites sintéticos: tienen un contenido mínimo de bases minerales del petróleo modificadas en laboratorios para balancear su composición molecular y dar propiedades diferentes a las bases minerales. Son hechas por procesos químicos donde se reestructuran las moléculas para que se conviertan en estructuras más estables y por ende menos influenciadas a reaccionar adversamente ante otros compuestos. Los lubricantes sintéticos tienden a no contener átomos de carbono sueltos que reaccionan. Estos carbones reaccionan combinándose con el oxígeno creando así ácidos dentro del motor. Los lubricantes sintéticos son diseñados para hacer su trabajo eficientemente sin tener recurrir a los aditivos y compuestos que acompañan a los lubricantes minerales.
  • Aceites semisintético: son una mezcla de un aceite mineral con uno sintético. Se mejoran las cualidades del aceite con respecto a los minerales pero sin llegar a la calidad del aceite sintético.

 

 

 

 

Clasificación de los aceites
Los aceite se clasifican principalmente:

  • Por la viscosidad
  • Por las condiciones de servicio

Clasificación por viscosidad
La viscosidad o grado de viscosidad, viene determinada actualmente por el sistemas SAE (Society of Automotive Engineers - Sociedad Norteamericana de ingenieros del automóvil). Esta clasificación relaciona la viscosidad con la temperatura de uso de un aceite. Consta de 10 grados SAE, los seis primeros, de 0 a 25, van acompañados de la letra W (winter - invierno).
Los distintos grados de viscosidad indican la temperatura mínima a la que puede utilizarse dicho aceite conservando un estado que le permita fluir por los conductos a la presión adecuada y llegue a todos los puntos del motor que necesitan de engrase incluso durante el arranque cuando el motor todavía esta frío.

De acuerdo al grado SAE de viscosidad los aceites se clasifican en :

  • Aceites Monogrado: se caracterizan porque tienen solo un numero o grado de viscosidad (p. ej. 10W). Este numero indica los márgenes de temperatura dentro de los cuales dicho aceite tiene un buen comportamiento. Cuando el numero o grado viene acompañado de la letra W (Winter) indica que el aceite permite un fácil arranque del motor en tiempo frío (temperatura por debajo de 0°C). Acorde con la temperatura del medio ambiente por debajo de 0°C, se selecciona el grado SAE que acompaña a la letra W, ya que cada uno de estos grados está en función de dicha temperatura. Los otros grados SAE que no traen la letra W se emplean para operaciones en clima cálido y bajo condiciones severas de funcionamiento.
    Este tipo de aceite es adecuado para zonas donde la temperatura ambiente no sufre variaciones importantes.
Grados SAE
Temperatura mínima de funcionamiento
0 W
- 30 ºC
5 W
- 25 ºC
10 W
- 20 ºC
15 W
- 15 ºC
20 W
- 10 ºC
25 W
- 5 ºC
 
  • Aceite Multigrado: este aceite tiene más de un grado de viscosidad SAE (p. ej. 15W40). Poseen un alto índice de viscosidad lo cual les da un comportamiento uniforme a diferentes temperaturas, tanto en clima frío con en clima cálido, por lo que les hace mas adecuados en climas donde varia mucho la temperatura de verano a invierno.

 

Clasificación según las condiciones de servicio
Los aceites se someten a una serie de pruebas en el laboratorio y también directamente en los motores para determinar su calidad. Los organismos que clasifican la calidad de los aceites de engrase motor son:

  • API, en Estados Unidos.
  • ACEA, en Europa

Además existen otros organismos como el ejercito o las propias marcas de automóviles que desarrollan sus propias categorías y calidades exigidos a los aceites.

Clasificación API
API (American Petroleum Institute), establece los niveles de calidad para los lubricantes de automoción, orientados fundamentalmente a fabricantes norteamericanos. Los niveles de calidad se identifican con dos letras. Los que empiezan por S, se refieren a vehículos gasolina, y cuando empiezan por C, se refieren a vehículos diesel. La segunda letra después de la S o la C indica el nivel de calidad, en orden creciente, siendo API SL por ejemplo el máximo nivel de calidad para vehículos de gasolina.

  • Categoría API para motores Otto.
    Evolución de las clasificaciones del aceite según la normativa API para motores Otto (gasolina). Cada nueva categoría superaba a la anterior, siendo de mejor calidad.

 

  • Categoría para motores Diesel
    Las categorías API CA, CB, CC, CD, CE están obsoletas actualmente.
    Actualmente se utilizan las categorías API CF, CF-2, CF-4, CG-4, CH-4, CI-4.

 

Clasificación ACEA
ACEA (Asociation des Constructeurs Europeen d´Automóviles) es la Asociación de Constructores Europeos de automóviles. ACEA clasifica los aceites de engrase para motores en tres grupos, cada uno de ellos destinado a un particular tipo de motor; la letra A para motores de gasolina, la letra B para motores Diesel de servicio ligero, la letra E para Diesel de servicio pesado (camiones).

Motores de gasolina (A)
Motores Diesel de servicio ligero (B)
Motores Diesel de servicio pesado (E)
A1 - 96/98
B1 - 96/98
E1 - 96
A2 - 96/98
B2 - 96/98
E2 - 96
A3 - 96/98
B3 - 96/98
E3 - 96
A4 -
B4 - 98
E4 - 98
A5 - 02
B5 - 02
E5 - 99
  • A1.- Aceite para motores a gasolina diseñados para utilizar aceites de baja fricción. Existen motores que "no" pueden usar estos aceites.
  • A2.- Aceite de uso general para motores a gasolina, con intervalos de cambio normales. No apropiado para algunos motores de altas prestaciones.
  • A3.- Aceite de viscosidad muy estable para motores de gasolina de altas prestaciones o con mantenimiento extendido, así como para aceites de baja viscosidad y periodo de mantenimiento de un año o servicio severo.
  • A4.- Aceite reservado para usar con futuros motores de inyección directa de gasolina.
  • A5.- Aceite de viscosidad muy estable para motores de gasolina, de altas prestaciones o con mantenimiento extendido, preparados para aceites de baja viscosidad y reducida fricción. Hay motores que no pueden usar estos aceites.
     
  • B1.- Aceite para motores diesel ligeros, diseñados para usar aceites de baja fricción, baja viscosidad. Hay motores que no pueden usar estos aceites.
  • B2.- Aceite de uso general para motores diesel ligeros, principalmente en motores con inyección " indirecta ", con intervalos de cambio normales. No es apropiado para algunos motores de altas prestaciones.
  • B3.- Aceite de viscosidad muy estable para motores diesel ligero de altas prestaciones o con mantenimiento extendido, así como para aceites de baja viscosidad y periodo de mantenimiento de un año o servicio severo.
  • B4.- Aceite de viscosidad muy estable para motores diesel con inyección directa y con mantenimiento extendido incluye todas las aplicaciones B3.
  • B5 Aceite de viscosidad muy estable para motores diesel ligeros con mantenimiento extendido, preparados para aceites de baja viscosidad. Hay motores que no pueden usar estos aceites.

 

 

 

 

Sistemas de engrase
Se ha visto la importancia y necesidad del engrase en el motor para reducir los rozamientos entre piezas, que provocan perdidas de potencia y un deterioro prematuro de las piezas del motor. Los elementos del motor que están sometidos a fricción y que, por tanto, se deben lubricar son:

  • Los órganos en rotación
    - Los apoyos y las muñequillas del cigüeñal
    - Los apoyos del árbol de levas y las levas
    - Los engranajes o la cadena de distribución
  • Los órganos deslizantes
    - Los pistones en los cilindros
    - Las válvulas en sus guías
  • Los órganos oscilantes
    - Los pies de bielas
    - Los balancines

 

 

En motores Diesel de inyección directa se necesita una refrigeración especial de sus pistones, ya que estos tienen mecanizados sobre si mismos las cámaras de combustión. Para esta misión se disponen de unos surtidores (figura inferior) en la parte inferior del cilindro, que reciben el aceite del circuito principal de engrase y proyectan un chorro continuo de aceite sobre la parte inferior del pistón.

 

El engrase del turbo
Como el turbo esta sometido a altas temperaturas de funcionamiento, el engrase de los cojinetes deslizantes es muy comprometido, por someterse el aceite a altas temperaturas y desequilibrios dinámicos de los dos rodetes en caso de que se le peguen restos de aceites o carbonillas a las paletas curvas de los rodetes (alabes de los rodetes) que producirán vibraciones con distintas frecuencias que entrando en resonancia pueden romper la película de engrase lo que producirá microgripajes. Además el eje del turbo esta sometido en todo momento a altos contrastes de temperaturas en donde el calor del extremó caliente se transmite al lado mas frió lo que acentúa las exigencias de lubricación porque se puede carbonizar el aceite.
El engrase en los turbos de geometría variable es mas comprometido aun, por que además de los rodamientos tiene que lubricar el conjunto de varillas y palancas que son movidas por el depresor neumático, al coger suciedades (barnices por deficiente calidad del aceite), hace que se agarroten las guías y compuertas y el turbo deja de trabajar correctamente, con perdida de potencia por parte del motor.

 

Los sistemas de engrase empleados hasta la actualidad en la lubricación de los motores son los siguientes:

  • Engrase por barboteo
  • Engrase a presión
  • Engrase mixto
  • Otros tipos de engrase


Engrase por barboteo
Este sistema de engrase, actualmente en desuso, consistía en que las cabezas de las bielas llevaban unas pequeñas cucharillas con un conducto en el fondo que llegaba hasta al cojinete de biela, a través del cual y por los conductos del cigüeñal se lubricaban los cojinetes de bancada y árbol de levas. Cuando la muñequilla estaba en el punto inferior, la cucharilla se sumergía en el aceite depositado en el cárter y, al ascender, se llevaba una pequeña cantidad de aceite que penetraba por el conducto de engrase del cojinete.
El resto del aceite, por la fuerza centrífuga del movimiento, será lanzado contra las paredes del cilindro y demás superficies externas en movimiento que, al escurrir, penetraba por unos conductos que llegaban hasta los cojinetes de bancada y árbol de levas.


Como puede observarse, con este sistema, además de realizar un engrase imperfecto en los motores, había que vigilar constantemente el nivel de aceite en el cárter, pues si este bajaba lo suficiente para que la cucharilla no recogiera aceite, se quedaba completamente sin engrase. Para evitar este inconveniente se utilizaba una bomba mecánica situada en el fondo del cárter y sumergida en la masa de aceite, eleva este por unos tubos labrados en el interior del motor, hasta unas bandejas, una debajo de cada biela, donde el nivel resulta constante aunque varíe el aceite total acumulador en el cárter La cabeza de biela lleva una cucharilla cuya misión es recoger el aceite y lanzarlo por todas las partes formando una neblina que lubrica el interior del motor, como hace el sistema anteriormente explicado.

Engrase a presión
El engrase a presión consiste en mandar aceite, por medio de una bomba, a todos aquellos puntos donde se necesita la lubricación, asegurando, de esta forma, la alimentación constante de aceite a los elementos anteriormente citados, para lo cual la bomba suministra el suficiente caudal a la presión requerida.

Engrase mixto
El sistema mixto, actualmente utilizado en todos los motores modernos, consiste en combinar las ventajas del engrase a presión y barboteo, lubricando a presión los apoyos del cigüeñal, árbol de levas, cojinetes de biela y balancines y engrasando por barboteo los cilindros y superficies externas de los elementos en movimiento.

 

 

 

 

Otros tipos de engrase:

Engrase por mezcla
Este tipo de engrase se utiliza en motores de 2 tiempos destinados principalmente a motocicletas. Consiste en mezclar el combustible, normalmente gasolina con un 2,5 a 5% de aceite, de esta manera durante la carrera de admisión del motor el aceite es aspirado junto con el combustible, pero al vaporizase este, debido a la temperatura interna, el aceite queda libre y se deposita sobre las superficies de las piezas del motor a la cuales lubrica.
La ventaja de este sistema es su sencillez, ya que no lleva bomba de engrase, ni circuito de engrase

Engrase por cárter seco
Poco empleado en automóviles, se usa mas en motocicletas y motores de aviación. Su principal característica es que el depósito de aceite, esta situado fuera del cárter Una tubería lleva el aceite por gravedad a la bomba de engrase que lo reparte por el circuito de aceite a presión a todas las piezas que necesitan lubricación. La niebla aceitosa se forma igual que en los sistema de engrase anteriores, aunque es menos densa. El aceite que rebosa de los cojinetes y el que resbala por las paredes internas del motor, caen al fondo del cárter, donde una segunda bomba la recoge y lo envía por otro tubo, nuevamente al depósito.
Este sistema de engrase tiene la ventaja principalmente de una mejor refrigeración del aceite

 

Estudio de los elementos que componen el sistema de engrase
Los circuitos de engrase a presión, instalados actualmente en los motores, están formados por una serie de elementos cuya misión es hacer que el aceite de engrase llegue, con la suficiente presión y limpieza, a los puntos a lubricar, manteniendo la circulación del mismo dentro unos limites de fluidez para un mejor refrigeración de los elementos lubricados.

Los elementos empleados para mantener estas condiciones de engrase en el circuito son los siguientes:

  • Bomba de engrase: movida por el propio motor, con capacidad suficiente para mantener el caudal y la presión necesaria en el circuito.
  • Válvula de descarga: empleada para mantener la presión constante del aceite de engrase en el circuito.
  • Sistema de filtrado y depurado de aceite: sirve para mantener el aceite limpio de impurezas.

 

Bombas de engrase
Entre las bombas de engrase mas utilizadas en la actualidad para motores de explosión y Diesel están las siguientes:

  • Bomba de engranajes.
  • Bomba de rotores o rodetes
  • Bomba de paletas

Bomba de engranajes
Esta constituida por una carcasa de aleación ligera, donde van alojados dos piñones engranados entre sí, de los cuales uno, el conducido, gira loco en su eje "impulsado" por el piñón "conductor" que recibe movimiento generalmente del árbol de levas o directamente de la distribución. Los engranajes están alojados en la carcasa cuya forma interior se ajusta al contorno de estos, formando dos cámaras separadas, una de aspiración que comunica con el cárter, y otra de presión, comunicada con el circuito principal.

 

En su movimiento, los piñones aspiran el aceite del cárter, a través del pre-filtro. Los engranajes giran entre ellos en sentido contrario, de manera que transportan el aceite en los espacios formados entre los dientes y las paredes de la carcasa, esto crea una depresión en la cámara de aspiración que absorbe el aceite del cárter La acumulación de aceite en la cámara de salida origina la presión de engrase.
La bomba de engranajes tiene una constitución sencilla, pero cuenta con el inconveniente de que a bajas revoluciones tiene poco poder de aspiración.

 

Bomba de rotores o rodetes
Esta constituida por un rotor o piñón conductor que mueve un rodete o rotor provisto de una serie de entrantes interiores que engranan con los salientes del piñón. Este piñón tiene un saliente menos que el rodete dando lugar a la formación de dos cámaras, una de aspiración y otra de presión.

 

El giro del piñón y del rodete hace que la cámara de admisión aumente absorbiendo el aceite del cárter En la cámara de compresión el espacio disminuye y el aceite es impulsado a presión hacia el circuito principal de engrase. La principal ventaja de esta bomba es su capacidad de generar altas presiones.

 

Bomba de engranajes interiores
Este tipo de bomba generalmente se monta directamente en el extremo del cigüeñal que transmite su movimiento al piñón conductor de la bomba. El funcionamiento de la bomba es similar al de la bomba de engranajes. El sentido de giro de ambos engranajes es el mismo y el aceite es transportado en el espacio que se forma entre los dientes y la media luna por sus dos lados, desde la cámara de aspiración hasta la de presión. Este tipo de bomba tiene la ventaja de poder suministrar gran cantidad de aceite desde bajas revoluciones del motor.

 

 

 

 



Creado 2016-07-12 11:30:06
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