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Formación Técnica de Servicio AUTOTRÓNICA Conceptos Generales Sobre Motores Diesel y de Gasolina para Automotores Información para Técnicos Autotrónica Módulo 4/6

3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

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Page 1: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

Formación Técnica de Servicio

AUTOTRÓNICAConceptos Generales Sobre Motores

Diesel y de Gasolina para Automotores

Información para Técnicos

AutotrónicaMódulo 4/6

Page 2: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

Las ilustraciones, información técnica, datos y texto descriptivo de esta publicación eran,

según lo mejor de nuestros conocimientos, correctos al momento de la impresión. El dere-

cho de cambiar los precios, especificaciones, equipos e instrucciones de mantenimiento en

cualquier momento y sin previo aviso, se encuentra reservado para Ford, como parte de su

política de desarrollo y mejora continua.

Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida, guardada en un sistema de alma-

cenamiento de información o transmitida en cualquier forma, electrónica, mecánica, de foto-

copiado, grabado, traducción o por cualquier otro medio sin el permiso previo de Ford Motor

Argentina S.A..

No se aceptan responsabilidades por las inexactitudes u omisiones en esta publicación,

aunque se ha procurado hacerlo lo mas exacto y completo posible.

© 1999

FORD

Impreso en Argentina

Page 3: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

CONTENIDO

Formación Técnica de Servicio 1

En la era de la movilidad individual aumenta incesantemente la demanda de técnica, seguridad

y confort cada vez avanzados. Por estos motivos resulta especialmente importante para los

técnicos del Servicio de Atención al Cliente de Ford conocer a la perfección los componentes

de los vehículos automotores y en particular los de asistencia y control asistidos electrónica-

mente. Esta publicación correspondiente a l primer curso de Autotrónica comprende los con-

ceptos mecánicos elementales necesarios para comprender el accionar de un automotor.

Este curso comprende los siguientes módulos:

� Información para Técnicos “ Conceptos Mecánicos Básicos”.

� Información para Técnicos “ Conceptos generales sobre vehículos – Sistemas”.

� Información para Técnicos “ Conceptos de combustión”.

� Información para Técnicos “ Conceptos Generales sobre Motores Diesel y de Gasolina pa-

ra Automotores”

� Información para Técnicos “ Introducción a los Sistemas de Transmisión y a la Estructura

del Vehículo”

� Información para Técnicos “ Introducción a los Sistemas de Suspensión y Dirección,”

El objeto de esta información es que previo al estudio de otros módulos el técnico tenga una

global de los conceptos físicos de base necesarios para la comprensión de los vehículo y to-

dos sus sistemas.

Recuerde que la documentación sobre capacitación técnica postventa ha sido

diseñada para CAPACITACION INTERNA DE FORD.

Aproveche los cursos que ofrecen nuestros Centros de Capacitación de Ford

para ampliar sus conocimientos tanto teóricos como prácticos.

Page 4: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

CONTENIDO

2 Formación Técnica de Servicio

PREFACIO ...............................................................................................................................1

CONTENIDO............................................................................................................................ 2

CONCEPTOS GENERALES SOBRE MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA .......................4

Que se pretende de un motor de pistones.................................................................... 4

Los ciclos de un motor de pistones ............................................................................. 5

Ciclo básico de un motor de encendido por chispa ...............................................6

Ciclo básico de un motor diesel ................................................................................10

Rendimiento energético de un motor de pistones ..........................................11

Los límites de carrera y la relación de compresión ............................................12

La presión de compresión. Detonación ............................................................ ... 15

Las características de autoinflamación de un combustible ....................................... 17

El control de la temperatura en los motores............................................................... 20

Funcionamiento en frío................................................................................................21

El concepto de lubricación.......................................................................................... 25

Funciones de un aceite lubricante ............................................................................26

La cuña hidrodinámica............................................................................................... 27

Orígenes del desgaste .............................................................................................. 30

Las funciones de la bomba de lubricación................................................................. 31

El circuito de lubricación............................................................................................ 32

Temperaturas del lubricante...................................................................................... 34

Los aditivos............................................................................................................. ...39

Puntos críticos en la lubricación de los motoresde pistón......................................... 42

Page 5: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

CONTENIDO

Formación Técnica de Servicio 3

CONCEPTOS GENERALES SOBRE MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA (Continuación)

Aceites Multigrado ..................................................................................................... 44

Consumo de lubricante .............................................................................................. 46

NOTAS .................................................................................................................................. 23

Page 6: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

4 Formación Técnica de Servicio

QUE SE PRETENDE DE UN MOTOR

DE PISTONES EN LA ACTUALIDAD

El crecimiento incesante del parque auto-

motor en el ámbito mundial, la necesidad de

controlar racionalmente los combustibles, los

problemas de contaminación ambiental, y los

avances de tecnología han impulsado un

cambio muy importante en el diseño de los

motores.

Las renovaciones en los conceptos de dise-

ño introducidas en las dos últimas décadas

han sido importantes.

El uso masivo de sistemas de diseño, ma-

nufactura, ingeniería y ensayos asistido por

computadoras ha permitido reducir los tiem-

pos de desarrollo y optimizar los compo-

nentes, tanto de los vehículos y motores en

si, como de la tecnología y el herramental

necesario para fabricarlos.

El gráfico nos ilustra sobre que se pretende

hoy en día del motor de un vehículo

Un buen ejemplo de este

avance en los motores lo

da la incorporación masiva

de sistemas de inyección

de combustible controlados

electrónicamente tanto en

los motores de gasolina

como en los diesel, que

ajustan el comportamiento

del motor por medio de

actuadores y se realimen-

tan por medio de sensores,

configurando un verdadero

sistema de control en ciclo

cerrado. Un buen ejemplo

lo dan los sistemas de inyección de combus-

tible con control electrónico.

CONCEPTOS GENERALES SOBRE MOTORES DIESELY DE GASOLINA PARA AUTOMOTORES

� MINIMAS EMISIONES� MAXIMO RENDIMIENTO� PESO REDUCIDO� VOLUMEN REDUCIDO� MAYOR CONFIABILIDAD� MINIMA ASISTENCIA� CONTROL INTEGRADO� BUENA PERFORMANCE� FUNCIONAMIENTO SILENCIOSO

¿QUÉ SE PRETENDE HOYDEL MOTOR DE UN VEHÍCULO?

Page 7: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 5

El usuario actual no acepta fallas en sus

motores, exige buenas prestaciones con

bajo consumo, mantenimiento mínimo, y

muy bajo o nulo nivel de ruido.

El cambio más grande en los motores se ha

dado en el mejor aprovechamiento de los

combustibles y en minimizar el efecto que

los gases emitidos por el escape producen

en el medio ambiente.

Conocemos ya el fenómeno de la combus-

tión y el tratamiento que se le da a los gases

residuales de la combustión para cumplir con

las normas ambientales. Vamos a ver en

este texto cuales son los principales compo-

nentes que han sufrido cambios

y cual es la justificación de esas

evoluciones.

LOS CICLOS

DE UN MOTOR

DE PISTONES

¿Cómo son los ciclos que cum-

ple un motor convencional de

pistones?, Comencemos por el

de encendido por chispa por

chispa, y estudiemos que pasa

dentro de él para que sea capaz

de generar trabajo. A estos mo-

tores se los denomina "motores de cuatro

tiempos", veamos porqué.

Ya hemos hablado del fenómeno de la com-

bustión, y concluimos en que cuando se

mezcla aire y nafta u otro combustible simi-

lar, en las proporciones adecuadas, y se en-

ciende esa mezcla, se libera una importante

cantidad de energía en forma de calor.

Dijimos también que si esa combustión la

producimos en un recinto cerrado que tiene

una de sus paredes con posibilidades de

movimiento, la presión generada dentro de

ese recinto por la combustión hará que la

pared móvil se desplace hacia afuera.

Page 8: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

6 Formación Técnica de Servicio

- 1 -ADMISIÓN DE AIRE Y COMBUSTIBLE

(INYECCIÓN)

- 2 -COMPRESIÓNY ENCENDIDO

BUJÍAINYECTOR DECOMBUSTIBLE

AIRE

- 4 -ESCAPE

DE GASESQUEMADOS

- 3 -COMBUSTIÓNY EXPANSIÓN

DE LOS GASES

CICLO BASICO DE UN MOTOR DE ENCENDIDO POR CHISPACON INYECCIÓN INDIRECTA DE COMBUSTIBLE

Page 9: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 7

Ese es exactamente el principio de funcio-

namiento o de impulsión en que se basan

estos motores: transformar el movimiento

lineal de esa pared que puede desplazarse,

en otro circular más fácil de ser utilizado co-

mo motor. Pero para que ese movimiento

sea posible lo debemos complementar con

las etapas de ingreso de la mezcla al recinto

donde se va a quemar, la compresión de esa

mezcla para facilitar su combustión, y la sali-

da de los gases producto de dicha combus-

tión, dejándolo en condiciones de aspirar

nuevamente mezcla fresca y recomenzar los

ciclos.

Existen los llamados motores de dos tiem-

pos, los que entregan una interesante po-

tencia si se considera su peso y volumen,

pero debido a problemas relacionados con

las emisiones de contaminantes no ha pro-

gresado su aplicación en los automotores.

En el dibujo anterior se muestra el corte de

un cilindro de un motor de cuatro tiempos y

encendido por chispa en sus diferentes eta-

pas de funcionamiento, que en adelante lla-

maremos ciclos o períodos.

En el primer dibujo vemos el período de in-

greso de mezcla fresca o de admisión .

En este período se introduce a través de un

sistema de válvulas una determinada canti-

dad de mezcla en el cilindro. En la medida

que el pistón es forzado a descender por el

eje del motor y su biela, se va generando un

volumen que aumenta.

Si comunicamos ese volumen que va libe-

rando el pistón con el exterior mediante un

orifico oportunamente abierto, la presión at-

mosférica "empujará" a la masa de mezcla a

ser introducida dentro del volumen que va

dejando el pistón al descender.

Por medio de un sistema de sincronismo que

oportunamente veremos, cuando se ha

agotado la posibilidad de que siga entrando

mezcla, el orificio que permitía su ingreso se

cierra, quedando el interior del cilindro lleno

de mezcla combustible fresca, y totalmente

aislado del exterior.

En el segundo dibujo vemos como dentro del

recinto cerrado la mezcla es comprimida

hasta alcanzar un mínimo volumen. Este es

el llamado período de compresión , y según

cuantas veces se haya comprimido el volu-

men inicial quedará definida la relación de

compresión, pero dejemos esto para un

poquito mas adelante.

Page 10: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

8 Formación Técnica de Servicio

Sobre el final de este ciclo de compresión,

pero un poco antes que el pistón llegue al

punto mas alto (llamado Punto Muerto Su-

perior o PMS ) saltará la chispa que se ocu-

pará de iniciar la combustión. En el tercer

dibujo se observa el período de expansión ,

que en realidad es el único período en que

el motor genera realmente energía .

Se ha producido ya el encendido de la mez-

cla y la liberación de energía química propia

del combustible, con la consecuente eleva-

ción de temperatura de los gases dentro del

cilindro. Esa elevación de temperatura de la

masa de gas genera un rápido aumento de

presión, que actuando sobre la única pared

con posibilidades de desplazarse (la cabeza

del pistón) lo obliga a descender y producir

mediante el mecanismo de biela manivela el

giro (trabajo o torque) del cigüeñal.

Prestemos atención a que únicamente en

el período de expansión se genera traba-

jo .

Tanto en la carrera de compresión como en

la de expansión es fundamental el perfecto

sellado entre el pistón y el cilindro para evitar

el pasaje de mezcla o de gases de combus-

tión, con la consecuente pérdida de presión.

Sería algo así como querer usar un inflador

que pierde aire porque tiene el embolo gas-

tado.

Completada la combustión, y luego de haber

cedido buena parte de su energía, dentro del

cilindro quedan aún gases calientes, que

deben ser expulsados para permitir el ingre-

so de una nueva carga de gases frescos,

continuar con los ciclos, y el funcionamiento

continuo del motor.

Para permitir la expulsión de los gases se

abre una válvula que permite su salida en

base a la presión que aún queda, y termina

de expulsarlos por medio del pistón que al

subir los obliga a salir. Esto se ilustra en el

cuarto dibujo, que ilustra este ciclo de expul-

sión de gases quemados, llamado período

de escape .

Así se completan los cuatro ciclos caracte-

rísticos de los llamados motores de cuatro

tiempos:

1 - Admisión 2 - Compresión 3 - Expansión 4 - Escape

Page 11: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 9

Observemos que para que se completen los

cuatro ciclos del motor es necesario que su

eje o cigüeñal de dos vueltas completas, y si

prestamos atención verá que de estos cua-

tro ciclos, solamente uno genera trabajo,

los otros tres lo consumen.

Tanto para hacer entrar la mezcla, como pa-

ra comprimirla y posteriormente para expul-

sar los gases quemados que quedaron, es

necesario aportarle trabajo al motor, ya que

nada se produce por sí solo o espontánea-

mente Esta relación de tres carreras de pre-

paración y lo que en ellas se hace, contra

una sola que entrega trabajo útil es uno de

los principales motivos de que los motores

de pistón tengan un rendimiento térmico ba-

jo.

En el ciclo de admisión deberemos forzar a

la mezcla a pasar a través de conductos y

orificios, y para mover el pistón se produci-

rán diferentes roces mecánicos de los com-

ponentes del motor entre sí, que consumen

trabajo. Para comprimir la mezcla también

hace falta aportar trabajo, y para expulsar

los gases quemados nuevamente los deberé

forzar por tuberías y orificios y una vez mas

se hará presente el rozamiento. Inclusive en

la etapa de expansión, no todo el trabajo que

se genera es aprovechado exteriormente, ya

que también hay elementos que rozan entre

sí y también consumen trabajo.

Cuando hablamos de elementos que se ro-

zan entre si no referimos a que se este pro-

duciendo contacto directo entre las piezas, si

no a que lo estén haciendo con un lubricante

interpuesto, tal como explicaremos mas

adelante. El contacto directo entre partes

debe ser una condición excepcional, dado

que si se produjera normalmente la vida del

motor se reduciría a minutos, cuando no a

segundos.

La libre circulación de gases, y la reducción

en el gasto interno por fricción hacen a la

calidad de un motor, y tiene su máxima ex-

presión en los motores de carrera donde la

potencia de salida es el valor mas importan-

te.

Queda claro entonces que el motor tiene un

gasto interno de trabajo bastante importante,

que sumado a sus imperfecciones como

máquina térmica (pérdidas de calor) hacen

que su rendimiento sea bajo. Rendimiento al

que ya estamos acostumbrados y es por ello

que no nos sorprende que un motor consu-

ma lo que consume, pero es bueno que se-

pamos el porqué.

Page 12: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

10 Formación Técnica de Servicio

CICLO BÁSICO DE UN MOTOR DIESEL (INYECCIÓN DIRECTA)

-1 -

ADMISIÓN DE AIREEl pistón desciende y el aire ingresa

al cilindro. Lo hace formando untorbellino (Swirl) para facilitarposteriormente la combustión.

En el motor diesel ingresasolamente aire y no mezcla de aire y

combustible.

AIRE

INYECTOR DECOMBUSTIBLE

- 2 -

COMPRESIÓN. INICIO DE LA INYECCION

DE COMBUSTIBLEEl aire es comprimido y eleva su

temperatura a mas de 450ºC.Comienza la inyección de

combustible antes de que elpistón alcance el punto muerto

superior. El combustible seinflama en la medida que ingresa

dentro del cilindro .

- 3 -

INYECCIÓN, COMBUSTIÓN,Y EXPANSIÓN

DE LOS GASESSe completa la inyección de comb.

y la combustión del mismo,favorecida por la rotación de la

masa de gases.La presión generada por los gasesactúa contra el pistón generando

trabajo y efectuando la carrera útildel ciclo diesel.

- 4 -

ESCAPE DE GASESQUEMADOS

La masa resultante de gasesquemados es expulsada para

poder reiniciar el ciclo. Parte de laenergía disponible en los gases

de escape es usada en unturbocompresor para forzar elingreso de aire fresco en otros

cilindros.

Page 13: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 11

40%28%

32%

34%

35%

31%

ENERGÍA TOTALAPORTADA AL MOTOR

ENERGÍA PERDIDA POR EL ESCAPE

ENERGÍA DISIPADA

TRABAJOÚTIL

ENCENDIDO POR CHISPA

ENCENDIDO POR COMPRESION

EL RENDIMIENTO ENERGETICO DE

UN MOTOR DE PISTONES

Como vemos en el gráfico el límite actual

para los motores de encendido por chispa

está en el orden del 34% mientras que para

los motores diesel se ubica en el 40%. Esto

es que por cada litro de combustible esta-

mos aprovechando solamente la tercera

parte para impulsar el vehículo.

A mejorar esta situación y reducir los gases

de escape que puedan afectar la ecología

apuntan todos los desarrollos de plantas im-

pulsoras en estos momentos.

En otras palabras: en un motor de un cilin-

dro, por cada dos vueltas de cigüeñal (cuatro

carreras del pistón) solamente se obtiene

una única carrera útil, que genera trabajo

utilizable.

Page 14: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

12 Formación Técnica de Servicio

El rendimiento de un motor varía según la

potencia que esté entregando. Existe una

zona que generalmente se ubica en las pro-

ximidades de las rpm de máximo par, y con

una carga del orden del 70% de la máxima,

donde se da esta condición del mejor rendi-

miento. Observamos que el motor diesel evi-

dencia un mejor rendimiento que el de gaso-

lina. Esto se debe fundamentalmente a que

el motor diesel opera con una relación de

compresión mayor que el de gasolina, dado

que el ciclo diesel (o de encendido por com-

presión) en sí tiene un rendimiento térmico

levemente inferior al ciclo Otto (o ciclo de

encendido por chispa).

LOS LIMITES DE CARRERA

Y LA RELACION DE COMPRESION

Uno de los factores que mas incidencia tiene

en el rendimiento de los motores de pistones

es justamente la relación de compresión,

pero antes de abordarla definamos las ca-

racterísticas del desplazamiento de un pis-

tón:

� Punto Muerto Superior (PMS)

� Punto Muerto Inferior (PMI)

� Carrera

PUNTO MUERTO INFERIOR

CARRERA

LIMITES DE CARRERA SUPERIOR E INFERIOR - PMS - PMI

PUNTO MUERTO SUPERIOR

PMS

PMI

Page 15: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 13

Denominamos como Vcam o volumen de la

cámara de combustión, al volumen que que-

da encerrado entre la superficie superior de

la cabeza del pistón y la superficie interna de

la cámara de combustión de la cabeza de

cilindros, incluida la superficie expuesta de la

junta de la cabeza de cilindros, cuando el

pistón se encuentra ubicado en el PMS.

Llamamos como Vcil o volumen del cilindro,

o cilindrada unitaria, al volumen barrido por

el pistón entre el PMS y el PMI, o si se trata

de un motor de un solo cilindro "cilindrada".

Cuando de trate de motores de varios cilin-

dros, la cilindrada quedara definida por el

producto de Vcil por la cantidad de cilindros.

Por ejemplo si tenemos un motor de cuatro

cilindros, con un volumen de cilindro de 500

cc(cilindrada unitaria), la cilindrada total será

de 500cc x 4 = 2000cc.

Cuando el pistón esté en el PMI, por encima

de él quedará un volumen que se denomina

VTot.cil o Volumen Total del Cilindro que

resulta de sumar el volumen de la cámara

Vcam mas el volumen del cilindro Vcil o sea

VTot.cil = Vcil + Vcam

Veamos ahora como se define la Relación

de Compresión o R c : Se entiende como tal

a la relación existente entre el volumen total

del cilindro (Vcil + Vcam ) y el volumen de la

cámara de combustión Vcam .

Vcil + Vcam

Rc =

Vcam

Expresado en otros términos la relación de

compresión indica cuantas veces puede ser

contenido el volumen de la cámara en el ci-

lindro, o bien cuantas veces es comprimida

la mezcla que está dentro del cilindro cuan-

do llevamos el pistón del PMI al PMS.

En motores de pistón esta definición es váli-

da tanto para motores de gasolina como pa-

ra motores diesel. Como referencia digamos

que los motores de encendido por chispa

tiene una Rc del orden de 7:1 a 12:1. En

motores de uso normal, difícilmente se pue-

de sobrepasar una Rc de 10:1 usando com-

bustibles del tipo comercial, y en motores de

competición ese valor puede llegar hasta

11.5:1 sin problemas serios de detonación.

El factor limitante en la Rc en los motores de

gasolina, viene dado por las cualidades del

combustible para resistirse a la presencia de

detonación, es decir de no a inflamarse por

el solo hecho de comprimir la mezcla ai-

re/combustible y sin que medie un salto de

chispa.

Page 16: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

14 Formación Técnica de Servicio

Al comprimir la mezcla se produce una ele-

vación de temperatura, que puede alcanzar

valores suficientemente altos como para que

la dicha mezcla se inflame. Este fenómeno

de combustión espontánea puede verse

agravado por el avance del encendido, el

cual al comenzar la combustión antes de

que el pistón alcance el PMS, contribuye a

que en el recinto aumenten aún mas la pre-

sión y la temperatura. La idea de usar altas

Rc se sustenta en el hecho que al aumentar

ese valor mejora la performance del motor.

Sin embargo existe una limitación práctica,

ya que si bien es posible desarrollar gasoli-

nas que soporten mayores exigencias desde

el punto de vista de detonación y que permi-

tirían usar una mayor Rc. El costo resultante

de elaborar, almacenar y manipular dichas

gasolinas, y el aumento en la formación de

NOx debido las altas temperaturas resultan-

tes de una mayor Rc indicarían como impro-

bable que en los motores convencionales se

superen los valores actuales.

En el caso de los motores diesel las Rc

habituales superan en el doble del valor a

las de los motores de encendido por

chispa.

1

4

1

56

23

9

78

10 PMS

PMI

PMS

PMI

VOLUMEN DE LA C ÁMARA DECOMBUSTIÓN Vca

VOLUMEN DE LA C ÁMARA DE COMBUSTIÓN, MAS

VOLUMEN DEL CILINDROVca + Vcil

RC = 10: 1

Page 17: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 15

A diferencia de los de gasolina los moto-

res diesel basan su combustión en in-

yectar combustible finamente pulverizado

en una atmósfera de aire comprimido lo

suficientemente caliente como para que

el combustible se autoinflame.

No debemos confundir entre Relación de

Compresión y Presión de compresión .

La relación de compresión es una relación

geométrica que mide cuantas veces cabe la

cámara de combustión dentro del cilindro,

pero no representa una magnitud física, es

un número sin unidades. En cambio la pre-

sión de compresión es una magnitud física

mensurable.

Si colocamos un manómetro en el lugar de

una bujía, o del inyector en el caso del die-

sel, y hacemos girar el motor a velocidad de

arranque, el manómetro indicará un valor de

presión máxima cuando el pistón esté en el

ciclo de compresión y alcance el PMS. Este

aparato, con una válvula de retención como

para que la presión quede acumulada y

permita leer el valor máximo que alcanza, es

normalmente conocido como compresóme-

tro.

La presión de compresión depende de la

relación de compresión, pero también de-

pende de la cantidad de aire o de mezcla

que le permitimos ingresar al cilindro.

En un motor cualquiera, con una Rc conoci-

da, supongamos que logro obtener dentro

del cilindro una presión igual a la atmosféri-

ca, y en estas condiciones mido la presión

de compresión. Veré que obtengo un deter-

minado valor, pero si limito la entrada de

mezcla al motor, como es el caso de un

motor de gasolina a cargas parciales del

acelerador, obtendré dentro del cilindro una

presión de compresión menor, sin embargo

pese a que hemos obtenido distintas presio-

nes de compresión, la Rc del motor no ha

cambiado.

En el otro extremo, si mediante algún artilu-

gio mecánico, como puede ser un compresor

o un turbocompresor logro superar en el inte-

rior de los cilindros del mismo motor la pre-

sión atmosférica, la presión de compresión

aumentará.

Vemos entonces que para una misma Rc, la

presión final de compresión dependerá de la

cantidad de aire que logre hacer ingresar al

cilindro.

Page 18: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

16 Formación Técnica de Servicio

Recordemos que tanto en el motor de gaso-

lina como en el diesel, comienza la combus-

tión antes de que se alcance el PMS (avan-

ce de encendido y avance de inyección). Por

esta razón el motor alcanzará en funciona-

miento y en el PMS una presión que será la

suma de la debida a la compresión y la co-

rrespondiente a la combustión, que ya ha

comenzado.

En el caso de los motores de gasolina puede

ocurrir que el crecimiento de presión antes

de alcanzar el PMS sea lo suficientemente

alto como para que se alcancen temperatu-

ras críticas que permitan la autoinflamación

de la mezcla. Este fenómeno es el que co-

nocemos como de detonación o “pistoneo”.

Es por esta razón que el avance de encen-

dido afecta la detonación, ya que cuanto

más se avanza el encendido mayor será la

presión en las proximidades del PMS, mayor

la temperatura, y mayores las posibilidades

de que en algún lugar de la cámara de com-

bustión la mezcla se autoinflame.

Basándose en lo anterior podemos afirmar

también que el fenómeno conocido como

detonación siempre se produce después del

salto de chispa, es decir después que co-

menzó la combustión de la mezcla.

La detonación puede también ser agravada

por otras causas como ser la temperatura

del motor o del aire ingresante excesiva-

mente alta.

Las limitaciones en el aumento de la Rc vie-

nen dadas por la posibilidad de que se pre-

sente la detonación, es decir, y reiteramos el

concepto, porque en las proximidades del

PMS se presenten presiones y sus conse-

cuentes temperaturas demasiado altas, que

favorezcan la aparición espontánea de múl-

tiples puntos donde la mezcla aun sin que-

mar se inflame en forma descontrolada.

Resumiendo, las principales causas que

pueden causar la detonación en un motor de

gasolina son:

� Octanaje inadecuado del combustible.

� Excesiva Rc .

� Excesivo avance de encendido

� Excesiva temperatura de la cámara

de combustión.

� Excesiva temperatura del aire en ad-

misión.

Como contrapartida, este fenómeno de au-

toinflamación que con gasolina presenta li-

Page 19: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 17

mitaciones a la Rc en los motores de encen-

dido por chispa, es el que es el que aprove-

chamos en los motores diesel para lograr su

funcionamiento: mediante la autoinflamación

del combustible.

COMO SE MIDEN

LAS CARACTERÍSTICAS

PARA AUTOINFLAMARSE DE UN

COMBUSTIBLE

Ya hemos mencionado la importancia de

una buena combustión para lograr la eficien-

cia del motor. Si no existe la adecuada com-

patibilidad entre el motor y el combustible

usado no podrá obtenerse un correcto fun-

cionamiento de la máquina. Las característi-

cas para detonar de un combustible están en

función de su naturaleza química, del aire

ingresante al motor y de las condiciones

propias del proceso de combustión de cada

motor.

Para establecer mediante análisis o por me-

dio de modelos matemáticos cuales son las

características detonantes o antidetonantes

de un combustible en un motor, es necesario

dominar una impresionante cantidad de va-

riables, muchas de las cuales aún no se do-

minan. Es por ello que la detonación se es-

tablece por medios de laboratorio y por en-

sayos sobre motor y sobre vehículo.

Una variedad de ensayos para motores de

encendido por chispa (SI: Spark Ignition) y

encendido por compresión (CI: Compression

Ignition) han sido establecidos por la Socie-

dad Americana para Ensayo de Materiales

(ASTM: American Society for Testing Mate-

rials). Esos ensayos incluyen el uso de moto-

res especiales diseñados para tal fin.

El método de motor para ensayar detonación

en combustibles para motores CI y SI usa un

motor monocilíndrico conocido como CFR

(Cooperative Fuel Research). Se trata de un

motor de cuatro tiempos con una carrera de

114,3mm y un diámetro de 88.9mm, con va-

rios parámetros que pueden variar mientras

está en funcionamiento, incluyendo la Rc que

puede cambiar desde 3:1 hasta 15:1, la rela-

ción A/C y el tipo de combustible. La com-

presión variable se obtiene mediante un me-

canismo que desplaza el cilindro y la cabeza

de cilindros respecto del cigüeñal.

Tres recipientes horizontales están conecta-

dos a un colector horizontal que alimenta a

un carburador, de manera que tres diferen-

tes combustibles pueden ser usados sepa-

radamente o combinados, y cambiarlos

Page 20: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

18 Formación Técnica de Servicio

mientras el motor está funcionando. Como la

alimentación es por gravedad, la relación

aire combustible se puede cambiar levan-

tando o bajando cada uno de los recipientes

de combustible.

La velocidad del motor se mantiene a 900

rpm por medio de un alternador conectado al

motor mediante una polea. En particular la

versión para SI tiene componentes que per-

miten variar el avance de encendido, mien-

tras que la versión CI puede variar la canti-

dad de combustible inyectado y el avance de

inyección.

Como los combustibles comerciales son

una mezcla de varios componentes con

distinta volatilidad, la detonación está

relacionada, en general, a las curvas de

destilación propias de cada mezcla .

Ya hemos visto que la detonación resulta en

una brusca elevación de la presión en el ci-

lindro. Esa elevación de presión es medida

en el CFR por medio de un sensor (trans-

ductor), que produce una indicación en un

medidor de detonación.

El índice de detonación de un combusti-

ble se obtiene comparando la intensidad

de detonación de un combustible muestra

obtenida en condiciones estándar con la

intensidad de detonación producida por

una mezcla realizada con combustibles

de referencia.

Cuatro combustibles diferentes se usan co-

mo estándar para generar las mezclas de

referencia.

En los motores de encendido por chispa los

combustibles de prueba se clasifican en ba-

se a su número octano , mientras que para

los de encendido por compresión en función

del número cetano .

El número octano está basado en la mezcla

de dos compuestos, el isooctano al que se le

asigna un valor de 100 octanos, y el n-

heptano, al que se le asigna un valor de 0

octanos. Por ejemplo una muestra de prueba

de 90 octanos se obtiene mezclando en vo-

lumen 90% de isooctano y 10% de n-

heptano.

En general podemos decir que:

Nºoctano= %isooctano + %n-heptano

Page 21: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 19

Los números cetano se basan en la mezcla

de n-cetano con un número cetano de 100 y

n-metilnaftaleno (C11H10), al que se le asigna

un valor de 0. Podemos expresar entonces

que:

Nº cetano = % n-cetano + % C 11H10

Operativamente se coloca una muestra del

combustible del cual se quiere determinar

sus características detonantes, y se lo ensa-

ya en las condiciones de referencia regis-

trando el valor de detonación. Sin detener el

motor y manteniendo constantes las condi-

ciones del motor, se mezclan diferentes pro-

porciones de los componentes de referencia

hasta obtener idéntico grado de detonación.

El porcentaje resultante de la mezcla que

logro la igualdad de detonación establece el

número octano, o cetano según sea, del

combustible ensayado.

En general para los motores de chispa, a

mayor número octano menor tendencia a la

detonación y a mayor número cetano en los

motores de encendido por compresión, ma-

yor tendencia a la autoignición.

Podemos decir que un combustible de alto

octanaje poseerá un bajo número cetano, y

uno de bajo octanaje puede tener un alto

cetano.

De lo anterior es fácil deducir la imposibilidad

de hacer funcionar un motor diesel con ga-

solina o uno de chispa con combustible die-

sel.

El rango de detonación de los motores de

pistón basado en métodos de laboratorio

difiere del obtenido con el CFR, que tiende a

ser menor. Las diferencias tanto en el Nº

octano como en el Nº cetano entre la medi-

ción de laboratorio y el CFR están medidas

por la sensibilidad. En general cuanto me-

nor sea esa diferencia mejor será el com-

portamiento del combustible.

Actualmente la tendencia mundial es a de-

clarar el octanaje como una media entre el

valor de laboratorio RON (Research Octa-

ne Number) y el obtenido con el motor

CFR, conocido como MON (Motor Octane

number).

Page 22: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

20 Formación Técnica de Servicio

EL CONTROL DE LA TEMPERATURA

EN LOS MOTORES

En teoría la temperatura de operación de los

motores que estamos tratando debería ser la

mayor posible, ya que como rezan las reglas

de la termodinámica al aumentar dicha tem-

peratura mejora el rendimiento del motor. Sin

embargo sabemos que en la práctica las

temperaturas excesivas tienen consecuencia

desastrosas, debido fundamentalmente al

comportamiento de los combustibles en los

instantes proximos e inmediatamente si-

guientes a la ignición de la mezcla. Es por

ello que nos ocuparemos de cómo controlar

y regular la temperatura de operación del

motor.

El sistema de enfriamiento maneja apro-

ximadamente el 20% de la energía gene-

rada en el cilindro, y lo hace en forma de

calor.

El fluido refrigerante del circuito se ocupa de

captar ese calor y llevarlo hasta el radiador,

donde es eliminado por el aire que pasa a

través de él. En el caso de los motores en-

friados por aire, se evacua directamente a

través del aletado de los cilindros.

El sistema de enfriamiento plantea dos pro-

blemas fundamentales: ¿Como hacer para

que el motor se caliente lo mas rápidamente

posible.?¿Como hacer una vez que el motor

tomó temperatura para que mantenga dicha

temperatura constante, y en el entorno

ideal.?

La cantidad de aire que pasa por el radiador

es variable en función de la velocidad, lo cu-

al varía su capacidad de disipar calor, y tam-

bién es variable el calor generado por el

motor, que depende de las vueltas a que

esté girando y de la potencia que se le soli-

cite.

Con dos variables que cambian constante-

mente cabe la segunda pregunta: ¿como

hago para que el motor mantenga una tem-

peratura constante en el entorno ideal.? Esto

se logra por medio del termostato, el que se

ocupa de que el motor se caliente lo mas

rápidamente posible, y de mantener la tem-

peratura del mismo dentro del rango ideal

para su óptimo funcionamiento. ¿Como lo

logra?. Para entenderlo vamos a ubicarnos

en el circuito de enfriamiento.

El circuito de enfriamiento está compuesto

por las cámaras de agua del motor y la tapa

de cilindros, que es donde el refrigerante

Page 23: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 21

capta el calor en exceso del motor, por la

bomba de agua, por las cañerías para con-

ducción de líquido y por el radiador. Existe

otro circuito anexado a este que es el de

calefacción, que aprovecha el calor trans-

portado por el fluído refrigerante.

¿Porque es necesario que el motor se ca-

liente lo antes posible?, y ¿cual sería la ma-

nera mas rápida de lograrlo actuando sobre

el sistema de enfriamiento?

La respuesta a la primera parte de la pre-

gunta es que para lograr una buena com-

bustión, el combustible en el interior del

cilindro debe estar totalmente en forma

de vapor, y para ello es necesario que el

recinto donde se quema la mezcla esté

previamente calentado.

La respuesta a la segunda pregunta es ob-

via: si pretendo que el motor se caliente lo

mas rápidamente posible, deberemos li-

mitar la acción del sistema del enfria-

miento . Esto se logra interrumpiendo el su-

ministro de refrigerante desde el radiador al

motor, y dejando que circule nada mas que

el liquido que quedó dentro del motor hasta

tanto alcance la temperatura adecuada.

¿Como se puede lograr que una vez que el

motor se calentó, se mantenga a temperatu-

ra mas o menos constante, independiente-

mente de la velocidad a que se desplaza el

automóvil y de la potencia que esté gene-

rando el motor?. Una forma muy simple es la

de ir agregando agua fría al circuito del mo-

tor en la medida que haga falta, a la vez que

le quito agua caliente, pero siempre en la

medida de lo necesario para que la tempe-

ratura del motor se mantenga constante.

Quién se ocupa de cumplir estas funciones

es precisamente el termostato. Tal como

usted puede apreciar las funciones del ter-

mostato son de muchísima importancia. Es

por ello que este componente jamás debe

ser eliminado.

El termostato no es ni mas ni menos que

una válvula automática, que está sen-

sando permanentemente la temperatura

del agua que circula por el motor, y que

se abre para dejar salir refrigerante ca-

liente del circuito y hacia el radiador,

cuando esa temperatura excede ciertos

límites, que generalmente está en el or-

den de los 80 a 90ºC. El termostato está

intercalado entre el circuito del motor y el

del radiador.

Page 24: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

22 Formación Técnica de Servicio

Funcionalmente el líquido a alta temperatura

liberado ingresa en la parte superior del ra-

diador y circula a través de este, cediéndole

calor al aire y bajando su temperatura hasta

alcanzar la parte inferior del radiador, de

donde nuevamente ingresa al motor. En la

medida que la temperatura del circuito del

motor tienda a aumentar, el termostato libera

refrigerante caliente y simultáneamente el

radiador provee al circuito de la misma can-

tidad, pero ya enfriado.

Cuando se observa que la temperatura de

su motor se escapa por encima de los nive-

les habituales, en condiciones de marcha ya

conocidas, deben buscarse las causas de

esa elevación anormal de temperatura y eli-

minarlas y jamás quitar el termostato. Quitar

el termostato para hacer descender la tem-

peratura, sería algo así como bajarle la fie-

bre a un enfermo de neumonía con paños

fríos, sin atacar la enfermedad. No se trata

de eliminar los síntomas sino de atacar el

problema en sus orígenes.

Todos los autos actuales están capacitados

para trabajar sin inconvenientes en el orden

de los 90 a 95ºC, y han sido ensayados para

funcionar correctamente bajo condiciones

particularmente severas de clima cálido, co-

mo también lo están para climas fríos. Mien-

tras la aguja de temperatura no alcance la

zona roja del indicador de temperatura todo

está bajo control.

Quitando el termostato en climas muy cáli-

dos el tiempo de calentamiento se prolonga-

rá cinco a diez veces mas de lo normal. En

climas normales y fríos las consecuencias

serán desastrosas ya que nunca se llegará a

la temperatura de régimen, evidenciándose

ello en un prematuro desgaste del motor, en

excesivo consumo y el funcionamiento irre-

gular, principalmente en las aceleraciones.

Lo anterior, como ya dijimos, se debe a que

al estar fríos los cilindros y la cabeza de

cilindros, dentro de la cámara de combus-

tión no se dan las condiciones de tempe-

ratura necesarias para que se vaporice la

mezcla, teniendo como consecuencia una

mala combustión y combustible sin que-

mar que se deposita en las paredes de los

cilindros. Ese combustible sin quemar,

prácticamente elimina las posibilidades

de lubricación de aros, generándose un

descontrolado desgaste de los mismos y

de los cilindros. La mezcla ingresante al

cilindro, aunque estuviese correctamente

balanceada, al perder parte del combusti-

ble debido a la condensación en las pare-

des frías, se transforma en una mezcla

Page 25: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 23

pobre, pudiendo serlo al grado de tener

dificultades serias para encender o que-

marse, lo cual produce fallas en el fun-

cionamiento del motor.

Consecuentemente si se acelera un motor

frío sin enriquecer la mezcla se producirán

fallas. Enriquecida la mezcla o no, al fun-

cionar un motor frío, el combustible no

quemado o mal quemado se transforma

en gases tóxicos emitidos por el escape,

y en fluido que va a para al cárter dilu-

yendo el aceite, pudiendo llegar a com-

prometer al mismo.

La peor condición de marcha de un mo-

tor, tanto desde el punto de vista ambien-

tal, como del desgaste es durante el

arranque en frío y el período de calenta-

miento. Es por ello que en los motores

actuales los diseñadores agotan los me-

dios como para reducir el tiempo de ca-

lentamiento tanto como sea posible. Es

un grave error arrancar el motor y dejarlo

regulando hasta que tome temperatura,

ya que así se prolonga inútilmente el pe-

ríodo de calentamiento. La mejor forma

de hacerlo es con el vehículo rodando a

cargas reducidas .

CAMISA HÚMEDA CAMISA SECA

1 – CAMISA2 – ARO DE SELLO3 – FLUÍDO REFRIGERANTE4 – PARED DEL BLOCK

1 – CAMISA3 – FLUÍDO REFRIGERANTE4 – PARED DEL BLOCK

Page 26: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

24 Formación Técnica de Servicio

Uno de los subproductos de la combustión

de las naftas es el agua en forma de vapor.

Cuando el motor está frío el sellado de los

aros es malo, y como consecuencia de ello

parte de los gases de la combustión pasan a

través de ellos hacia el cárter. Si el motor

está frío el vapor de agua se condensa y

forma agua . Otro subproducto de la com-

bustión son los óxidos de nitrógeno, y si hu-

biera algo de azufre los óxidos de azufre, y

si usted disuelve óxidos de nitrógeno o de

azufre en agua generalmente obtiene ácidos

nítrico y sulfúrico, de conocidas propiedades

tóxicas y corrosivas. Los óxidos de nitrógeno

ya hemos visto que también contribuyen a la

formación de “smog”.

PRECALENTADOR DE L ÍQUIDO REFRIGERANTE

1- Soplador de aire 7- Bomba dosificadora2- Sensor de llama A- Salida de líquido refrigerante3- Bujía B- Entrada de líquido refrigerante4- Sensor de temperatura C- Suministro de aire fresco5- Sensor de sobretemperatura D- Retorno de combustible6- Módulo de control E- Gases de escape

Page 27: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 25

El motor debe funcionar cuanto antes en

la temperatura adecuada, con el aceite en

las proximidades de los 100ºC para que el

agua no tenga posibilidades de conden-

sarse. Además, a motor frío aceite frío, y

aceite frío significa alta viscosidad o re-

sistencia inútil al movimiento de las pie-

zas internas del motor.

Actualmente todos los fabricantes de auto-

móviles diseñan sus circuitos de enfria-

miento para que calienten lo mas rápida-

mente posible y funcionen siempre en el

orden de los 90 a 95ºC.

La forma correcta de poner el marcha el

motor es la de dar arranque, verificar que la

luz de presión de aceite se ha apagado y

comienza a rodar suavemente, sin acelera-

ciones bruscas. El motor debe calentarse

siempre con el vehículo en movimiento,

porque además de los problemas que he-

mos mencionado para el motor, si no lo hace

así saldrá con el motor caliente y todo el

resto de los mecanismos móviles fríos, caja

de velocidades, diferencial, rodamientos, etc.

Los vehículos con motor de inyección elec-

trónica ya tienen el tema del cebador re-

suelto, y controlan el enriquecimiento para el

arranque el frío, y el correspondiente al pe-

ríodo de calentamiento en forma automática,

pero recuerde que si por la razón que sea el

circuito de enfriamiento no supera una tem-

peratura del orden de los 60ºC el sistema de

inyección mantendrá la mezcla enriquecida.

LA LUBRICACIÓN

EN LOS MOTORES

Un lubricante es un agente que separa

dos componentes que tienen movimiento

uno con respecto al otro, que de otra

manera entrarían en contacto. La función

del lubricante es prevenir este contacto

directo, reducir la fricción y prevenir el

desgaste. Los aceites cumplen, además,

funciones adicionales como refrigerante

y selladores en el área donde son aplica-

dos. El lubricante correcto es elegido en

función de las condiciones de diseño, los

materiales a ser lubricados y las tensio-

nes presentes en los puntos de lubrica-

ción .

Cuando hablamos de fricción, no nos refe-

rimos al rozamiento entre partes metálicas.

Si el contacto directo entre partes metálicas

se hace presente, deberá ser muy breve y

solamente en los momentos de arranque, ya

que si se mantuviera las piezas se destrui-

rían en pocos segundos.

Page 28: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

26 Formación Técnica de Servicio

Al hablar de fricción nos estamos refiriendo

al rozamiento entre las moléculas del medio

que está destinado a evitar que dichas par-

tes se toquen, que es el propio lubricante. Si

pretendemos que las partes no se toquen

entre sí, es necesario que la película de lu-

bricante interpuesta entre ellas sea capaz

de resistir las cargas que se presenten.

Para comprender como funciona la lubrica-

ción y la película de lubricante tenemos que

introducir el concepto de ”cuña hidrodiná-

mica”. Tal como su nombre lo indica se trata

de una “cuña” de lubricante que se forma

entre las partes en movimiento y tiende a

que una de ellas “flote” sobre la otra. Un

buen ejemplo lo da el esquiador acuático,

que estando detenido se hunde y solo cuan-

do comienza a moverse sale del agua y es

soportado por ella.

Resulta obvio al pensamiento que para que

esto funcione será necesario que los esquís

mantengan un cierto ángulo respecto del

agua para esta pueda “acuñarse” debajo del

esquí y permita a este mantenerse en la su-

perficie. Es un efecto parecido al de la piedra

¿CUALES SON LAS FUNCIONES DE UN ACEITE LUBRICANTE?

� Proveer una película hidrodinámica entre las partes metálicas para prever o reducir el contacto entre metales y reducir la fricción.

� Eliminar calor generado por el trabajo propio del lubricante y refrigerar las partes internas del motor.

� Actuar como sello de la combustión actuando entre el cilindro el pistón y los aros.

� Movilizar las impurezas propias de la combustión y de la

degradación del propio lubricante.

Page 29: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 27

plana que arrojamos en el agua: si impacta

con un ángulo adecuado tenderá, mientras

tenga velocidad suficiente, a rebotar sobre el

líquido, haciendo “patito”. Cuando la veloci-

dad descienda suficientemente terminará por

hundirse. Si la citada piedra impacta el agua

en un ángulo inadecuado también se hunde.

Un fenómeno de este tipo puede ser aprove-

chado para lubricar componentes con velo-

cidad relativa entre sí. Si una superficie se

mueve paralelamente a la otra mante-

niéndose una de ellas levemente inclinada, y

entre las dos superficies se interpone un lu-

bricante, dicho lubricante tenderá a mante-

nerse entre las dos superficies, generando

un empuje sobre la superficie móvil capaz de

superar las cargas aplicadas, con lo cual el

cuerpo “flotará” sobre la capa lubricante.

Este fenómeno solo será posible si, para las

condiciones dadas, el fluido dispone de la

suficiente viscosidad o resistencia a fluir y

tiende a mantenerse entre ambas superfi-

cies.

PESO

EMPUJE

VELOCIDAD

FLUIDOFLUIDO

EJEMPLO DE FORMACION DE UNA CUÑA HIDRODINAMICA

Page 30: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

28 Formación Técnica de Servicio

Si las superficies se ponen paralelas entre

sí o si no existe movimiento relativo entre

ellas desaparece el citado empuje y se pier-

de la capacidad de soportar carga, como

consecuencia de lo cual las partes entrarán

en contacto.

Para el caso de un árbol soportado por un

cojinete, es posible que se forme la cuña

hidrodinámica gracias a que no coincide el

eje del cojinete con el eje del árbol.

En el dibujo de la página siguiente han sido

exagerados los huelgos para que se pueda

visualizar el fenómeno de formación de la

cuña. Cuando el motor está detenido no

existe velocidad relativa entre las partes, no

hay formación de cuña hidrodinámica ni del

consecuente empuje. Cuando el motor co-

mienza a funcionar, el eje intenta rodar den-

tro del cojinete, iniciándose una acción de

arrastre de lubricante hacia la zona compro-

metida.

PESO

EMPUJE

VELOCIDADFLUIDO

FLUIDO

LUBRICACION LIMITE POR CU ÑA HIDRODINAMICA

Page 31: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 29

Cuando aumenta la velocidad relativa entre

las partes se establece una zona de “cuña”

con el empuje consecuente que tiene ten-

dencia a empujar al eje hacia el centro. Lo-

grada esta condición el cojinete esta en con-

diciones de soportar cargas. El empuje pro-

pio del fenómeno hidrodinámico y las cargas

aplicadas establecen zonas en que la pre-

sión de la película lubricante es elevada.

Debe tenerse expresa precaución en el lugar

donde se produzca el suministro de lubri-

cante, que deberá estar ubicado en zonas

de baja presión. En caso contrario se verá

afectada la capacidad de soportar carga del

cojinete. Resulta obvio que una de las con-

diciones mas comprometidas para la lubrica-

ción, y quizás las peor, se produce en el

momento del arranque, ya que no existe en

ese momento la formación de cuña hidrodi-

námica.

Al detenerse el motor cesa el movimiento

relativo entre los componentes y el flujo y el

flujo de lubricante.

EJE

CARGA DEFUNCIONAMIENTO

CARGA DEARRANQUE

PESO PROPIO Y CARGAS RESIDUALES

MOTOR EN ARRANQUE MOTOR ENFUNCIONAMIENTO

FORMACION DE LA CUÑA HIDRODINAMICA EN UN EJE LUBRICADO

LUBRICANTE

MOTOR DETENIDO

COJINETE

Page 32: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

30 Formación Técnica de Servicio

El peso de los componentes y la presión re-

sidual que puede quedar en algún cilindro

contribuirá a desalojarlo de las zonas que

deben ser lubricadas.

Consecuentemente ante un nuevo arranque

la lubricación quedará librada a la película

de lubricante que pudiera haber quedado

retenida entre las superficies en cuestión.

Este fenómeno se hace particularmente no-

table en las detenciones prolongadas y

cuando el motor se enfría.

Las propiedades de los nuevos lubricantes

tienden a mejorar esa condición de motor

detenido, favoreciendo la adherencia del lu-

bricante a las superficies lubricadas. En las

condiciones de arranque es cuando se pro-

duce el mayor desgaste, principalmente de-

bido a la presencia de partículas extrañas,

que hasta tanto no se establezca el espesor

adecuado de la capa lubricante pueden que-

dar atrapadas entre las superficies en movi-

miento introduciendo daños superficiales en

ambas.

ORIGENES DEL DESGASTE

CORROSION

EROSION

ABRASION

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 31

Resultan entonces fundamentales los

primeros instantes del funcionamiento

del motor, que no estará en condiciones

de soportar cargas hasta tanto se haya

asegurado el suministro de lubricante a

todas las zonas comprometidas y se ha-

ya establecido la cuña hidrodinámica.

La presión de lubricante es solamente

necesaria para asegurar la cantidad y re-

novación adecuada del aceite en las zo-

nas que están siendo lubricadas.

Generalmente se piensa que son necesa-

rias altas presiones de aceite para que un

motor funcione sin problemas, dado que

es creencia generalizada que quién man-

tiene separadas las partes entre sí es la

presión generada por la bomba y no el

efecto de cuña de la película lubricante .

Aquí aparece la confusión entre lo que

significa una buena lubricación y su rela-

ción con la presión de aceite.

¿ CUAL ES LA FUNCION DE LA BOMBA

DE LUBRICACION

• ASEGURAR LA CANTIDAD ADECUADA DE LUBRICANTEEN TODOS LOS PUNTOS QUE REQUIERAN LUBRICACION

• DEBE SUMINISTRAR POR LO MENOS TANTOLUBRICANTE COMO EL QUE ES EXPULSADO EN LOSPUNTOS DE LUBRICACION

• ASEGURAR LA RENOVACION Y SUMINISTRO DELUBRICANTE EN TODO EL CIRCUITO DE LUBRICACION

• LA PRESION GENERADA POR LA BOMBA NO ESSUFICIENTE PARA EVITAR QUE LOS ELEMENTOS ENMOVIMIENTO RELATIVO SE TOQUEN ENTRE SI

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

32 Formación Técnica de Servicio

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 33

La presión de suministro de lubricante

no contribuye a que los cojinetes puedan

soportar mas carga, puede asegurar en

cambio un buen caudal de lubricante

como para permitir la eliminación del

calor generado por rozamiento y evitar

que el lubricante pierda sus característi-

cas debido a las altas temperaturas.

La presión puede ser considerada como una

forma indirecta de medir el caudal de aceite

que está llegando a las distintas partes del

motor. Si se la refiere a los valores especifi-

cados por el fabricante, una presión más

baja de lo normal indicará fugas importantes

que pueden ser debidas a huelgos mayores

que los correctos, y una presión excesiva

puede indicar obstrucciones en le circuito de

lubricación.

En los motores de combustión interna, exis-

ten, sin embargo, numerosos componentes

que deben ser lubricados sin la presencia de

la cuña hidrodinámica, la cual como hemos

visto solo se forma si existe velocidad relati-

va entre las partes.

Llamaremos al tipo de lubricación que per-

mite la formación de la cuña hidrodinámica,

lubricación de “película de aceite gruesa o

continua”.

Existe también “película de aceite delgada o

parcial” resultante de una muy baja o nula

velocidad entre las superficies, o de una ex-

cesivamente baja viscosidad del lubricante,

insuficiente para generar la sustentación de

una de las superficies. En estos casos de

lubricación cobran especial importancia los

aditivos, que formando distintos compuestos

con los metales impiden la formación del

“Scuff” o agarrotamiento.

Habitualmente se asocia el lubricante sola-

mente con la función de disminuir el roza-

miento entre partes en movimiento y en

contacto. Si bien ya vimos que es efectiva-

mente una de sus tareas, debe también

cumplir con otras no menos importantes.

En particular, en los motores de combustión

interna, la lubricación ha sido siempre un

problema complejo en función de la cantidad

de factores que intervienen. Muchos de sus

componentes deben soportar altas tempe-

raturas y esfuerzos, y no olvidemos que en

la cámara de combustión se producen reac-

ciones químicas, generándose sub produc-

tos que a su vez tienden a alterar las propie-

dades físicas y químicas del lubricante.

El calor que se genera internamente en un

motor reconoce dos orígenes: el trabajo de

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

34 Formación Técnica de Servicio

rozamiento interno absorbido por el propio

lubricante, y el calor propio de la combustión

que se transmite a los componentes metáli-

cos. Parte de ese calor remanente es elimi-

nado a través del sistema de enfriamiento,

pero existen piezas que no pueden eliminar

calor a través de dicho sistema y no tienen

otra posibilidad que hacerlo que por medio

del aceite. Un ejemplo son los pistones.

Una de las funciones principales de un lubri-

cante, es justamente la de transportar y eli-

minar calor generado por el trabajo en las

partes comprometidas, y ejercer una acción

refrigerante sobre todas aquellas piezas que

no pueden eliminar calor a través del siste-

ma de enfriamiento. En los motores enfria-

dos por aire el lubricante desarrolla en ese

sentido el papel más importante. Las excesi-

vas temperaturas en el funcionamiento del

motor, o componentes que estén a tempe-

raturas muy elevadas con respecto al resto

en la operación normal, son un factor que

provoca la degradación del lubricante.

TEMPERATURAS DE LUBRICANTEPROMEDIO EN UN MOTOR CONVENCIONAL

CABEZA DE PISTON Y AROS220 A 270 ºC

BASE DE CILINDROSCOJINETES DE BIELA

Y DE BANCADA120 A 150 ºC

CARTER DE ACEITE

100 A 130 ºC

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 35

El aceite se oxida aceleradamente en esos

casos, provocando su espesamiento y au-

mento de viscosidad. Las temperaturas al-

canzadas en la zona de la falda de pistones,

el interior de la cabeza, y los alojamientos de

los aros es donde más se depositan barni-

ces de oxidación.

Algo parecido a lo que le ocurre a nuestras

esposas cuando se les quema el aceite de

alguna fritura.

En el caso de las transmisiones la única ma-

nera de evacuar el calor producido por la

fricción es por medio del lubricante, que lo

transmite a las paredes de la caja o el dife-

rencial y ellas a su vez lo disipan en el aire.

Habitualmente el aceite disipa el calor po-

niéndose en contacto con partes del motor

que a su vez están enfriadas por medio del

fluido refrigerante del motor, directamente

disipándolo al aire por medio del cárter, o en

casos extremos por medio de un radiador de

aceite.

Otra de las funciones del lubricante es la de

contribuir a la limpieza de las partes. En los

motores de pistón, se generan cantidades de

impurezas. Estas se deben principalmente al

sellado imperfecto de los aros, a las altas

temperaturas que en ellos se alcanzan y al

oxígeno presente en el cárter debido princi-

palmente a los sistemas de ventilación de

ese componente. También contribuye la de-

gradación propia del lubricante y el desgaste

de los componentes, principalmente durante

el arranque en frío. Estas impurezas deben

ser eliminadas, y ello se efectúa usando al

propio lubricante como medio de transporte,

siendo finalmente retenidas en el filtro de

aceite . Aquí estamos frente a uno de los

mitos que mencionábamos:

El lubricante con el uso debe enturbiarse

y oscurecerse. Ello es debido a las impu-

rezas a que hacemos mención, que son

transportadas al filtro, si el aceite se man-

tiene limpio y cristalino sin degradarse

aparentemente con el uso, cabe pregun-

tarse a donde van a parar todos los resi-

duos. Abra usted un motor que funcionó

en esas condiciones y verá toda la por-

quería junta, prolijamente pegada por to-

dos lados, con las consecuencias que

son de imaginar. Se lo repito por las du-

das: el aceite debe oscurecerse con el

uso, ya que una de sus funciones es la de

transportar la mugre interna al filtro de

aceite.

En las cajas de velocidades y los diferen-

ciales no existen residuos contaminantes de

Page 38: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

36 Formación Técnica de Servicio

combustión ni de aire circulante, ni tempe-

raturas puntuales muy elevadas, por lo que

la vida del lubricante se extiende práctica-

mente a la vida del componente.

El motor, al realizar su función, se ve ex-

puesto a una serie de agentes contaminan-

tes que se oponen a su óptimo rendimiento,

siendo el lubricante una herramienta básica

para neutralizarlos. El carbón y el hollín son

subproductos de la combustión, que llegan

al cárter a través de los huelgos propios de

los aros, transportados por los gases y la

impregnación de las paredes de los cilindros,

contaminando el lubricante. La formación de

barros y depósitos sólidos es en buena parte

debido a ello.

El agua, generada en grandes cantidades

durante los procesos de combustión partici-

pa también activamente como contaminante.

Parte del vapor de agua presente se con-

densa en la tapa de balancines, formando

también barros, y otra parte llega al cárter.

Este fenómeno de condensación toma parti-

cular importancia en las zonas de climas

fríos, dado que al motor le cuesta mas tiem-

po alcanzar la temperatura ideal de régimen,

produciéndose la condensación del vapor de

agua, iniciándose el proceso de formación

de ácidos que contribuyen al desgaste co-

rrosivo y la gestación de herrumbre en los

componentes metálicos.

Al poner en marcha un motor frío, resultará

de vital importancia que el lubricante alcance

la temperatura de trabajo lo mas rápida-

mente posible. Lubricante frío es sinónimo

de alta viscosidad y de motor frío, que no ha

alcanzado las temperaturas óptimas para

una combustión normal, y que sus compo-

nentes no se han dilatado y “acomodado” a

la posición de trabajo a la que están acos-

tumbrados.

Para que todo funcione OK, el aceite debe

alcanzar su temperatura de trabajo, y esta

debe estar en el entorno de los 100ºC, de

esta forma se facilita la evaporación y elimi-

nación del agua de condensación.

Bajo determinadas condiciones de funcio-

namiento (nuevamente toma importancia

alcanzar la temperatura de régimen cuanto

antes) y dependiendo también del estado del

motor, el combustible es otro de los proble-

mas potenciales cuando logra pasar al cárter

sin haber combustionado o habiéndolo he-

cho en forma incompleta. En este caso se

produce la dilución del aceite como resultado

de la contaminación con combustible. Este

fenómeno de contaminación con combusti-

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 37

ble se traduce en una disminución inicial de

la viscosidad, pero posteriormente, y debido

a reacciones químicas de oxidación, en un

aumento de la misma, llegando hasta el

punto de comprometer la movilidad del pro-

pio lubricante.

Este fenómeno de aumento en la viscosidad

por degradación del lubricante es particular-

mente importante en los motores Diesel.

Este es uno de los conceptos que segura-

mente no tienen los que evalúan la calidad

del aceite frotándolo entre la punta de los

dedos, evaluando cuan pegajoso está, a la

inversa de lo que comunmente se cree el

aceite degradado por envejecimiento tie-

ne tendencia a aumentar su viscosidad, y

no a disminuirla .

Cuando hablamos de oxidación nos estamos

refiriendo a la reacción del lubricante con el

oxígeno atmosférico, no nos olvidemos que

el interior del motor, en la zona del cigüeñal,

las bielas y el cárter, el aceite es agitado

violentamente y forma microgotas de aceite

que expuestas al aire permanentemente re-

novado en esa zona, favorece su combina-

ción parcial con el oxígeno.

El aceite debe contener aditivos dispersan-

tes y detergentes para mantener las impure-

zas en suspensión y permitir su transporte al

filtro de lubricante, donde deben quedar re-

tenidas. Allí quedarán los productos de la

oxidación, carbón, hollín, partículas metáli-

cas propias del desgaste y contaminantes

externos. Use siempre filtros de aceite de

reconocida calidad. Desconfíe de los aceites

que se mantienen siempre limpios. El aceite

debe ensuciarse porque si no lo hace no

está cumpliendo con una de sus funciones,

que es la de transportar todos los residuos

contaminantes al filtro de aceite, para que no

se depositen en cualquier parte.

Es absolutamente normal que el aceite de

calidad se oscurezca. Finalmente mencio-

nemos el polvo atmosférico, que resulta ex-

tremadamente perjudicial, un porcentaje del

polvo presente en el aire aspirado queda en

el motor, contaminando el lubricante y gene-

rando desgaste abrasivo.

La necesidad de desarrollar vehículos cada

vez mas funcionales, compatibles con el

medio ambiente, livianos y eficientes, ha

obligado a exigir cada vez mas a sus plantas

motrices. Ello ha provocado el desarrollo de

nuevos y mejores lubricantes que a su vez

permiten exigir mas a los motores, que obli-

gan al fabricante de aceites a mejorar aún

mas su producto, y así sucesivamente en

una carrera interminable..... Las pruebas y

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

38 Formación Técnica de Servicio

mejoras a las que se someten continua-

mente a los lubricantes es un camino sin fin.

Actualmente existen en el mercado lubri-

cantes de base mineral, de base sintética, y

de bases combinadas. Veamos cual es la

diferencia entre un lubricante sintético y uno

convencional. El petróleo crudo es una “so-

pa” de hidrocarburos en la que conviven

centenares de componentes distintos, que a

su vez varían sus proporciones y caracterís-

ticas dependiendo del yacimiento. Solo me-

diante procesos de destilación, refinación y

en algunos casos modificación molecular ,

es posible obtener productos de alta calidad

comercial tales como combustibles y lubri-

cantes. Los aceites lubricantes de base mi-

neral forman parte de esta familia.

La necesidad en usos extremos (caso

de turbinas y uso aeronáutico en ge-

neral) obligó el desarrollo de una nue-

va generación de lubricantes de altí-

sima pureza, imposibles de obtener

del petróleo a costos razonables. Así

nacieron los aceites sintéticos, que

como su nombre lo indica provienen

de sintetizar, o armar las complicadas

moléculas del lubricante, partiendo de

moléculas muy simples como son las

del gas metano (gas domiciliario). Los

resultados han sido lubricantes con

una mayor resistencia a la oxidación,

mejor adhesividad a los metales y

mejor transferencia del calor.

Como las propiedades de un lubricante de-

penden fuertemente del tipo de molécula

principal que lo constituye, en el caso de los

aceites sintéticos es posible diseñar y fabri-

car moléculas adaptadas a cada necesidad

específica. Se obtiene de esta forma un lu-

bricante con un grado de pureza y caracte-

rísticas irrealizables por otra vía. Recorde-

mos que la calidad de un aceite mineral es-

tará fuertemente condicionada por el origen

y la refinación del petróleo de base, proble-

ma que en el aceite sintético no existe.

Es de vital importancia que el lubricante ten-

ga tendencia a mantenerse adherido a las

superficies que moja. En el arranque en frío,

momento en que no hay suministro de lubri-

cante el aceite adherido al metal deberá so-

portar las cargas hasta tanto le lleguen re-

fuerzos enviados por la bomba de lubrica-

ción. Llamamos polaridad a la propiedad de

los lubricantes que les permite mantenerse

adheridos a las superficies metálicas.

Page 41: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 39

Explicando en difícil la polaridad de un lubri-

cante, le diría que como resultado de un di-

polo natural, las moléculas del lubricante son

adsorbidas (con “d”) por las superficies me-

tálicas. Esto significa la habilidad de ciertos

lubricantes de mantenerse pegados a la su-

perficie lubricada y asegurar la lubricación en

condiciones críticas, en el arranque por

ejemplo. Existen aditivos que mejoran esta

capacidad conocidos como modificadores o

mejoradores de fricción . En definitiva se

incrementa y asegura la permanencia de

una película lubricante reduciendo la fricción

entre las partes lubricadas, fundamental-

mente durante la operación de puesta en

marcha.

El momento mas comprometido en la vida de

los motores de pistón es el arranque en frío.

Un motor que permanece detenido por va-

rias horas drena el lubricante de las partes

comprometidas hacia el cárter. Para contri-

buir al escurrimiento de la película de aceite

que quedó al detener el motor se suman los

pesos propios de los componentes y las pre-

siones que puedan haber quedado en los

cilindros y los sistemas de distribución.

En el momento del arranque en frío falta la

presencia de la cuña hidrodinámica que se-

pare los componentes. Ello se ve agravado

porque los conductos de lubricación pueden

haberse vaciado parcialmente, y la bomba

requerirá varias vueltas para restablecer el

volumen de aceite mínimo necesario para

asegurar la lubricación. Para minimizar este

fenómeno, se pretende que los aceites ten-

gan un grado de adhesividad entre el aceite

y la superficie lubricada tal que evite que

sean totalmente eliminado de dichas superfi-

cies cuando no existe movimiento. De esta

manera se trata de evitar el contacto metal-

metal en el arranque y hasta tanto se resta-

blezca el flujo adecuado de lubricante.

El aceite en estado puro presenta algunas

insuficiencias como para asistir correcta-

mente y por períodos extensos a los moto-

res. Es por ello que se recurre al uso de

sustancia mejoradoras, que agregadas al

lubricante potencian propiedades existentes

o le confieren otras nuevas. Esas sustancias

son conocidas como aditivos . Los aditivos

deben ser cuidadosamente seleccionados

como para que no reaccionen entre sí o con

algunos de los componentes del lubricante.

Los aditivos mas utilizados en lubricantes

para cárter y transmisiones generalmente

son: antiespumantes, antidesgaste, inhibido-

res de oxidación y de herrumbre, detergen-

tes, dispersantes, mejoradores de índice de

Page 42: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

40 Formación Técnica de Servicio

viscosidad, depresores del punto de escu-

rrimiento, y aditivos de extrema presión. No

confundamos estos aditivos con los que se

expenden en las estaciones de servicio, que

se comercializan como reforzadores de de-

terminadas propiedades del lubricante, o

como proveedores de otras. El tema daría

para largo y prefiero reservarme la opinión

por el momento.

Volviendo sobre el tema de la oxidación del

lubricante digamos que este fenómeno se ve

acelerado, además del batido, por las altas

temperaturas y por la presencia de otros

compuestos contaminantes (agua, ácidos,

partículas sólidas, etc.).

La oxidación genera a su vez productos no

deseables que adoptan dos formas: resinas,

barnices y lodos insolubles en el aceite y

que por lo tanto se depositan en diversos

lugares del motor.

También se forman otros compuestos que si

bien son solubles, resultan igualmente per-

judiciales. La estabilidad a la oxidación es el

ADITIVOS ORIGINALES DE LOS LUBRICANTESCONVENCIONALES PARA AUTOMOTORES

� ANTIESPUMANTES� MEJORADORES DE FRICCION

� INHIBIDORES DE OXIDACION� INHIBIDORES DE CORROSION

� DETERGENTES - DISPERSANTES� MEJORADORES DE VISCOSIDAD

� DEPRESORES DE PUNTO DE ESCURRIMIENTO

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 41

factor limitativo más importante en la vida de

un lubricante y sin ella tanto la vida del lubri-

cante como la del motor que lo usa se verán

severamente comprometidos. Cuanto mayor

sea la temperatura a que va a operar el mo-

tor mayor deberá ser la estabilidad a la oxi-

dación. Los lubricantes automotrices habi-

tualmente contienen aditivos inhibidores

de oxidación .

Prevención contra óxidos de hierro. : De-

bido a la humedad proveniente de los gases

de combustión, y a eventuales fugas de lí-

quido refrigerante, principalmente en los

motores que funcionan a baja temperatura,

es posible la formación de herrumbre en el

interior del motor. Las partículas de óxido

son particularmente perjudiciales, además

de ser abrasivas y causar desgaste y raya-

duras en las partes expuestas, actúan como

catalizador (acelerador) en la oxidación del

aceite, y tienen tendencia a obstruir filtros,

conductos y pequeños huelgos. Es impor-

tante para un buen aceite la resistencia a la

formación de herrumbre, para ello se agre-

gan a los lubricantes aditivos inhibidores

de la corrosión.

Veamos como final de esta nota el concepto

de viscosidad. La viscosidad es básicamente

una medida de la resistencia que tiene un

líquido a fluir. Tiende a disminuir con tempe-

raturas crecientes y a aumentar bajo muy

grandes presiones. Para una determinada

aplicación, la viscosidad debe concordar con

las condiciones de velocidad, temperatura y

carga de las piezas lubricadas.

Es común confundir el concepto de vis-

cosidad con el de densidad. El aceite es

definitivamente mas viscoso que el agua

y esta a su vez mas densa que la gran

mayoría de los aceites. Esto es simple de

verificar viendo como los aceites flotan

en el agua.

Velocidades de funcionamiento altas o bajas

temperaturas requieren el uso de lubricantes

de menor viscosidad que situaciones

opuestas. La medición mas común de visco-

sidad es la llamada viscosidad cinemática,

consistente en medir el tiempo que demora

un volumen fijo de aceite para fluir por un

tubo capilar a una determinada temperatura,

normalmente 40 ºC y 100 ºC. Generalmente

la viscosidad es el primer factor que se con-

sidera en la selección de un lubricante para

un uso específico.

Un aceite mas pesado de lo necesario pro-

ducirá un gasto en fricción fluida excesivo

generando una resistencia al movimiento

Page 44: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

42 Formación Técnica de Servicio

innecesaria. Los extremos serán perjudicia-

les: viscosidades inadecuadamente bajas no

soportarán las cargas, y viscosidades muy

altas se opondrán al movimiento y dificul-

tarán la lubricación.

Si la viscosidad de un determinado lubri-

cante disminuye con el uso, ello indicará ge-

neralmente que el aceite se está diluyendo,

probablemente por la presencia de combus-

tible sin quemar, y un aumento en la viscosi-

dad indicará deterioro por oxidación.

Para asegurar la lubricación en un cojinete

debemos asegurarnos que la viscosidad sea

lo suficientemente baja como para llegar a el

sin dificultad, y lo suficientemente alta como

para soportar las cargas de trabajo sin dete-

rioro de los metales. El mejor ejemplo de

este comportamiento lo dan los aceites mul-

tigrados, de los cuales hablaremos en breve.

ALGUNOS PUNTOS CRÍTICOS EN LALUBRICACION DE UN MOTOR

LEVAS Y BOTADORES

VALVULAS Y GUIASDE VALVULAS

PISTONESY PERNOS

CIGÜEÑAL YCOJINETES

CILINDROSY AROS

Page 45: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 43

Índice de viscosidad : Los lubricantes tie-

nen tendencia a hacerse mas fluidos en la

medida que se calientan y mas espesos en

la medida que se enfrían. Sin embargo, los

diferentes aceites responden de diferente

manera a un determinado cambio de tempe-

ratura. Se define como índice de viscosidad

a la propiedad de resistir los cambios de vis-

cosidad debidos a la temperatura. El índice

de viscosidad es un número empírico que no

tiene unidades. Cuanto mas alto sea el índi-

ce de viscosidad, menores serán los cam-

bios de ella en función de los cambios de

temperatura. Los aceites lubricantes están

expuestos a una gama muy amplia de tem-

peraturas de funcionamiento.

A muy bajas temperaturas el aceite puede

tornarse demasiado viscoso para una ade-

cuada circulación y a muy altas temperaturas

perder viscosidad hasta el punto de que se

interrumpa la lubricación por ausencia de la

cuña hidrodinámica o por rotura de la pelí-

cula lubricante. El motor de un automóvil

constituye un excelente ejemplo. A bajas

temperaturas el aceite deberá ser lo sufi-

cientemente fluido para llegar a los cojinetes

rápidamente y sin dificultad, para permitir el

libre giro de ellos en el momento del arran-

que con suficiente lubricación. Cuando el

motor haya alcanzado la temperatura de

funcionamiento, el aceite deberá ser lo sufi-

cientemente viscoso como para soportar las

cargas en el uso. El problema de un lubri-

cante que cumpla con ambos requisitos ya

está resuelto, y se denomina aceite multi-

grado.

Las cualidades del lubricante dependerán,

como ya dijimos, de su grado de viscosidad,

y de la efectividad de los aditivos que le han

sido incorporados. Los lubricantes para au-

tomóviles tienen cuatro tipos de aditivos

principales: los mejoradores de índice de

viscosidad, los inhibidores de oxidación y

corrosión, los agentes detergentes y disper-

santes, y los aditivos de alta presión.

Mediante un criterio de selección, de acuer-

do el uso, y por medio de extensos y severos

ensayos en bancos de pruebas y sobre

vehículo, los fabricantes de automotores

establecen el tipo de aceite que deberá ser

usado para un determinado tipo de motor.

Se considera para ello si es de encendido

por chispa o Diesel, las cargas a que estarán

sometidas sus partes, el tipo de residuos

generados por la combustión, la temperatura

de trabajo del aceite, el tipo de enfriamiento

del aceite, la capacidad de lubricante del

motor y el período de renovación.

Page 46: 3_Motores Diesel y de Gasolina_Parte 1

MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

44 Formación Técnica de Servicio

Veamos ahora cuales son los efectos de la

temperatura sobre el lubricante, y que son

los aceites multigrado . La respuesta de un

lubricante a los cambios en su temperatura,

se refleja principalmente en los cambios de

viscosidad que experimenta. Recordemos

que la viscosidad nos mide la facilidad o difi-

cultad que presenta en determinado fluido a

escurrirse o fluir. Intuitivamente sabemos

que cuanto mayor sea la temperatura de un

lubricante, menor será su viscosidad, o como

se dice vulgarmente “se parece mas al

agua”. Por el otro lado, al descender su

temperatura se torna cada vez mas viscoso

o “espeso” como se le suele llamar.

El asunto está en que no conviene que

aceite sea muy viscoso a bajas tempera-

turas, ya que puede dificultar el arranque

y su propia circulación en el motor, ni

muy poco viscoso a temperaturas altas,

ya que tendría dificultades para resistir

las cargas extremas.

20ºC 100ºC

ACEITE MULTIGRADO

VIS

CO

SID

AD

TEMPERATURAS

SAE 15

SAE 15W 40

SAE 40

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 45

El lubricante que conocemos como aceite

monogrado, y que en rigor de verdad es una

solución de compromiso, presenta serias

dificultades ante cambios importantes de

temperatura, en climas fríos principalmente

¿Que hacer entonces? La solución viene de

la mano de los que conocemos como aceites

multigrado, que tienen la particular habilidad

de mantenerse suficientemente fluidos a

bajas temperaturas, y no perder demasiada

viscosidad en las altas.

Los aceites multigrado son lubricantes

que han sido formulados y aditivados pa-

ra reducir las variaciones de viscosidad

debidas a la temperatura .

De esta manera se comportan como lubri-

cantes de baja viscosidad cuando están a

baja temperatura, permitiendo la rápida lle-

gada del aceite a los lugares mas compro-

metidos. Esta condición es particularmente

importante en el arranque en frío. Cuando el

motor está a pleno régimen y estabilizado en

temperatura, los aceites multigrado desarro-

llan una mayor viscosidad que el monogra-

do, esta mayor viscosidad en la zona de

aros favorece la estanqueidad, generando

un mayor rendimiento del motor, menor con-

sumo de lubricante y reduciendo el desgas-

te. (Esto ya parece un comercial, le falta la

música y alguna agraciada señorita mirando

pícaramente asombrada un chorro de dora-

do lubricante que penetra en las intimidades

de un tremendo motor).

Es posible entonces usar un lubricante que

tenga la viscosidad adecuada para trabajar a

la temperatura de régimen sin problemas,

pero los problemas vendrán en el arranque

en frío, donde el exceso de viscosidad com-

prometerá la correcta lubricación. También

se puede usar un lubricante monogrado para

trabajar en condiciones de motor frió, pero el

inconveniente vendrá al momento de elevar

la temperatura, donde la falta de viscosidad

hará que el lubricante no soporte las cargas

a que el motor lo somete. El gráfico que ad-

juntamos nos ilustra sobre la comparación

de un multigrado contra los aceites mono-

gramas.

Veamos también el problema de la dilución

de los aceites en el cárter En los motores de

pistón, principalmente cuando no funcionan

a la temperatura adecuada o cuando tienen

un elevado grado de desgaste, puede ocurrir

que partes no quemadas del combustible

pasen de la cámara de combustión al cárter,

afectando la viscosidad del aceite, al punto

en que puedan comprometer su capacidad

como lubricante.

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

46 Formación Técnica de Servicio

Dado que en un motor de pistones el sellado

entre los componentes que están expuestos

a los gases de combustión es imperfecto, a

través de los aros de pistón y de las guías

de válvulas inevitablemente una mínima

cantidad de lubricante pasará a la cámara de

combustión. Este fenómeno se ve favorecido

por las acción de bombeo que ejerce el pis-

tón sobre el aro al cambiar el sentido de mo-

vimiento.

Son muchos los factores que inciden en el

consumo de aceite de un motor: el método

de asentamiento, las condiciones ambienta-

les de uso, las frecuencias de mantenimien-

to, la calidad del lubricante empleado, el tipo

de servicio a que está afectado el vehículo y

el desgaste propio del uso. Cuando apare-

cen consumos excesivos de aceite, si no

existen pérdidas al exterior, las causas mas

frecuentes se centralizan en:

ORIGENES DE CONSUMO DE LUBRICANTE

GUIAS DE VALVULAS

AROS DE PISTON

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

Formación Técnica de Servicio 47

Consumo por aros (el motor humea per-

manentemente mientras se lo acelera):

Cuando existe una acumulación de depósi-

tos que impiden la movilidad del aro en su

ranura, el principal medio de consumo se

ejerce a través del espacio existente entre el

aro y la camisa. Dichos depósitos son tam-

bién los precursores del desgaste de las ca-

misas y las coronas superiores de los pisto-

nes.

Consumo por las guías de válvulas (se

observa humo inmediatamente después de

una desaceleración) por fallas en los retenes

que tienen las válvulas para evitar la fuga de

lubricante.

La selección del lubricante adecuado y las

condiciones de uso también estará asociada

al consumo. Si el aceite careciera de la vis-

cosidad suficiente ya sea por características

propias, o porque está trabajando en las pa-

redes de los cilindros excedido en tempera-

tura, sobrevendrá consumo anormal.

¿Que sucede al pasar de un lubricante a

otro en un mismo motor?

Normalmente no debería suceder nada si se

trata de lubricantes de alta calidad. Los lu-

bricantes comerciales de fabricantes recono-

cidos, que cumplen con las normas API y

SAE son totalmente compatibles entre si.

Esto incluye a los lubricantes sintéticos, que

pueden perfectamente ser mezclados con

los de base mineral. Existen los lubricantes

semi-sintéticos que justamente son mezcla

de bases sintéticas y minerales.

Puede sin embargo suceder que motores

con altos kilometraje recorrido usando lubri-

cantes de baja calidad, al ser reemplazado

este por otro de alta calidad genere un des-

prendimiento de barros y suciedades que

obligue a un cambio prematuro del filtro.

El lubricante es uno de los elementos que

mas pueden contribuir a la duración de un

motor. El uso de un aceite adecuado es

fundamental, y respetar las especificaciones

del fabricante tanto de los motores como de

los lubricantes referentes a los períodos de

recambio y condiciones de uso, también lo

es.

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MOTORES DIESEL Y DE GASOLINA

48 Formación Técnica de Servicio

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