El sistema de lubricación del automóvil

EL SISTEMA DE LUBRICACIÓN EN EL COCHE

Misión del sistema de lubricación
El funcionamiento del motor requiere el acoplamiento de distintas piezas que llevan diferentes movimientos entre sí.

Todo movimiento de dos piezas en contacto y sometida a presiones, producen un rozamiento que depende tanto del estado (calidad de acabado superficiales), como de la naturaleza de las superficies en contacto (materiales empleados).

Las superficies, por muy lisas y acabadas que parezcan, siempre presentarán , una serie de rugosidades que al estar en contacto con otras, generan tal cantidad de calor, que ocasiona desgaste y un aumento de temperatura que podrá provocar la fusión (gripaje) de los metales en sus respectivas zonas superficiales de acoplamiento.

Para reducir el rozamiento en los acoplamientos metálicos móviles se interpone entre ambas superficies, una fina película de aceite, de tal manera, que forme una cuña de aceite que mantenga separada e impida el contacto entre sí ).

Piezas  del motor a lubricar

– órganos en rotación
– Los apoyos y las muñequillas del cigí¼eñal.
– Los apoyos del árbol de levas y las levas.
– Los engranajes de mando del mecanismo del encendido.
– Los engranajes o la cadena de la distribución
– órganos deslizantes
– Los pistones en los cilindros.
– Los taqués y las válvulas en sus guías.
– órganos oscilantes – Los pies de bielas y los balancines alrededor de sus ejes
Sistemas de lubricación

Lubricación por mezcla

Este sistema de lubricación es empleado en motores de dos tiempos. Consiste en mezclar con la gasolina una cierta cantidad de aceite (del 2 al 5%).
Este sistema de engrase tiene el inconveniente de formar excesiva carbonilla en la cámara de compresión y en la cabeza del pistón, al quemarse el aceite.
La ventaja de este sistema es que el aceite no necesita ser refrigerado. Aún así el engrase es imperfecto y los motores tienen tendencia a griparse, sobre todo cuando el motor está en marcha y el vehículo inmovilizado.
Con el fin de evitar algunosde estos inconvenientes, determinados motores de dos tiempos llevan el aceite en un depósito separado, donde un dosificador envía el aceite al carburador, según las necesidades de cada momento.

Lubricación a presión

El sistema de lubricación a presión permite dosificar la circulación de aceite y la evacuación del calor.
El aceite se encuentra alojado en el cárter inferior . Una bomba sumergida en dicho aceite, lo aspira después de haber pasado por un colador y lo manda a presión hacia el filtro de aceite . Después del filtrado, se conduce a través de una rampa principal hasta los puntos que requieren lubricación. El aceite que rebosa de las piezas, regresa al cárter por gravedad.

El movimiento giratorio de ciertos elementos hace que el aceite salga despedido, lo que ocasiona salpicaduras que favorecen el engrase de diversos puntos donde las canalizaciones de engrase no llegan (engrase por proyección).
Elementos lubricados bajo presión
A – El cigí¼eñal – cabeza de biela.
B – El árbol de levas (apoyos).
E – El eje de balancines.
El cigí¼eñal está taladrado en toda su longitud, penetrando el aceite por su interior, para realizar el engrase en los codos y apoyos.
El árbol de balancines está taladrado en toda su longitud, con puntos de salida en los apoyos y en la zona de giro de los balancines.
Elementos engrasados por proyección
o Las camisas.
o Los pistones y sus ejes.
o Las levas y el árbol de levas.
o La distribución (mando).
o Las colas de válvulas.
o Las varillas de los balancines.
o Los taqués.

Lubricación a presión total o integral

Existe un sistema de lubricación denominado a presión total, siendo una mejora del sistema de lubricación a presión.
Es equivalente al engrase, a presión incrementado en el engrase bajo presión del bulón del pistón, gracias a un taladro practicado en el cuerpo de la biela.

Lubricación por cárter seco

En los motores revolucionados el aceite está sometido a altas presiones y temperatura, no refrigerándose éste de una forma rápida y eficaz.
La función y partes a lubricar, es similar al anterior sistema; la diferencia consiste en que el cárter no hace las funciones de depósito de aceite. El aceite se almacena generalmente aparte, pasando por un depósito refrigerador.
Para ello, una bomba recoge el aceite que cae al cárter a través del colador y lo envía al depósito , y otra bomba , desde el depósito lo envía al sistema de lubricación.
Al poseer un depósito de mayor capacidad que el cárter, el aceite tiene más tiempo para evacuar el calor y su temperatura media de trabajo, es menor.

 

Elementos del sistema de lubricación a presión

Bombas de lubricación

Las bombas de engrase son las encargadas de recoger el aceite del cárter del motor y enviarlo a presión a todo el sistema de lubricación. Esta presión se mide en Kg/cm ² (bares). Generalmente reciben el movimiento del árbol de levas, mediante un engranaje, dependiendo la presión que envía del número de revoluciones por minuto del motor.
Los tipos de bomba más utilizados son:

Bomba de engranaje.

– Bomba de rotor.

– Bomba de paletas.

Bomba de engranajes

Es la más utilizada en la actualidad. Está formada por dos ruedas dentadas, engranadas entre sí (piñones) con un mínimo de holgura, uno de los cuales recibe el movimiento del árbol de levas, transmitiéndolo al otro, que gira loco.
Ambos están alojados en una carcasa sobre la que los piñones giran ajustados. Los piñones, al girar, arrastran el aceite entre sus dientes y la carcasa sobre la que ajustan y al llegar a la otra parte , aceite sale por la tubería de la parte superior.

 

Bomba de rotor

Es un sistema de engranajes internos.
Como uno de los engranajes (rotor interior) , tiene un diente menos que el otro, queda un hueco siempre entre ambos, que se llena de aceite por , debido al vacío creado cuando disminuye este hueco. El aceite se manda a presión por la salida .
El eje del rotor interior recibe el movimiento del árbol de levas, a través de un piñón.
Se utiliza menos que las de engranajes exteriores por enviar menos presión.

 

Bomba de paletas

El cuerpo de la bomba de paletas tiene interiormente forma cilíndrica.
Dos orificios desembocan en el cuerpo: el de entrada de aceite y el de salida .
Un rotor excéntrico se aloja en la parte cilíndrica.
Este rotor está diametralmente ranurado. La ranura recibe dos paletas que giran libremente. Un resorte intermedio mantiene, a poca presión, las paletas contra el cuerpo cilíndrico. La misión del muelle es mantener la estanqueidad a pesar del desgaste de las paletas debido al roce con las paredes del cuerpo de la bomba.
Al girar el motor, el rotor lo hace en el sentido de la flecha.
El volumen aumenta, ocasionando una depresión o vacío. El aceite se encuentra entonces aspirado en este volumen.
Cuando el volumen tiende al máximo, la paleta 2 tapa el orificio de entrada del aceite. La rotación continúa y esta paleta 2 hace simultáneamente:
o Impulsar el volumen hacia adelante, al orificio de salida.
o Crear detrás, un nuevo volumen (A’).
El ciclo se realiza así mientras el motor está en funcionamiento y el aceite se encuentra impulsado en las canalizaciones del sistema de lubricación.

 

 Manómetro

Por presión de lubricación se entiende la presión a la que circula el aceite por la tubería general de engrase.
Normalmente esta presión alcanza un valor próximo a 1 Kg/cm ² al ralentí y de 4 a 5 kg/cm ² con el motor acelerado, variando algo de un motor a otro. El valor máximo de la presión está limitado por la válvula de descarga o válvula reguladora.
Hay que tener en cuenta que el aceite frío marca más presión que el aceite caliente.
Es el manómetro un aparato encargado de medir en cada momento la presión del aceite en el interior del circuito de engrase. Se conecta a la canalización principal.

Además, se monta en los vehículos como elemento de control un indicador de presión de aceite eléctrico que actúa cuando la presión del aceite es muy baja (0.3 a 0.6 atmósfera), indicando, mediante un testigo luminoso, la falta de presión. . No lo llevan todos los vehículos.
Actualmente se tiende a colocar un indicador de nivel de aceite, pero sólo actúa cuando el motor está parado y el contacto dado.

0

 

 Válvula limitadora de presión

Debido a que la presión del aceite enviado por la bomba varía en función del régimen de rotación del motor y de la viscosidad del aceite, puede llegar un momento en que la presión del aceite sea excesiva e innecesaria, pudiendo deteriorar la instalación de engrase.
La bomba recibe el movimiento del árbol de levas y, por tanto, su velocidad de funcionamiento está de acuerdo con la velocidad de giro del motor. Si el motor gira deprisa, también lo hará la bomba y, por tanto, enviará más aceite a las conducciones de lubricación. Si el aceite está frío, ofrecerá dificultad a pasar por las canalizaciones, produciendo en ambos casos un aumento de presión en las tuberías, superior a la normal, que traerá consigo mayor trabajo para la bomba y un aumento de deterioro de aceite.

Para mantener la presión adecuada existe la válvula limitadora o válvula de descarga, que tiene por misión descargar las tuberías de lubricación del aceite sobrante cuando hay un exceso de presión limitando esta presión máxima de funcionamiento.
La válvula va montada a la salida de la bomba, en la tubería general . Si la presión es excesiva, abre la válvula venciendo la acción del muelle calibrado y permitiendo que una parte del aceite vuelva al cárter, limitando de esta manera la presión. Si baja la presión, el muelle cierra la válvula y todo el aceite que va a lubricar, no dejándolo pasar al cárter.

 

Filtro de aceite

El aceite para el engrase debe estar lo más limpio posible de impurezas. El aceite al volver al cárter, después de haber lubricado todas las partes del motor, arrastra carbonilla y polvillo metálico, que indudablemente se produce en el frotamiento de piezas entre sí, y otras suciedades. Todas estas impurezas deben ser eliminadas del aceite y para ello, se recurre a su filtrado.
La bomba de engrase , lleva en su toma de aceite del cárter un colador que produce un primer filtrado. Después de la bomba y antes de llegar a los puntos a engrasar, se le hace pasar por un filtro , en el que, por su constitución, quedan retenidas las impurezas que pueda llevar el aceite en suspensión.
Este filtro está constituido por un material textil poroso que no ofrezca mucha resistencia al paso del aceite. El filtro debe cambiarse pues va obstruyéndose y puede llegar a impedir el paso del aceite a través de él. Si ello ocurriera la diferencia de presiones abriría la válvula y pasaría el aceite, pero sin filtrar. El cambio del cartucho filtrante , se hará con la periodicidad indicada por el fabricante. En algunos motores también va un filtro centrífugo, en la polea del cigí¼eñal, ayudando al filtro principal.
En la figura puede verse la válvula limitadora de presión , así como su situación; y la varilla para comprobar el nivel de aceite en el motor.
Dependiendo de la disposición del filtro de aceite en el circuito de lubricación, el filtrado puede ser: en serie o en derivación.

 

Filtrado en serie

En la actualidad es el más utilizado. Todo el caudal de aceite procedente de la bomba se hace pasar a través del filtro hacia la rampa principal de lubricación .
Con objeto de evitar que una obstrucción del filtro deje al circuito de engrase interrumpido, se practica una segunda canalización con una válvula que permite el paso directo.
En funcionamiento normal, todo el aceite pasa por el filtro. Con el filtro obstruido, el aceite, por efecto de la sobrepresión, vence la acción del muelle de la válvula , abriendo el segundo conducto y creando un circuito de engrase sin posibilidad de filtrado.

 

Filtrado en derivación

Se hace pasar sólo una parte del caudal del aceite por el filtro, dirigiendo la otra directamente a la rampa de lubricación del motor.
El aceite que pasa por el filtro va directamente al cárter , con lo que toda la reserva de aceite se encuentra finalmente filtrada. Todo el aceite no se filtra en el momento en que empieza a lubricar las piezas.

 

Tipos de filtro de aceite

Como elemento filtrante se emplea una materia textil porosa dispuesta en forma de acordeón o bien ondulada, para aumentar la superficie de retención de impurezas y oponer menor resistencia al paso del aceite.

Dependiendo de si es recambiable el elemento filtrante, los filtros pueden ser:

Filtro con cartucho recambiable.

Filtro monoblock

Filtro centrífugo
Filtro con cartucho recambiable
Muy empleados en los motores diesel, el elemento filtrante se sustituye, y aunque el proceso de sustitución resulta más laborioso, resulta más económico.
La envoltura o carcasa exterior se mantiene y no es necesario recambiarla.

Filtro monoblock
Es el más utilizado en los motores de gasolina. El elemento filtrante y su recubrimiento metálico forman un solo conjunto, con lo que se sustituye todo de una sola vez. Son de fácil colocación y suelen ir roscados a un soporte lateral del bloque motor.
Al recambiarlo se tendrá precaución con el apriete, puesto que lleva una junta de caucho y fácilmente se pueden deformar.

Filtro centrífugo
Algunos motores diesel, sobre todo en motores de grandes cilindradas, requieren un filtrado más perfecto que los de gasolina (debido a la carbonilla producida en la combustión y que pasa al cárter por la alta compresión alcanzada).
La presión del aceite hace girar al conjunto giratorio hasta 5000 rpm. La fuerza centrífuga impulsa a las partículas contra la pared interior, quedando adheridos a un papel filtrante. El aceite limpio sale por . En ciertos vasos, las partículas metálicas se retiene por un imán.

 

Refrigeración del aceite

En la actualidad los aceites empleados son de gran calidad y variando poco su viscosidad con la temperatura. Conviene mantener su viscosidad dentro de unos límites 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 sus características.
Para conseguir la correcta refrigeración se emplean dos sistemas:
o Refrigeración por el propio cárter inferior del motor.
o Refrigeración por radiador de aceite.

 

 Refrigeración del cárter

Lo utilizan todos los vehículos. Consiste en hacer que el aire incida sobre el cárter, que será de gran superficie y de pequeño grosor (normalmente construido de chapa de acero estampado o aluminio). En el caso de engrase por cárter seco el aire incide sobre el depósito de aceite y sobre el cárter. Así pues, la eficacia de esta refrigeración será en función de la superficie del cárter, del grosor y del material utilizado en su construcción y de la exposición que tenga al aire de la marcha, según si el motor va colocado longitudinal o transversalmente.

Como se puede observar la temperatura en el cárter es la de régimen del motor, aproximadamente 80 º C.

 

Refrigeración por radiador de aceite

Es un sistema complementario de la refrigeración por cárter, muy empleado en los motores refrigerados por aire y en motores de elevado número de revoluciones, que trabajan en condiciones más severas. La temperatura de funcionamiento del aceite es mucho mayor, por lo que se recurre a la utilización de una refrigeración más efectiva, para mantener las características del aceite.
Este sistema consiste en utilizar un radiador. Por su interior circulará el aceite del motor. El aceite es enviado por la bomba al radiador, donde se refrigera y continúa hacia los puntos de engrase. Este radiador dispone de una válvula térmica que impide la entrada al radiador, cuando el aceite no tiene la temperatura de funcionamiento. En la 0, indica la situación del radiador y el circuito completo de lubricación con todos sus elementos.
Ventilación del sistema de lubricación

 

Ventilación del cárter

Durante el funcionamiento del motor y durante los tiempos de compresión, explosión y escape, pasan, a través de los segmentos, pequeñas cantidades de combustible sin quemar, vapor de agua y otros productos residuales de la combustión.
Estos vapores diluyen y producen la descomposición del aceite, perdiendo rápidamente sus características o propiedades lubricantes. Además de estos vapores, el aceite produce otra serie de vapores procedentes de su oxidación debido a las altas temperaturas del motor.
Todos estos vapores (combustible, vapores de agua y aceite) producen también sobrepresiones en la parte baja del motor, por lo que se hace necesario sacarlo fuera del cárter según se vayan produciendo.
Los reglamentos de la lucha anti-polución obligan a los constructores a no enviar los vapores de aceite a la atmósfera.
Existen dos sistemas de ventilación aunque en la actualidad se emplea uno de ellos, la ventilación cerrada.
Estos sistemas son:
o Ventilación abierta.
o Ventilación cerrada.
Ventilación abierta
Este sistema está prohibido debido a que arroja a la atmósfera los gases procedentes de la combustión, contaminándola. Este sistema consiste en colocar un tubo , que comunica el interior del motor con la atmósfera.

 

Ventilación cerrada

Este sistema es obligatorio en todos los motores actuales. Consiste en que el tubo que proviene del cárter no da a la atmósfera sino al colector de admisión, quedándose los gases en el interior de los cilindros.
Esta mezcla carburada (vapores, aire y combustible) que entra a los cilindros, contribuye a que la gasolina sea menos detonante y, por otra parte, la niebla aceitosa lubrica las partes altas del cilindro que tan escaso está de aceite y en tan duras condiciones trabaja.

Características de los aceites

Para el buen funcionamiento del motor y de los demás conjuntos del vehículo, ha de utilizarse el aceite adecuado, es decir aquel que tenga unas determinadas características físicas y químicas, que responda a las condiciones particulares de los distintos conjuntos.
En estos estudios nos vamos a referir a los aceites empleados en los motores, de una forma más específica que en los aceites para el resto de los conjuntos que constituyen el vehículo.
Los aceites empleados en los motores, actualmente, son de origen mineral obtenidos por medio de destilación por vacío del petróleo bruto. Después reciben aditivos y tratamientos que les confieren propiedades específicas.
La tendencia actual es a la utilización de aceites sintéticos, creados en laboratorios, en los cuales se potencia sus características lubricantes, duración y menor mantenimiento, aunque son más caros.
Un aceite, para responder a las exigencias de un motor, ha de considerarse bajo los siguientes puntos de vista:
o Presión entre las piezas del rozamiento.
o Medios de repartición de aceite.
o Régimen de rotación del motor.
o Temperatura de funcionamiento.
o Condiciones de utilización del motor.
Las características de los aceites son:
o Viscosidad. Es la resistencia que opone el aceite al fluir por un conducto. La viscosidad se mide utilizando una tabla (S.A.E.), que indica el índice de viscosidad.
o Adherencia. Es la capacidad que poseen los aceites de adherirse a las superficies.
o Grado de acidez. Es el porcentaje de ácidos que contiene el aceite. Este grado ha de ser muy bajo para evitar corrosiones y no debe exceder del 003%.
o Grado de cenizas. Es el porcentaje de cenizas del aceite y no debe exceder de 002%.
o Estabilidad química. Es la capacidad que tienen los aceites de permanecer inalterables con el tiempo a la oxidación y a la descomposición.
o Punto de congelación. Es la temperatura a la cual solidifica un aceite.
o Punto de inflamación. Es la temperatura a la que se inflaman los gases o vapores del aceite.
o Detergencia. Es el efecto que posee un aceite de arrastrar y mantener en la superficie residuos y posos.

 

Designación de los aceites

 

– Por viscosidad
Los aceites se clasifican por su índice de viscosidad de 10 a 70, según las normas SAE. A partir del grado 80 y hasta 120 se llaman valvulina (utilizadas en cajas de cambio). Un aceite de índice 70 es muy viscoso y uno de índice 10, muy fluido.
Actualmente, es muy frecuente la utilización de aceites multigrados. Esto es debido a que en invierno los aceites se vuelven espesos, por lo que nos interesará que el aceite sea fluido. En cambio en verano el aceite se vuelve más fluido, por lo que nos interesa que sea viscoso. Estos aceites multigrados presentan dos grados o índices de viscosidad, por ejemplo: SAE 10 W-40. ,Nos indica que el aceite se portará como uno de viscosidad 10 (muy fluido) en invierno y como uno de viscosidad 40 (semiviscoso) en verano. La W (winter = invierno en inglés) indica un aceite un poco más fluido que otro que no la lleva (SAE10-40).

– Por tipos de calidades
o Aceite regular: aceite normal purificado, sin aditivos químicos. Su viscosidad varía con la temperatura y se oxida.
o Aceite premium: es aceite regular con aditivos químicos en proporción inferior al 5%. Se mezcla con aceites vegetales.
o Aceite detergente (HD): anticorrosivo, antioxidante y detergente.
o Aceite multigrado: ya mencionado.
o Aceite al grafito o molibdeno: adecuados para el rodaje de los motores, debido a las propiedades de estos materiales (bajo coeficiente de rozamiento).

– Por condiciones de servicio
Norma A.P.I.
Son las normas del Instituto Americano del Petróleo.
o Condiciones de servicio para motores de gasolina (identificador «S»).
o Condiciones moderadas SA, Medias SD y Duras SCT.
o Condiciones de servicio para motores diesel (identificador «C»).
o Condiciones moderadas CA, Medias CC y Duras CD.
La segunda letra, después del identificador, indica la calidad del aceite y el servicio de trabajo que puede soportar y cuyas condiciones de servicio serían: moderadas, medias y duras.
Norma C.C.M.C. (Comité de Constructores del Mercado Común)
Es otra clasificación de calidades de aceite, que comprenden tres series:
o Motores de gasolina: G1 – G2 – G3 – G4 – G5.
o Motores diesel de turismos: PD1 – PD2.
o Motores diesel: D1 – D2 – D3 – D4 – D5.
Según va aumentando el número, aumenta también la calidad del aceite, siendo los de mayor calidad y resistencia a condiciones duras de servicio (motores sobrealimentados) los aceites del número «4» y «5».
Norma A.C.E.A. (Asociación de Constructores Europeos de Automóviles)
Utiliza la siguiente nomenclatura:
Primero pone una letra:
o Motores de gasolina: A.
o Motores diesel de turismos: B
o Motores diesel de pesados: E
A continuacion detalla un número:
o Motores antiguos: 1 (calidad básica)
o Motores de potencia pequeña y mediana: 2 (calidad standar)
o Motores de gran potencia: 3 (calidad superior)
Por último indica el año de instalación o revisión de la Norma.
Por ejemplo: ACEA A298 / B298. Aceite para vehículo de gasolina o diesel de no mucha potencia, calidad standar, y para servicios normales o ligeramente severos.
Mantenimiento
Como norma general se deben seguir las instrucciones del manual del vehículo indicadas por el fabricante.
A continuación se dan unas normas que pueden complementar o sustituir en algún caso a las dadas por el fabricante.

 

Comprobación del nivel de aceite en el cárter

El consumo de aceite en los motores se realiza, generalmente, por el paso de aceite entre los segmentos, quemándose en el interior del cilindro. Se considera límite de consumo la pérdida de 1 litro cada 2000 km.
Los motores poseen una varilla indicadora de nivel de aceite. Está situada en un lateral del motor y al extraerla se observan unas marcas indicadoras del nivel máximo y mínimo.

Esta medición se realizará con motor frío y terreno en horizontal. Si necesitáramos añadir aceite por encontrarse el nivel por debajo del mínimo, utilizaremos aceites de las mismas características y a ser posible de la misma marca, aunque esta última no es condición indispensable; y no debiendo superar nunca la marca del máximo o quedar por debajo del mínimo.
Un exceso de nivel puede producir, además de humos azules, carbonilla en la cámara de combustión.

 

Cambio de aceite

La ventilación y filtrado del aceite no bastan para impedir que éste vaya perdiendo sus cualidades poco a poco.
El cambio de aceite debe realizarse:
o Siempre con el motor parado.
o El motor debe estar caliente.
o El vehículo colocado en posición horizontal.
o Abriendo el tapón de vaciado situado en la parte inferior del cárter.
o Extrayendo la varilla indicadora de nivel de aceite de su alojamiento.
o Cambiando la arandela .
o Llenándolo por el orificio o tapa de balancines .
Este cambio se hará en función de los kilómetros recorridos por el vehículo, la estación del año y vías por las que se circula, adaptándose al libro de instrucciones del vehículo o bien cuando el aceite pierda sus características.

 

Cambio del filtro de aceite

Debido a la cantidad de impurezas retenidas por el filtro de aceite, este podría llegar a obturarse, siendo necesario su sustitución antes de que esto ocurra.
Se pueden utilizar las siguientes normas de cambio de filtro:
o Utilizar el mismo filtro (referencias).
o Apretar atendiendo a la junta y a su asiento .
o En los motores de gasolina, un cambio de filtro por cada dos cambios de aceite del cárter. En los motores diesel, por cada cambio de aceite, como norma general, cambiar el filtro de aceite.
Si se utilizan aceites que por sus características, los cambios se realizan después de muchos kilómetros (aceite sintéticos), el cambio de filtro se realizará al mismo tiempo que el cambio de aceite.

Limpieza exterior del cárter
El cárter es el lugar donde se refrigera el aceite, por lo que la superficie exterior de este cárter debe estar libre de grasas y barro, para favorecer la evacuación del calor.