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Engrase del motor

Indice artículos


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:

 

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.

 

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

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

 

Clasificación de los aceites
Los aceite se clasifican principalmente:

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 :

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

 

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:

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.

 

 

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

 

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:

 

 

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

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:

 

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
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.



Válvula de descarga
Las bombas de engrase en su funcionamiento suministran una cantidad de aceite con una presión que depende directamente del numero de revoluciones del motor. Por este motivo, puede llegar un momento en que la presión sea excesiva, ocasionando un gasto inútil de energía y un elevado riesgo de avería en la instalación.
Para evitar los inconvenientes expuestos se instala en los motores una válvula de descarga, que se acopla en la misma bomba de engrase o en el circuito principal de engrase, la cual cumple en el circuito tres misiones importantes:

El funcionamiento de la válvula se basa en el desplazamiento de un pequeño émbolo o bola, que cierra, por medio de la acción de un muelle tarado a la presión de engrase que se necesita. Cuando la presión del aceite suministrado por la bomba sobrepasa un valor determinado, la bola se desplaza venciendo la fuerza del muelle y parte del aceite retorna al cárter por un conducto alternativo.
La presión que proporciona la bomba de engrase, se puede regular desde el exterior por medio de un tornillo, dando mayor o menor presión al muelle que empuja a la bola hacia su posición de cierre.
La presión de engrase en el motor varia entre 0,5 y 1 bar a ralentí, y de 3 a 5 bar de presión máxima medidas con el motor a temperatura de régimen.

 

Filtrado de aceite de engrase
El aceite de engrase arrastra impurezas en forma de partículas de carbón y polvo metálico procedente del desgaste de las piezas, impurezas que van quedando depositadas en el aceite durante su acción lubricante y de limpieza, las cuales han de ser retenidas para evitar que lleguen a los distintos puntos de engrase, donde producirán una acción esmiraladora entre las superficies en contacto y que podrían taponar las ranuras y orificios de engrase en los cojinetes.
Con este fin se dispone en el circuito un sistema de filtrado que consiste en intercalar en el mismo un filtro por donde pasa el aceite antes de llegar a las canalizaciones de engrase y donde son retenidas las sustancias e impurezas que pueden llevar en suspensión el aceite, con el objeto de que llegue limpio a los puntos de engrase.
El primer paso de filtrado se realiza a la entrada de la bomba, donde se coloca una malla metálica, mas o menos tupida, llamada colador o pre-filtro, que retiene las partículas mas gruesas que puede llevar en suspensión el aceite y que podrían dañar o obstruir la bomba.
El segundo paso de filtrado, consiste en intercalar a la salida de la bomba un elemento filtrante a través del cual se purifica el aceite de engrase. Según la disposición de este elemento en el circuito, el sistema de filtrado puede ser en "derivación" o en "serie".

Filtrado en derivación
Consiste en hacer pasar una parte del caudal de la bomba directamente a las canalizaciones del circuito de engrase del motor y otra parte a través del filtro que, una vez purificado, pasa directamente al cárter. Con este sistema lo que se realiza es una limpieza del aceite contenido en el cárter, con la ventaja de que si el filtro, por exceso de suciedad, se obstruye, la circulación de aceite a los puntos de engrase no se altera.
Sin embargo, en este sistema, el aceite que llega a las canalizaciones de engrase no está exento de impurezas al ser una mezcla de aceite purificado y sucio, lo cual puede obstruir los conductos de engrase y, si el filtro se obstruye, el sistema queda totalmente sin filtrado.
Alguno vehículos, para paliar este inconveniente, intercalan un segundo filtro en serie, con lo cual el filtrado es completo, pero encarecen mucho el sistema al tener que disponer una bomba que proporcione mas caudal y llevar más elementos instalados en el circuito.

 

Filtrado en serie
Este sistema es el utilizado por la mayoría de los automóviles actualmente. Todo el aceite que proporciona la bomba de engrase es obligado a pasar por el filtro, de esta manera se produce un filtrado total del aceite.
Este sistema de filtrado cuenta con un conducto en derivación controlado por una válvula by-pass. Con esto se evita en caso de que se obstruya el filtro

 

Filtros de aceite
Como elemento filtrante se utiliza una lamina de material textil o plástico poroso (llamado "papel filtrante", aunque no es un papel corriente), que se dobla en forma de acordeón, para que presente mucha superficie al aceite, a cuyo paso opone así poca resistencia. En caso de que obstruyera por suciedad o avería el el elemento filtrante, una válvula by-pass dejaría paso al aceite para que no se quede el motor sin engrase. Los filtros tienen forma de cartucho y va alojado dentro de un recipiente o carcasa metálica, con los orificios de entrada y salida de aceite, cuya forma y acoplamiento al motor varia de unos a otros según el diseño del fabricante. Esto filtros van adosados en la parte exterior del motor, con fácil acceso al mismo para poder ser recambiados con facilidad.

Tipo del filtros:

Refrigeración del aceite
Aunque los aceites empleados en la actualidad son de gran calidad y varían poco su viscosidad con la temperatura, contiene mantener está dentro de unos limites óptimos de funcionamiento para que pueda ejercer perfectamente su acción refrigerante en los elementos lubricados y evitar que, por exceso de calor, el aceite pierda viscosidad, ya que las elevadas temperaturas en los motores calientan el aceite de engrase.
Esta temperatura debe mantenerse dentro de la temperatura de régimen del motor (75 a 85 ºC), para lo cual el aceite caliente retorna al cárter donde es refrigerado, para volver a cumplir su misión en el circuito.
El aceite puede refrigerarse por medio de dos métodos:

ZZZZ

 

El manocontacto
Se coloca en el circuito principal de engrase roscado en el bloque motor, su misión es detectar si hay presión en el circuito. El manocontacto esta constituido por una membrana que recibe la presión del aceite por una de sus caras y por la otra mueve unos contactos metálicos que cierran un circuito eléctrico. El circuito eléctrico enciende o apaga la lámpara de presión de engrase situada en el tablero de instrumentos.

En algunos vehículos se sustituye o se complementa la lámpara indicadora de presión de aceite por un sensor o manómetro que nos indica la presión del motor de forma constante. El sensor esta atornillado al bloque motor por medio de la carcasa (1), por donde entra la presión de aceite procedente del circuito principal de engrase, presionando sobre una membrana elástica (2) que tiene incorporado uno de los contactos eléctricos (4). El otro contacto eléctrico esta incorporado en el bimetal (3).
El reloj indicador (6) de funcionamiento eléctrico esta constituido por un bimetal (7) unido a una aguja (8) indicadora de presión que se desplaza por una esfera graduada en kg/cm2.

 

 

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