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Facultad Nacional de Ingeniería
Universidad Nacional de La Plata
Cátedra: Proyecto de motores
Sistemas de Lubricación y Refrigeración
en motores de combustión interna
Comisión Nº4:
da Ponte Alejandro Nº54355/1
Díaz Leonardo Nº53522/3
Di Maio Juan Pablo N° 53963/6
Suarez Juan Manuel Nº52878/6
Facultad Nacional de Ingeniería
Universidad Nacional de La Plata
Cátedra: Proyecto de motores
Objetivos de la lubricación:
La lubricación en el motor tiene como objetivo primordial impedir el agarrotamiento (es
cuando dos cuerpos metálicos, cuyas moléculas tienen tendencia a soldarse, son frotados por
lo que se calientan y se sueldan) y disminuir el trabajo perdido en rozamiento. Interponiendo
entre los dos metales una película de lubricante, se reemplaza el rozamiento de los metales
por el interno entre partículas de la película, cuyo valor es considerablemente menor.
Las finalidades de la lubricación en los motores de combustión interna son:
1. Impedir el contacto directo entre partes acopladas en movimiento relativo
2. Refrigerar las partes lubricadas
Por ejemplo en algunos sistemas se pueden encontrar boquillas de aceite que rocían
aceite en las partes inferiores de los pistones lo que elimina calor de la cabeza de los
mismos, operando así más fríos.
3. Ayudar al estancamiento del pistón
El aceite ayuda a formar un sello a prueba de gas entre los anillos de pistón y las
paredes del cilindro. El aceite reduce los escapes de gases al cárter en adición con
lubricar el pistón y los aros
Los factores más importantes que influyen en la lubricación, además de las características
propias de los lubricantes, son:
a) El grado de pulido que poseen las superficies en contacto
b) La naturaleza y dureza de los materiales que componen las partes acopladas
c) El huelgo existente en el acoplamiento
El aceite además actúa como un agente de limpieza. Al circular, lava y limpia los cojinetes y
otras partes del motor. El aceite recoge partículas de suciedad y de arenilla, llevándolas de
regreso al cárter. Las partículas mas grandes se depositan en la parte inferior del cárter, las
más pequeñas se quedan en el filtro de aceite cuando este es enviado nuevamente al motor.
El exceso de lubricación puede causar excesiva suciedad en las bujías, para el caso de los
motores de encendido por chispa, y generación de gran cantidad de humo por quemar aceite
en todos los motores. Por el contrario una deficiencia de lubricante puede producir
deformaciones, con estas el aumento de huelgos, y así el mal funcionamiento de motor.
La manera en que se contamina el aceite
La contaminación del aceite es producida tanto dentro como fuera del motor. Cuando se
inflama la mezcla de combustible y aire en los cilindros, la alta presión producida por el
proceso de combustión impulsa una cierta proporción de los gases más allá de los aros del
pistón hacia el cárter. A estos gases se los llama gases soplados; aunque no contienen
abrasivo, contienen en cambio vapor de agua indeseable, hollín y combustible no quemado.
La combustión interna es causada también por diminutas partículas que normalmente
producen desgaste de las partes móviles del motor. Estas partículas son abrasivas y es
necesario separarlas del aceite, pues de lo contrario continuarán circulando y produciendo más
desgaste.
La fuente potencial principal de contaminantes abrasivos es exterior al motor y se encuentra
en el aire que penetra a través del carburador. Se impide este tipo de contaminación mediante
el filtro de aire.
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Cátedra: Proyecto de motores
Sistemas de lubricación
Se denominan sistemas de lubricación a los distintos métodos de distribuir el aceite por las
piezas del motor. Se distinguen los siguientes:
 Lubricación por cuchara y salpicadura:
La cabeza de la biela recoge, con una cuchara, el aceite, el cual es mantenido a un
nivel adecuado en el cárter. El aceite recogido por la cuchara penetra por inercia en el
cojinete de la biela, y una parte del mismo es lanzado contra las paredes internas del
cárter y del cilindro. Desde las paredes, el aceite va por gravedad a lubricar los
soportes del eje cigüeñal y de la distribución a través de adecuados canales. Este
sistema esta abandonado por su poca eficiencia.
 Lubricación forzada:
En este sistema el aceite se pone en circulación por medio de una o más bombas y es
dirigido, mediante canales y/o tuberías los puntos que deben de ser lubricados. El
aceite que fluye de las partes ya lubricadas es recogido en el cárter, desde donde es
puesto nuevamente en circulación por medio de la bomba. El aceite es lubricado por
medio del aceite que sale del cojinete del pie de la biela, lazando alrededor por la
fuerza centrifuga. Dependiendo de las condiciones de uso se distinguen dos tipos de
sistemas:
 Carter seco: Este sistema se emplea principalmente en motores de
competición y aviación, son motores que cambian frecuentemente de posición
y por este motivo el aceite no se encuentra siempre en un mismo sitio. En estos
casos es necesario impedir que el aceite del cárter invada otras zonas, entonces
e cárter tiene por único propósito recoger el aceite que pasa por gravedad a un
tanque de derrame, o bien el sistema esta provisto de una bomba de
recuperación (puedo o no estar acoplada a la bomba de circulación), la cual
manda al tanque de derrame el aceite que va recogiendo del cárter. En la figura
1 se detalla un diagrama del sistema.
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Fig.1: Consta de un depósito auxlilar (D), donde se encuenta el aceite que
envía una bomba (B). Del depósito sale por acción de la bomba (N), que lo
envía a presión total a todos lo órganos de los que rebosa y, que la bomba B
vuelve a llevar a depósito (D).
 Carter húmedo: En este sistema, los motores usan un cárter de aceite húmedo,
conocido así por estar constantemente lleno de aceite. El mismo llega
impulsado por la bomba a todos los elementos, por medio de unos conductos,
excepto al pie de biela, que asegura su engrase por medio de un segmento, que
tiene como misión raspar las paredes para que el aceite no pase a la parte
superior del pistón y se queme con las explosiones.
Completan el sistema un filtro de aceite, y un enfriador, montados por lo general a
la descarga de la bomba de lubricación. El enfriador se usa tan solo cuando la
capacidad del cárter y/o del tanque de derrame es insuficiente para el intercambio
de calor. La presión se regula generalmente por medio de una válvula y de acuerdo
con las indicaciones de un manómetro montado en el conducto.
 Lubricación por dosificación:
El aceite contenido en un deposito se introduce en el motor por medio de una bomba
dosificador, para así poder lubricar todo el motor. Este es el caso de alguna
motocicleta con cojinetes de bolas o de rodetes. Este aceite está destinado a ser
quemado por completo.
 Lubricación por medio de mezcla aceite combustible:
El sistema se aplica en motores de 2 tiempos y de carburación, cuyo propio pistón se
encarga de efectuar la compresión del fluido operante en el cárter. Únicamente en este
casi se pone el aire carburado en contacto con el sistema biela-manivela y/o en
condiciones de tener que lubricarlo.
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Componentes del sistema:
1) Bombas de aceite
Su misión es la de enviar el aceite a presión y el una cantidad determinada. Se sitúan
en el interior del cárter y toman movimiento por el árbol de levas mediante un
engranaje o cadena. Existen distintos tipos de bombas de aceite:
 Bomba de engranajes
Es capaz de suministrar una gran presión, incluso abajo régimen del motor. Esta
formada por dos engranajes situados en el interior de la misma, toma movimiento una
de ellas del árbol de levas y la otra gira impulsada por la otra. Lleva una tubería de
entrada proveniente del cárter y una salida a presión dirigida al filtro de aceite.
En la figura 2 se muestra un diagrama de la bomba
Fig.2 Bomba de engranajes
 Bomba de lóbulos
También es un sistema de engranajes pero interno. Un piñón (rotor) con dientes, el
cual recibe movimiento del árbol de levas, arrastra un anillo (rodete) de cinco dientes
entrantes que gira en el mismo sentido que el piñón en el interior del cuerpo de la
bomba, aspira el aceite, lo comprime y lo envía a una gran presión. La holgura que
existe entre las partes no debe superar las tres décimas de milímetro. En la figura 3 se
muestra un diagrama de este dispositivo
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fig.3 bomba de rotor
 Bomba de paletas
Tiene forma de cilindro, con dos orificios (uno de entrada y otro de salida). En su
interior se encuentra una excéntrica que gira en la dirección contraria de la dirección
del aceite, con dos paletas pegadas a las paredes del cilindro por medio de dos muelles
(las paletas succionan por su parte trasera y empujan por la delantera).
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Fig.4 Bomba de paletas
Presiónde aceite
La presión máxima del aceite se limita mediante una válvula de seguridad de presión.
Normalmente la presión máxima esta limitada a la presión mas baja que puede
entregar el suficiente aceite a todas las partes del motor. La presión necesaria a
velocidades bajas del motor debe ser lo suficientemente pequeña para lubricar todas
las partes del motor y debe ser controlada la presión máxima de manera que la bomba
no Cavite a velocidades altas.
La presión de aceite puede aumentar cuando la bomba tiene mayor capacidad que los
puntos de “fugas”. Estas holgaduras se diseñan de manera que no superen la capacidad
de suministrar aceite de la que tiene la bomba. La bomba gira lentamente cuando el
motor esta regulando, de manera que la capacidad de la bomba es baja; si las fugas son
mayores que la capacidad de la bomba, la presión del aceite será baja.
Válvula de seguridad de presión
Dicha válvula se localiza dentro de la bomba o fuera de esta. La mayoría utiliza un
pistón o bola, provistos de un resorte.
Cuando la presión de aceite llega a la presión establecida, forzará a la válvula contra el
resorte calibrado, debido a que esta controla la presión máxima. Cualquier cambio en
la tensión del resorte de la válvula de seguridad, modificara la presión del aceite. En
los motores con válvulas interiores, el aceite liberado de la válvula fluye hasta un
orificio de entrada, o en algunos casos, drena nuevamente al Carter motor, impidiendo
que la bomba exceda la presión del motor y se produzca la cavitación en el motor.
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2) Filtro de aceite
Hay tres estilos básicos de filtros de aceite: profundo, superficial u de doble
medio (o combinado).
El filtro profundo, que se encuentra comúnmente en sistemas de derivación,
era el tipo primario de filtro en uso hasta mediados de 195011. Este filtro
consiste en un recipiente lleno con fibras de algodón, madera desmenuzada y
otros materiales capaces de atrapar las partículas finas de suciedad y absorber
depósitos de lodo.
El filtro superficial, utilizado en los sistemas de circulación completa, atrapa
suciedad y otros contaminantes ofreciendo baja restricción a la circulación del
aceite. Debido a que no es necesario absorber lodo, este tipo de filtro está
diseñado para detener las partículas abrasivas cuando el aceite incide sobre la
superficie del elemento de filtro.
El filtro de tipo superficial está hecho con un papel resistente impregnado con
resina alojado dentro de un recipiente. El papel es de naturaleza porosa,
permitiendo que el aceite circule a través del mismo, separando
simultáneamente las partículas microscópicas de suciedad. Aunque la mayoría
de los contaminantes quedan detenidos en la superficie, un poco de suciedad
queda atrapado dentro de las capas del papel mismo. Además, el papel está
plegado para proveer una considerable área superficial de filtración dentro de
un recipiente. Debido a que estos filtros ofrecen alta eficiencia de filtrado, la
mayoría de los filtros para aceites de vehículos automotores actuales
pertenecen a este tipo (superficial con papel plegado).
El filtro de doble medio o combinado se utiliza también en sistemas de aceite
lubricante de circulación completa. Combina dos elementos filtrantes. En
general, uno de los elementos está diseñado para separar las partículas
contaminantes gruesas, mientras que el segundo atrapa las partículas finas. La
mayoría de los filtros de doble medio no tienen la alta eficacia para separar
contaminantes abrasivos perjudiciales que posee un filtro que emplea un papel
plegado de calidad.
La válvula de alivio.
Por definición, un sistema de circulación completa requiere que la totalidad del
aceite pase a través del filtro durante su trayecto hacia los cojinetes. Si el filtro
se tapona, se debe proveer algún medio para derivar el flujo de aceite a fin de
asegurar que los cojinetes no quedarán desprovistos de lubricación. Siempre es
mejor la presencia de aceite no filtrado en los cojinetes, que la ausencia total de
aceite. Para esa finalidad se emplea una válvula de alivio (o de derivación.
Bajo condiciones normales la válvula permanece cerrada. Cuando la
restricción a la circulación a través del papel supera un nivel predeterminado,
el resorte de la válvula de alivio es comprimido, permitiendo que el aceite
derive al elemento de filtro.
Válvula antidrenaje.
1 Durante muchos años se utilizaron aceites depetróleo no fortificados en el sistema de aceite lubricante.
Debido a los gases sopladosmencionados anteriormente, se formaba rápidamente lodo en estos aceites.
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Si el filtro de aceite está montado en una posición invertida u horizontal, el
aceite se drenará nuevamente hacia el cárter cuando se detiene el motor, a
menos que se impida que drene. Cuando se vuelve a poner en marca el motor,
el aceite debe llenar al filtro antes que la válvula reguladora puede suministrar
presión plena. Durante este tiempo (comúnmente 5 a 6 segundos), los cojinetes
no quedan apropiadamente lubricados y se pueden producir daños. La válvula
antidrenaje evita que suceda esto al impedir que el aceite se drene del filtro.
Para impedir el retrodrenaje, la válvula debe sellar en dos lugares; en la junta
de goma donde toma contacto con la placa de montaje y entre la placa de
montaje y el asiento de la válvula de alivio.
Refrigeración del aceite
Debido a las altas temperatura el aceite pierde su viscosidad (se vuelve mas
líquida) y baja su poder de lubricación.
Se emplean dos tipos de refrigeración:
1. Refrigeración por cárter
2. Refrigeración por radiador: El aceite pasa por un radiador controlado por
una válvula térmica, la cual cuando el aceite esta demasiado caliente deja pasar
agua que procede del radiador del sistema de refrigeración de agua(mientras
esta frío el aceite no deja pasar agua).
Fig.5
Características de los lubricantes respecto a su empleo en el motor
Viscosidad
Esta característica se considera comúnmente como indicie significativo para distinguir los
diversos tipos de lubricante.
La viscosidad se mide por medio de unos aparatos adecuados que se llaman viscosímetros. La
medición consiste en medir el tiempo que tarda en fluir cierta cantidad de lubricante a través
de un determinado orificio de salida, o bien establecer la relación entre el tiempo que tarda en
fluir la misma cantidad de lubricante examen y la de un liquido patrón.
La viscosidad de los lubricantes disminuye rápidamente al aumentar la temperatura, por lo
tanto un lubricante resulta de mejor calidad en tanto menor sea su variación térmica. En
consecuencia, para valorar correctamente el comportamiento de un lubricante es necesario
conocer la ley de variación de su viscosidad al cambiar la temperatura. (Para esto se tienen
gráficos y tablas tabuladas). La característica que señala la variación de viscosidad con la
temperatura es el índice de viscosidad el cual da una idea de la resistencia de un aceite para
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variar su viscosidad con cambios notables de temperatura. Un índice bajo significa que el
aceite tiene una viscosidad relativamente alta abaja temperatura y una viscosidad baja a alta
temperatura. Para motores convencionales se busca que este índice sea elevado. Pero los
motores que deben funcionar en climas muy variados necesitan aceites con que correspondan
con las temperaturas de funcionamiento, para lo cual se le agregan aditivos para evitar la
variación de viscosidad.
Reducción de la fricción
El espesor o viscosidad del aceite es un factor importante para disminuir la fricción. Un aceite
más delgado (menos viscosidad) crea menos arrastre.
Los aditivos para extremas presiones como el zinc o el fósforo, ayudan a proteger la
superficie metálica del contacto directo. Este contacto puede ocurrir si es expulsado el
lubricante de las superficies en movimiento.
Disminución del desgaste
Debido a que cuando el vehículo no está en funcionamiento, el aceite escurre de los
componentes, la mayor parte del desgaste ocurre en el arranque del motor. Para disminuir este
desgaste, el aceite debe permanecer en las piezas, y además debe fluir rápidamente a bajas
temperaturas.
Los aditivos de extrema presión, permiten disminuir al máximo el desgaste en esos puntos y
resistir de ser desalojados.
Mantener la viscosidad
Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del
aceite con la temperatura.
Los lubricantes que resisten la tendencia natural a espesarse cuando están fríos y a adelgazar
cuando están calientes, tienen un alto índice de viscosidad. Los motores que funcionan en
climas muy variados necesitan aceites que correspondan con las temperaturas ambientales.
Para conservar la viscosidad a los aceites multigrados, se les agregan polímeros químicos, los
cuales son sensibles a la temperatura y modifican su fórmula molecular a altas y bajas
temperaturas
Estabilidad antioxidante
Cuando el aire y el lubricante entran en contacto uno con otro, el oxígeno se combina con el
aceite, esto se conoce como oxidación. El aceite caliente al reaccionar con el oxígeno, hace
que se deteriore. Al oxidarse el aceite, se espesa y se forman ácidos.
Los aditivos antioxidantes ayudan a reducir la velocidad de oxidación y aumentar la
durabilidad del aceite.
Propiedades de los detergentes dispersantes
Los detergentes dispersantes contribuyen a mantener en suspensión las partículas de suciedad.
La función de estos aditivos no es limpiar los motores, sino de evitar que se ensucien. Las
funciones de estos aditivos son:
• Mantener dispersas las partículas para que no se depositen en el motor, pudiendo ser
eliminadas con facilidad.
• Neutralizar la acción ácida de algunos productos.
• Solubilizar algunos productos absorbidos por los detergentes.
Aditivos anti espuma
La adición de estos aditivos se debe a dos efectos principales que la espuma pueda ocasionar:
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• Formación de tapones de aire en bomba y circuito de lubricación, lo que dificulta la
llegada del aceite a la piezas del motor.
• Sobre la superficie del aceite puede favorecer las pérdidas por el respiradero del motor
(venteo).
Estos aditivos actúan disminuyendo la tendencia a la formación de espuma y evitando la
estabilidad de esta.
Aditivos depresores del punto de escurrimiento
Para evitar que los aceites dejen de fluir en condiciones de temperaturas extremas (bajas o
altas) se utilizan estos aditivos. Permiten que el aceite fluya en el arranque en frío y
contrarrestan los inconvenientes de escurrimiento a elevadas temperaturas.
Aire en el aceite
El aire que se encuentra en el cárter, se mueve cuando el vehículo frena o da vuelta con
rapidez.
Se utilizan en el interior de los cárter deflectores o láminas para mantener la entrada de la
bomba con aceite en todo momento. El giro del cigüeñal puede provocar un efecto de
ventilador, el cual causará que el aceite sea batido con el aire y forme espuma. Algunos
motores utilizan un deflector o bandeja de fricción para detener el problema de batido en el
aceite. Estas bandejas pueden ocasionar una reducción de potencia a velocidades altas del
cigüeñal.
Clasificaciónde los aceites para motor
En el momento de seleccionar un lubricante para motor hay tres clasificaciones fundamentales
a tener en cuenta: por viscosidad - SAE -, y por servicio - API y ACEA -.
Clasificación SAE: Los aceites para motor están agrupados en grados de viscosidad de
acuerdo con la clasificación establecida por la SAE (Society of Automotive Engineers). Esta
clasificación permite establecer con claridad y sencillez la viscosidad de los aceites,
representando cada número SAE un rango de viscosidad expresada en cSt (centi-Stokes) y
medida a 100oC, y también a bajas temperaturas (por debajo de 0oC) para los grados W
(winter). En esta clasificación no interviene ninguna consideración de calidad, composición
química o aditivación, sino que se basa exclusivamente en la viscosidad. En la tabla 1 se
muestran clasificación SAE
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Tabla 1
CLASIFICACION DE VISCOSIDADES EN ACEITES PARA MOTOR
SAE J 300 DIC. 99
GRADO
VISCOSIDAD
SAE
ºC C.C.S.
VISCOSIDAD
cP
Max.
ºC BOMBEO
VISCOSIDAD
cP
Max.
VISCOSIDAD
DINAMICA
cSt
a 100 ºC
HT/HS
AT/AC
VISC. cP
a 150 ºC
VISCOSIDAD
A BAJA
TEMPERATURA
0W
5W
10W
15W
20W
25W
6200 a -35
6600 a -30
7000 a -25
7000 a -20
9500 a -15
13000 a -10
60000 a -40
60000 a -35
60000 a -30
60000 a -25
60000 a -20
60000 a -15
3.8 --
3.8 --
4.1 --
5.6 --
5.6 --
9.3 --
--
--
--
--
--
--
VISCOSIDAD
A ALTA
TEMPERATURA
20
30
40
40
50
60
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
--
5.6 a 9.3
9.3 a 12.5
12.5 a 16.3
12.5 a 16.3
16.3 a 21.9
21.9 a 16.1
2.6
2.9
2.9*
3.7**
3.7
3.7
Ref.: (*) Para los grados 0W-40,5W-40 y 10W-40
(**)Para los grados 15W-40,20W-40,25W-40 y 40
Clasificación API: El API (American Petroleum Institute)
Cada motor tiene, de acuerdo con su diseño y condiciones de operación, necesidades
específicas que el lubricante debe satisfacer. Se puede entonces clasificar a los aceites según
su capacidad para desempeñarse frente a determinadas exigencias.
API ha desarrollado un sistema para seleccionar y recomendar aceites para motor basado en
las condiciones de servicio. Cada clase de servicio es designada por dos letras. Como primera
letra se emplea la “S” para identificar a los aceites recomendados para motores nafteros, para
autos de pasaje-ros y camiones livianos “Service” y la letra “C” para vehículos comerciales,
agrícolas, de la construcción y todo terreno que operan con combustible diesel “Comercial”.
En ambos casos la segunda letra indica la exigencia en servicio, comenzando por la “A” para
el menos exigido, y continuando en orden alfabético a medida que aumenta la exigencia.
(Ensayos de performance han sido diseñados para simular áreas y condiciones críticas de
lubricación en el motor). La clasificación API es una clasificación abierta. Esto significa que
se van definiendo nuevos niveles de desempeño a medida que se requieren mejores
lubricantes para los nuevos diseños de motores. En general, cuando se define un nuevo nivel
el API designa como obsoletos algunos de los anteriores. Los niveles definidos por la
clasificación API se muestran en las tablas siguientes.
CLASIFICACION API PARA MOTORES NAFTEROS
NIVEL API CARACTERÍSTICAS
SA Aceite sin aditivos, utilizados antes de la década del ´30. Obsoleta.
SB (1930) Mínima protección antioxidante, anticorrosiva y anti desgaste. Obsoleta
SC (1964) Incorpora el control de depósitos a baja y alta temperatura. Obsoleta.
SD (1968)
Mayor protección que el nivel anterior respecto de la formación de depósitos,
desgaste y corrosión. Obsoleta.
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SE (1972)
Mayor protección contra la oxidación del aceite, depósitos de alta temperatura,
Herrumbre y corrosión. Obsoleta.
SF (1980) Mayor estabilidad a la oxidación y características anti desgaste. Obsoleta.
SG (1989)
Mejor control de la formación de depósitos, oxidación del aceite y desgaste.
Obsoleta.
SH (1993)
Mejor protección respecto del nivel SG, fundamentalmente en el control de
depósitos, oxidación del aceite, desgaste y corrosión. Estos aceites han sido
aprobados siguiendo el “Código de Práctica” del CMA (Chemical
Manufacturers Association).
SJ (1996)
Mejor control de la formación de depósitos, mejor fluidez a bajas temperaturas,
mayor protección del motor a alto número de vueltas, menor consumo de
combustible.
SL (2001)
Definida este año para ser mandataria en el 2002.Desarrollada para aceites con
economía de combustibles, provee superior resistencia antioxidante a las altas
temperaturas y al desgaste. Suple algunas falencias de SJ indicadas por
fabricantes europeos (ACEA A2 y A3).
SM 2004
API SM fue adoptado para definir a los aceites destinados a los más modernos
motores nafteros y también a los de generaciones anteriores, en aplicaciones
típicas de automóviles para pasajeros. Vehículos deportivos de todo terreno-
SUV, vans y camionetas, operando bajo las recomendaciones de
mantenimiento de los fabricantes.
API SM es superior a API SL en aspectos tales como: Economía de
Combustible, Bombeabilidad del aceite usado, Control del espesamiento debido
a la Oxidación y la Nitración y los depósitos a alta temperatura, y en especial
en cuanto al consumo de aceite y protección de los Sistemas de Control de
emisiones.
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CLASIFICACION API PARA MOTORES DIESEL
NIVEL
API
CARACTERÍSTICAS
CA (1940)
Motores de aspiración natural. Protección mínima contra la corrosión,
desgaste y depósitos. Obsoleta.
CB (1949)
Motores de aspiración natural. Mejor control sobre los depósitos y el desgaste.
Obsoleta.
CC (1961)
Motores de aspiración natural, turbo o sobrealimentados. Mayor control sobre
la formación de depósitos a alta temperatura y corrosión en cojinetes.
Obsoleta.
CD (1955)
Motores de aspiración natural, turbo o sobrealimentados que requieren un
mayor y efectivo control de los depósitos y el desgaste. Serie 3 clásicas.
Obsoleta.
CD-II(1955)
Motores diesel de dos tiempos que requieren un efectivo control del desgaste y
los depósitos (estos aceites cumplen todos los requerimientos del nivel CD).
Obsoleta.
CE (1983)
Motores turbo o sobrealimentados para servicio severo. Control sobre
consumo y espesamiento del aceite, depósitos y desgaste. Dirigida a
multigrados. Obsoleta.
CF-4(1990)
Motores turbo o sobrealimentados para servicio severo, especialmente en
carretera. Reemplaza al nivel CE con mejor control del consumo de aceite y
formación de depósitos en los pistones.
CF (1994)
Motores de aspiración natural, turbo o sobrealimentados, que pueden usar
gasoil con diferentes contenidos de azufre. Efectivo control de la formación de
depósitos en los pistones, desgaste y corrosión en cojinetes. Reemplaza al
nivel CD. No reemplaza al nivel CE.
CF-2(1994)
Motores diesel de dos tiempos que requieren un efectivo control del desgaste
de aros y cilindros y de la formación de depósitos. Reemplaza al nivel CD-II.
No necesariamente cumple los requerimientos de los niveles CF o CF-4.
CG-4(1994)
Motores diesel para servicio severo, tanto en carreteras (gasoil con bajo
contenido de azufre: 0,05% p.) como fuera de ellas (gasoil con contenido de
azufre máximo de 0,5% p.). Efectivo control de los depósitos de alta
temperatura, desgaste, corrosión, espuma, oxidación del aceite y acumulación
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de hollín. Diseñado para cumplir con las normas sobre emisiones de 1994.
También se puede emplear cuando se requieran aceites de nivel CD, CE y
algunos casos de CF-4. Se suele acompañar con CF-4 y normas Mercedes
Benz.
CH-4(1998)
Motores diesel para servicio severo, que emplean gasoil con alto o bajo
contenido de azufre, y que deben cumplir con estrictas normas de control de
emisiones (USA 1998). Ha mejorado el control de depósitos en modernos
pistones de dos piezas (excelente nivel dispersante), del desgaste y la
resistencia a la oxidación. Sobresaliente control del hollín que producen los
sistemas de inyección de alta presión y control electrónico.
C I-4
Comparada con CH-4, estos aceites brindan una mayor protección contra la
oxidación, herrumbre, reducción del desgaste y mejora la estabilidad de la
viscosidad debido a un mayor control del hollín formado durante el uso del
aceite, -mejorando así el consumo de aceite-. Comprende aceites utilizados en
motores Diesel de alta velocidad, que cumplen con los límites de emisiones
implementadas a partir del 2002 y uso de combustibles que contengan hasta
un 0,5% de azufre en peso. También para el uso extendido en motores con
EGR (Recirculación de gases de Blow By).
CI-4-
“Plus” 2004
Surgió como resultado de cierta insatisfacción por parte de fabricantes como
Caterpillar, Mack y Cummins en lo referente a requisitos de Control del
espesamiento provocado por el hollín y de la caída de la viscosidad debido al
alto esfuerzo mecánico sobre los aditivos mejoradores de viscosidad.
Clasificación ACEA:
ASOCIACION DE CONSTRUCTORES EUROPEOS DE AUTOMOVILES-, cuyos
miembros son todos los fabricantes de vehículos de Europa.
Los ensayos de ACEA reflejan los requerimientos del lubricante para mejorar:
- Protección contra el desgaste.
- Limpieza del motor.
- Resistencia a la oxidación.
- Resistencia al aumento de la viscosidad (debido al espesamiento por hollín).
Las normas ACEA también incluyen requerimientos muy estrictos acerca de:
- Estabilidad de Corte. (Resistencia del aceite ante altos esfuerzos mecánicos).
- Viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte.
- Compatibilidad con los Elastómeros
- Tendencia a la formación de Espuma.
Antecedentes: A1-A5 / B1-B5 / E1-E5
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CLASIFICACION PARA MOTORES NAFTEROS
ACEA Descripción
A 1 - 96/98 Baja viscosidad para economía de combustible.
A 2 - 96/98 Viscosidad normal.
A 3 - 96/98 Mayor estabilidad térmica y al corte mecánico.
A 4 - Reservado para uso futuro en motores a nafta de inyección directa.
A 5 - 02
Viscosimetricamente estable para el uso en motores de alta performance con
intervalos extendidos en motores a nafta. Baja fricción y baja viscosidad con
alta temperatura y alto esfuerzo de corte. Estos aceites pueden no ser aptos para
ser usados en algunos motores.
CLASIFICACION PARA MOTORES DIESEL
ACEA Descripción
B 1 - 96/98 Baja viscosidad para economía de combustible
B 2 - 96/98 Viscosidad normal.
B 3 - 96/98 Mayor estabilidad térmica y al corte mecánico.
B 4 - 98 Inyección directa.
B 5 - 02
Viscosimetricamente estable para el uso en motores diesel ligeros donde se
requiere un uso extendido del lubricante. Motores diesel diseñados para utilizar
aceites de baja fricción y baja viscosidad con alta temperatura y alto esfuerzo
de corte. Estos aceites pueden no ser aptos para ser usados en algunos motores.
VEHICULOS PESADOS
ACEA Descripción
E 1 - 96 Aceites para motores HEAVY DUTY.
E 2 - 96
Aceites para motores HEAVY DUTY, control mejorado del desgaste, pulido de
camisas, depósitos y barnices Versus E1 - 96. Menor consumo de aceite. Mayor
Kilometraje.
E 3 - 96
Aceites para motores HEAVY DUTY. Control mejorado del desgaste, pulido de
camisas, depósitos y barnices Versus E2 - 96. Menor consumo de aceite y mejor
manejo del hollín. Mayor kilometraje.
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Universidad Nacional de La Plata
Cátedra: Proyecto de motores
E 4 - 98
Aceites para los motores más desarrollados de Europa, con sistemas de
mantenimiento flexible y control de emisiones.
Potencial para economía de combustible y aun mayor duración.
E 5 - 99
Incorpora mayor cantidad de ensayos de motores americanos. Cumple con los
requerimientos de E 4 y todos los de API CH 4
ACEA 2004:
En la nueva edición de las normas ACEA desaparecen los aceites dirigidos específicamente-te
a los nafteros o diesel y se suman los requerimientos de ambos en ACEA A1 / B1 a A5 / B5,
desaparece el nivel 2 y se incorporan nuevas categorías de aceites para proteger a los sistemas
de tratamientos de gases de escape que incluyen a los mas nuevos catalizadores de 3 vías
(TWC) y a los filtros de partículas diesel (DPF). Estos son los ACEA C1 (SAPS); C2 (Baja
fricción) y C3 (Viscosidades normales”). Estos aceites están en una etapa de continuo
desarrollo por las petroleras y automotrices.
Así quedan definidas en la misma norma ACEA:
A1 / B1: Aceite para aplicaciones en motores nafteros y diesel de automóviles o vans
diseñados específicamente para lubricantes de baja viscosidad y baja fricción, con viscosidad
de Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte entre 2,6 y 3,5 mPas.s. Estos aceites pueden ser
inapropiados para ser usados en algunos motores.
A3 / B3: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso en motores
nafteros de alta perfomance y diesel de automóviles o vans, por extensos períodos entre
cambios en los casos en que esté indicado por el fabricante del motor, y/o para toda época del
año usando aceites de baja viscosidad; y/o para condiciones severas de operación tal como
son definidas por el fabricante del motor.
A3 / B4: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso en motores
nafteros de alta performance y diesel de inyección directa, pero también apropiados para las
aplicaciones que se definen bajo B3.
A5 / B5: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso por periodos
extendidos entre cambios en motores nafteros de alta performance y diesel de automóviles o
vans, diseñados específicamente para lubricantes de baja viscosidad y baja fricción con
viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte entre 2,6 y 3,5 mPas.s
Estos aceites pueden ser inapropiados para ser usados en algunos motores. C: Aceites
compatibles con los Catalizadores.
SAPS: (Sulphated Ash, Phosphorus, Sulphur) Cenizas Sulfatadas, Fosforo, Azufre.
DPF: (Diesel Particulate Filter) Filtros de Partículas para motores Diesel.
TWC: (Three way catalyst) Catalizador de Tres Vías.
HTHS: (High temperature / High shear rate viscosity) Viscosidad de Alta Temperatura y
Alta Tasa de Corte.
C1: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso como lubricante
compatible con los Catalizadores en motores nafteros y diesel equipados con DPF y TWC de
automóviles de alta performance y vans livianas, diseñados específicamente para lubricantes
con bajos SAPS, de baja viscosidad y baja fricción, con Viscosidad a Alta Temperatura y Alto
Esfuerzo de Corte mayor a 2,9 mPas.s. Estos aceites incrementarán la vida útil del DPF y del
TWC y conservarán la economía de combustible. Atención. Estos aceites tendrán los más
bajos SAPS y pueden ser inapropiados para ser usados en algunos motores.
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Cátedra: Proyecto de motores
C2: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso como lubricante
compatible con los Catalizadores en motores nafteros y diesel equipados con DPF y TWC de
automóviles de alta performance y vans livianas, diseñados específicamente para lubricantes
con bajos SAPS, de baja viscosidad y baja fricción, con Viscosidad a Alta Temperatura y Alto
Esfuerzo de Corte mayor a 2,9 mPas.s. Estos aceites incrementan la vida útil del DPF y del
TWC y conservarán la economía de combustible. Atención. Estos aceites pueden ser
inapropiados para ser usados en algunos motores.
C3: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso como lubricante
compatible con los Catalizadores en motores nafteros y diesel equipados con DPF y TWC de
automóviles de alta perfomance y vans livianas. Estos aceites incrementarán la vida útil del
DPF y del TWC. Atención.
E: Aceites para Motor Diesel de Servicio Pesado.
E2: Aceite para propósitos Generales en Motores Diesel Pesado de aspiración natural o turbo
cargados, con servicios de medio a severo y mayormente con intervalos normales entre
cambios.
E4: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE que provee excelente control de la
limpieza de los pistones, desgaste, manejo del hollín y estabilidad del lubricante. Este
recomendado para motores diesel de alta potencia que cumplen los requerimientos de
emisiones de Euro 1, Euro 2, Euro 3 y Euro 4; y trabajan bajo condiciones muy severas, por
Ej. Intervalos entre cambios extendidos significativamente, de acuerdo a las recomendaciones
del fabricante. Es apropiado para motores sin filtros de partículas y para algunos equipados
con EGR y algunos equipados con sistemas SCR para reducción del NOx.
E6: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE que provee excelente control de la
limpieza de los pistones, desgaste, manejo del hollín y estabilidad del lubricante. Está
recomendado para motores diesel de alta potencia que cumplen los requerimientos de
emisiones de Euro 1, Euro 2, Euro 3 y Euro 4; y trabajan bajo condiciones muy severas, por
Ej.: intervalos entre cambios extendidos significativamente, de acuerdo a las recomendaciones
del fabricante. Es apropiado para motores con EGR, con o sin filtros de partículas y para
motores equipados con sistemas SCR para reducción del NOx. La calidad E6 está fuertemente
recomendada para motores equipados con filtros de partículas y esta diseñada para ser usado
en combinación con combustible diesel de bajo azufre (máx. 50 ppm).
E7: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE que provee efectivo control de la
limpieza de los pistones, del pulido de las camisas y estabilidad del lubricante. Además
provee excelente control del desgaste y los depósitos del turbocargador, manejo del hollín y
estabilidad del lubricante. Está recomendado para motores diesel de alta potencia que
cumplen los requerimientos de emisiones de Euro 1, Euro 2, Euro 3 y Euro 4; y trabajan bajo
condiciones muy severas, por Ej.: intervalos entre cambios extendidos significativa-mente, de
acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Es apropiada para motores sin filtros de
partículas y para la mayoría de los motores con EGR y la mayoría de los motores equipados
con sistemas SCR para reducción del NOx.
https://www.kia.com/pe/util/news/como-funciona-sistema-lubricacion-
autos.html#:~:text=El%20sistema%20de%20lubricaci%C3%B3n%20del,la%20fricci%C3%B
3n%20entre%20las%20superficies.
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Sistema de refrigeración
El líquido de enfriamiento recircula desde el radiador hasta el motor. El líquido de
enfriamiento a baja temperatura llega a la bomba, donde es absorbido y bombeado al block
motor, que se encuentra con elevada temperatura.
El líquido de enfriamiento fluye hasta la tapa de cilindros, donde absorbe más calor. El
líquido caliente es devuelto al radiador por su entrada superior. El aire que pasa a través del
radiador, enfría el líquido para permitir que regrese al motor a baja temperatura.
Bomba del líquido de enfriamiento
La bomba del líquido de enfriamiento es centrífuga, y es accionada por banda o correa
desde la polea del cigüeñal. El líquido es jalado en el centro del impulsor y arrojado hacia
fuera desde las puntas del impulsor.
La bomba se diseña de manera que no use más potencia que la necesaria para circular el
líquido. Al aumentar las rpm del motor, éste produce más calor y se necesita más líquido de
enfriamiento.
El líquido de enfriamiento que sale desde las puntas del impulsor, pasa a través de un
caracol, el cual le da dirección y sentido de giro al líquido de enfriamiento.
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Flujo del líquido de enfriamiento
El líquido de enfriamiento circula a través del motor de dos formas distintas, en paralelo o
en serie.
En el sistema de flujo en paralelo, el líquido de enfriamiento fluye dentro del block motor
con presión, luego cruza la junta de la tapa de cilindros, alrededor de cada uno de los
cilindros.
En el sistema de flujo en serie, el líquido circula a través de todos los cilindros, luego llega a
la parte posterior del block motor, donde se encuentra con grandes aberturas para facilitar la
circulación del líquido de block - tapa y de tapa - block.
En las tapas de cilindros, la salida del líquido de enfriamiento se ubica en el lado más alto
de ésta, para no permitir la formación de colchones (cámaras) de aire. En los motores
longitudinales, la salida del líquido se encuentra en la parte delantera de la tapa de cilindros.
En los motores transversales, la salida se ubica sobre la parte posterior de la tapa de cilindros.
La formación de aire debe ser eliminada del sistema, para esto se utiliza en muchos modelo,
un depósito auxiliar.
Desviación
Se coloca un termostato en la salida del líquido para restringir el flujo de líquido hasta que
el motor llega a la temperatura de funcionamiento del termostato.
Una desviación que se ubica alrededor del termostato, permite que algo del líquido de
enfriamiento circule dentro del motor durante el calentamiento. La desviación del líquido de
enfriamiento es un conducto pequeño que va desde la tapa a la admisión de la bomba de
líquido de enfriamiento.
Esto sucede incluso cuando está abierto el termostato. Esta desviación puede ser interna o
externa.
Termostato
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El termostato es una válvula controlada por la temperatura, que se sitúa en el orificio de
salida del líquido de enfriamiento del motor. En algunos modelos de hoy en día, por razones
de seguridad, se utiliza el termostato en la entrada del líquido de enfriamiento.
Un censor de cápsula debe ser ubicado del lado del líquido con temperatura, de manera que
se hinche y abra la válvula. Al estar la válvula termostática en posición de mezcla, permite
que circule líquido al radiador y el resto continúe fluyendo a través de la desviación.
La restricción del termostato hace que se suba la presión del líquido de enfriamiento y la
velocidad del mismo aumenta, logrando disminuir la temperatura y presión.
El termostato se abre en su totalidad bajo condiciones de temperaturas extremas.
Sistema de enfriamiento externo
El radiador limita la cantidad máxima de enfriamiento del motor y es diseñado para obtener
la máxima transferencia de calor.
El aire de enfriamiento fluye a través del radiador y lo ayuda un ventilador o electro
ventilador.
Radiador
Los radiadores se fabricaban en cobre y latón para darle mayor resistencia a la corrosión.
Hoy en día se fabrican de aluminio y plástico.
El calor se transfiere desde el líquido de enfriamiento a las aletas del radiador, en una
relación de siete veces más alta que el calor del aire. La capacidad de transferencia del
radiador depende del ancho, el largo y el alto del mismo, teniendo en cuenta la cantidad de
aletas por centímetro cuadrado.
Los tubos del líquido de enfriamiento son rectos de flujo libre (huecos). A las aletas se les
da pequeñas inclinaciones para permitir que el aire roce sobre toda la superficie de la aleta.
Los colectores de los radiadores o tanques que cierran los extremos, son fabricados en latón o
plástico.
Los radiadores pueden ser de flujo vertical u horizontal.
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Figura 3.6.1.: Radiador de flujo horizontal
Figura 3.6.2.: Radiador de flujo vertical
Tapa a presión
En los tubos o bocas de llenado, el radiador tiene una tapa a presión con una válvula de
resorte, que cierra el respiradero del sistema. Esto hace que se acumule presión en el interior
de la tapa hasta llegar a este punto máximo de presión, de manera que la válvula libere la
presión, evitando que se dañe el sistema.
Los sistemas de enfriamiento se presurizan con el fin de elevar el punto de ebullición del
líquido de enfriamiento.
La temperatura o punto de ebullición, aumentará aproximadamente 1.5°C por cada libra que
se aumente de presión. A presión atmosférica normal, el líquido hervirá a aproximadamente
100°C. Con una tapa que aumente aproximadamente 15psi, el líquido hervirá a 125°C, por lo
tanto será mayor el punto de ebullición y la tolerancia de este punto, y por tanto, el punto de
funcionamiento.
Si existe demasiada presión dentro del sistema, se forzará normalmente al líquido a pasar a
través de un tubo de derrame. Este tubo lleva el exceso de presión a la parte baja del radiador,
y en otros casos, a un depósito auxiliar. Dicho depósito mantendrá en su interior el líquido
derramado con el motor en temperatura.
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Cuando se enfría el sistema, baja la presión formándose un vacío parcial; esto jala líquido
desde el depósito, de manera que el sistema se mantenga cargado. Se los llaman a estos,
sistemas de recuperación del líquido de enfriamiento.
Ventilador
La mayoría de los automóviles con motores transversales, accionan al ventilador por medio
de motores eléctricos. Algunos vehículos con motores longitudinales de último modelo,
utilizan también electro ventiladores. En los vehículos más antiguos con motores
longitudinales, los ventiladores se accionaban por bandas o correas desde el cigüeñal.
El ventilador se diseña de manera que mueva el suficiente aire en su velocidad más baja y
también a velocidades altas.
Existen ventiladores de plástico flexible o con hojas de acero flexible, de manera que el
volumen de aire que absorbe a velocidades bajas, aumente cuando acelere éste.
Figura 3.8.1.: Electro ventilador
Figura 3.8.2.: Ventilador
CALIDAD DEL AGUA
Todos los fabricantes de bombas de agua para automóviles, como así también los fabricantes
de los líquidos refrigerantes, recomiendan utilizar agua destilada o desmineralizada para el
sistema de enfriamiento del vehículo: pero ocurre que algunos usuarios al cambiar la bomba
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de agua o limpiar el radiador, con el fin de ahorrar dinero, utilizan cualquier tipo de agua,
menor concentración del liquido refrigerante, u otro de inferior calidad más económico, o lo
que es peor, no usan refrigerante
El tipo de agua es muy importante: los que usan agua de lluvia desconocen que ésta es de
carácter ácido (debido al arrastre de gases existentes en la atmósfera, según la zona
geográfica) por lo tanto puede causar corrosión ácida en la bomba y partes del circuito.-
Los que utilizan otro tipo de agua, distintas a las recomendadas, también desconocen que
suelen ser aguas con elevada dureza. -
La dureza del agua superficial o subterránea, depende de la formación geológica del suelo del
que proviene. Por calentamiento de éste tipo de agua, se producen incrustaciones que impiden
un correcto intercambio de calor, y depósitos blancos en el interior de la bomba de agua.-
Lo más grave es, que además de lo anterior, se puede producir el desgaste o rayado del carbón
del aro de frotamiento en el sello mecánico de la bomba de agua, debido a la presencia de
partículas abrasivas de óxidos, que se desprenden y están presentes en el líquido circulante, lo
que produce el pronto deterioro de la bomba debido a pérdidas por la empaquetadura. Algunas
muestras de los defectos o inconvenientes que son producidos por el mal uso del
agua y refrigerante en el sistema de enfriamiento, se dan en hojas apartes.-
Foto 1: Bomba que ha trabajado con un refrigerante orgánico correctamente formulado y
usado en la proporción exacta más un agua de buena calidad. No se observa ningún daño ni
síntoma de corrosión en las partes ferrosas y de aluminio.
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Foto 2: Igual que en el caso anterior, no se aprecian daños de corrosión en las partes
metálicas.- En este caso se usó un refrigerante de base inorgánica puesto de manifiesto por la
coloración oscura en el cuerpo de la bomba, que ha cumplido correctamente su misión
protectora.
Foto 3: Bomba donde se usó un refrigerante sin aditivos para la protección de metales no
ferrosos, lo que ha provocado fuerte corrosión blanca en el cuerpo de aluminio, con muy poco
o ningún daño de las partes ferrosas.
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Foto 4: En este caso se observa fuerte corrosión marrón-rojiza sobre las partes ferrosas y
depósito de oxido férrico en el cuerpo de aluminio. En esta ocasión, el usuario utilizó agua de
lluvia, sin refrigerante, seguramente todo el circuito de refrigeración esté totalmente
contaminado.-
Foto 5: Similar al caso N° 4, aquí se utilizó agua sola, o con una proporción muy baja de
refrigerante lo cual provocó corrosión y ataque químico sobre ambos metales (roja sobre el
eje y blanca sobre el aluminio).
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Foto 6: En este caso sólo se uso agua de mala calidad con muy pequeño o ningún contenido
de líquido refrigerante. Se aprecia que la solución utilizada no cuenta con los aditivos lo que
ha provocado principio de corrosión roja sobre las partes ferrosas, fuerte corrosión blanca y
sectores corroídos por cavitación en los bordes internos del cuerpo, que también produjo un
pequeño agujero en la parte izquierda.-

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  • 1. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Sistemas de Lubricación y Refrigeración en motores de combustión interna Comisión Nº4: da Ponte Alejandro Nº54355/1 Díaz Leonardo Nº53522/3 Di Maio Juan Pablo N° 53963/6 Suarez Juan Manuel Nº52878/6
  • 2. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Objetivos de la lubricación: La lubricación en el motor tiene como objetivo primordial impedir el agarrotamiento (es cuando dos cuerpos metálicos, cuyas moléculas tienen tendencia a soldarse, son frotados por lo que se calientan y se sueldan) y disminuir el trabajo perdido en rozamiento. Interponiendo entre los dos metales una película de lubricante, se reemplaza el rozamiento de los metales por el interno entre partículas de la película, cuyo valor es considerablemente menor. Las finalidades de la lubricación en los motores de combustión interna son: 1. Impedir el contacto directo entre partes acopladas en movimiento relativo 2. Refrigerar las partes lubricadas Por ejemplo en algunos sistemas se pueden encontrar boquillas de aceite que rocían aceite en las partes inferiores de los pistones lo que elimina calor de la cabeza de los mismos, operando así más fríos. 3. Ayudar al estancamiento del pistón El aceite ayuda a formar un sello a prueba de gas entre los anillos de pistón y las paredes del cilindro. El aceite reduce los escapes de gases al cárter en adición con lubricar el pistón y los aros Los factores más importantes que influyen en la lubricación, además de las características propias de los lubricantes, son: a) El grado de pulido que poseen las superficies en contacto b) La naturaleza y dureza de los materiales que componen las partes acopladas c) El huelgo existente en el acoplamiento El aceite además actúa como un agente de limpieza. Al circular, lava y limpia los cojinetes y otras partes del motor. El aceite recoge partículas de suciedad y de arenilla, llevándolas de regreso al cárter. Las partículas mas grandes se depositan en la parte inferior del cárter, las más pequeñas se quedan en el filtro de aceite cuando este es enviado nuevamente al motor. El exceso de lubricación puede causar excesiva suciedad en las bujías, para el caso de los motores de encendido por chispa, y generación de gran cantidad de humo por quemar aceite en todos los motores. Por el contrario una deficiencia de lubricante puede producir deformaciones, con estas el aumento de huelgos, y así el mal funcionamiento de motor. La manera en que se contamina el aceite La contaminación del aceite es producida tanto dentro como fuera del motor. Cuando se inflama la mezcla de combustible y aire en los cilindros, la alta presión producida por el proceso de combustión impulsa una cierta proporción de los gases más allá de los aros del pistón hacia el cárter. A estos gases se los llama gases soplados; aunque no contienen abrasivo, contienen en cambio vapor de agua indeseable, hollín y combustible no quemado. La combustión interna es causada también por diminutas partículas que normalmente producen desgaste de las partes móviles del motor. Estas partículas son abrasivas y es necesario separarlas del aceite, pues de lo contrario continuarán circulando y produciendo más desgaste. La fuente potencial principal de contaminantes abrasivos es exterior al motor y se encuentra en el aire que penetra a través del carburador. Se impide este tipo de contaminación mediante el filtro de aire.
  • 3. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Sistemas de lubricación Se denominan sistemas de lubricación a los distintos métodos de distribuir el aceite por las piezas del motor. Se distinguen los siguientes:  Lubricación por cuchara y salpicadura: La cabeza de la biela recoge, con una cuchara, el aceite, el cual es mantenido a un nivel adecuado en el cárter. El aceite recogido por la cuchara penetra por inercia en el cojinete de la biela, y una parte del mismo es lanzado contra las paredes internas del cárter y del cilindro. Desde las paredes, el aceite va por gravedad a lubricar los soportes del eje cigüeñal y de la distribución a través de adecuados canales. Este sistema esta abandonado por su poca eficiencia.  Lubricación forzada: En este sistema el aceite se pone en circulación por medio de una o más bombas y es dirigido, mediante canales y/o tuberías los puntos que deben de ser lubricados. El aceite que fluye de las partes ya lubricadas es recogido en el cárter, desde donde es puesto nuevamente en circulación por medio de la bomba. El aceite es lubricado por medio del aceite que sale del cojinete del pie de la biela, lazando alrededor por la fuerza centrifuga. Dependiendo de las condiciones de uso se distinguen dos tipos de sistemas:  Carter seco: Este sistema se emplea principalmente en motores de competición y aviación, son motores que cambian frecuentemente de posición y por este motivo el aceite no se encuentra siempre en un mismo sitio. En estos casos es necesario impedir que el aceite del cárter invada otras zonas, entonces e cárter tiene por único propósito recoger el aceite que pasa por gravedad a un tanque de derrame, o bien el sistema esta provisto de una bomba de recuperación (puedo o no estar acoplada a la bomba de circulación), la cual manda al tanque de derrame el aceite que va recogiendo del cárter. En la figura 1 se detalla un diagrama del sistema.
  • 4. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Fig.1: Consta de un depósito auxlilar (D), donde se encuenta el aceite que envía una bomba (B). Del depósito sale por acción de la bomba (N), que lo envía a presión total a todos lo órganos de los que rebosa y, que la bomba B vuelve a llevar a depósito (D).  Carter húmedo: En este sistema, los motores usan un cárter de aceite húmedo, conocido así por estar constantemente lleno de aceite. El mismo llega impulsado por la bomba a todos los elementos, por medio de unos conductos, excepto al pie de biela, que asegura su engrase por medio de un segmento, que tiene como misión raspar las paredes para que el aceite no pase a la parte superior del pistón y se queme con las explosiones. Completan el sistema un filtro de aceite, y un enfriador, montados por lo general a la descarga de la bomba de lubricación. El enfriador se usa tan solo cuando la capacidad del cárter y/o del tanque de derrame es insuficiente para el intercambio de calor. La presión se regula generalmente por medio de una válvula y de acuerdo con las indicaciones de un manómetro montado en el conducto.  Lubricación por dosificación: El aceite contenido en un deposito se introduce en el motor por medio de una bomba dosificador, para así poder lubricar todo el motor. Este es el caso de alguna motocicleta con cojinetes de bolas o de rodetes. Este aceite está destinado a ser quemado por completo.  Lubricación por medio de mezcla aceite combustible: El sistema se aplica en motores de 2 tiempos y de carburación, cuyo propio pistón se encarga de efectuar la compresión del fluido operante en el cárter. Únicamente en este casi se pone el aire carburado en contacto con el sistema biela-manivela y/o en condiciones de tener que lubricarlo.
  • 5. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Componentes del sistema: 1) Bombas de aceite Su misión es la de enviar el aceite a presión y el una cantidad determinada. Se sitúan en el interior del cárter y toman movimiento por el árbol de levas mediante un engranaje o cadena. Existen distintos tipos de bombas de aceite:  Bomba de engranajes Es capaz de suministrar una gran presión, incluso abajo régimen del motor. Esta formada por dos engranajes situados en el interior de la misma, toma movimiento una de ellas del árbol de levas y la otra gira impulsada por la otra. Lleva una tubería de entrada proveniente del cárter y una salida a presión dirigida al filtro de aceite. En la figura 2 se muestra un diagrama de la bomba Fig.2 Bomba de engranajes  Bomba de lóbulos También es un sistema de engranajes pero interno. Un piñón (rotor) con dientes, el cual recibe movimiento del árbol de levas, arrastra un anillo (rodete) de cinco dientes entrantes que gira en el mismo sentido que el piñón en el interior del cuerpo de la bomba, aspira el aceite, lo comprime y lo envía a una gran presión. La holgura que existe entre las partes no debe superar las tres décimas de milímetro. En la figura 3 se muestra un diagrama de este dispositivo
  • 6. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores fig.3 bomba de rotor  Bomba de paletas Tiene forma de cilindro, con dos orificios (uno de entrada y otro de salida). En su interior se encuentra una excéntrica que gira en la dirección contraria de la dirección del aceite, con dos paletas pegadas a las paredes del cilindro por medio de dos muelles (las paletas succionan por su parte trasera y empujan por la delantera).
  • 7. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Fig.4 Bomba de paletas Presiónde aceite La presión máxima del aceite se limita mediante una válvula de seguridad de presión. Normalmente la presión máxima esta limitada a la presión mas baja que puede entregar el suficiente aceite a todas las partes del motor. La presión necesaria a velocidades bajas del motor debe ser lo suficientemente pequeña para lubricar todas las partes del motor y debe ser controlada la presión máxima de manera que la bomba no Cavite a velocidades altas. La presión de aceite puede aumentar cuando la bomba tiene mayor capacidad que los puntos de “fugas”. Estas holgaduras se diseñan de manera que no superen la capacidad de suministrar aceite de la que tiene la bomba. La bomba gira lentamente cuando el motor esta regulando, de manera que la capacidad de la bomba es baja; si las fugas son mayores que la capacidad de la bomba, la presión del aceite será baja. Válvula de seguridad de presión Dicha válvula se localiza dentro de la bomba o fuera de esta. La mayoría utiliza un pistón o bola, provistos de un resorte. Cuando la presión de aceite llega a la presión establecida, forzará a la válvula contra el resorte calibrado, debido a que esta controla la presión máxima. Cualquier cambio en la tensión del resorte de la válvula de seguridad, modificara la presión del aceite. En los motores con válvulas interiores, el aceite liberado de la válvula fluye hasta un orificio de entrada, o en algunos casos, drena nuevamente al Carter motor, impidiendo que la bomba exceda la presión del motor y se produzca la cavitación en el motor.
  • 8. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores 2) Filtro de aceite Hay tres estilos básicos de filtros de aceite: profundo, superficial u de doble medio (o combinado). El filtro profundo, que se encuentra comúnmente en sistemas de derivación, era el tipo primario de filtro en uso hasta mediados de 195011. Este filtro consiste en un recipiente lleno con fibras de algodón, madera desmenuzada y otros materiales capaces de atrapar las partículas finas de suciedad y absorber depósitos de lodo. El filtro superficial, utilizado en los sistemas de circulación completa, atrapa suciedad y otros contaminantes ofreciendo baja restricción a la circulación del aceite. Debido a que no es necesario absorber lodo, este tipo de filtro está diseñado para detener las partículas abrasivas cuando el aceite incide sobre la superficie del elemento de filtro. El filtro de tipo superficial está hecho con un papel resistente impregnado con resina alojado dentro de un recipiente. El papel es de naturaleza porosa, permitiendo que el aceite circule a través del mismo, separando simultáneamente las partículas microscópicas de suciedad. Aunque la mayoría de los contaminantes quedan detenidos en la superficie, un poco de suciedad queda atrapado dentro de las capas del papel mismo. Además, el papel está plegado para proveer una considerable área superficial de filtración dentro de un recipiente. Debido a que estos filtros ofrecen alta eficiencia de filtrado, la mayoría de los filtros para aceites de vehículos automotores actuales pertenecen a este tipo (superficial con papel plegado). El filtro de doble medio o combinado se utiliza también en sistemas de aceite lubricante de circulación completa. Combina dos elementos filtrantes. En general, uno de los elementos está diseñado para separar las partículas contaminantes gruesas, mientras que el segundo atrapa las partículas finas. La mayoría de los filtros de doble medio no tienen la alta eficacia para separar contaminantes abrasivos perjudiciales que posee un filtro que emplea un papel plegado de calidad. La válvula de alivio. Por definición, un sistema de circulación completa requiere que la totalidad del aceite pase a través del filtro durante su trayecto hacia los cojinetes. Si el filtro se tapona, se debe proveer algún medio para derivar el flujo de aceite a fin de asegurar que los cojinetes no quedarán desprovistos de lubricación. Siempre es mejor la presencia de aceite no filtrado en los cojinetes, que la ausencia total de aceite. Para esa finalidad se emplea una válvula de alivio (o de derivación. Bajo condiciones normales la válvula permanece cerrada. Cuando la restricción a la circulación a través del papel supera un nivel predeterminado, el resorte de la válvula de alivio es comprimido, permitiendo que el aceite derive al elemento de filtro. Válvula antidrenaje. 1 Durante muchos años se utilizaron aceites depetróleo no fortificados en el sistema de aceite lubricante. Debido a los gases sopladosmencionados anteriormente, se formaba rápidamente lodo en estos aceites.
  • 9. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Si el filtro de aceite está montado en una posición invertida u horizontal, el aceite se drenará nuevamente hacia el cárter cuando se detiene el motor, a menos que se impida que drene. Cuando se vuelve a poner en marca el motor, el aceite debe llenar al filtro antes que la válvula reguladora puede suministrar presión plena. Durante este tiempo (comúnmente 5 a 6 segundos), los cojinetes no quedan apropiadamente lubricados y se pueden producir daños. La válvula antidrenaje evita que suceda esto al impedir que el aceite se drene del filtro. Para impedir el retrodrenaje, la válvula debe sellar en dos lugares; en la junta de goma donde toma contacto con la placa de montaje y entre la placa de montaje y el asiento de la válvula de alivio. Refrigeración del aceite Debido a las altas temperatura el aceite pierde su viscosidad (se vuelve mas líquida) y baja su poder de lubricación. Se emplean dos tipos de refrigeración: 1. Refrigeración por cárter 2. Refrigeración por radiador: El aceite pasa por un radiador controlado por una válvula térmica, la cual cuando el aceite esta demasiado caliente deja pasar agua que procede del radiador del sistema de refrigeración de agua(mientras esta frío el aceite no deja pasar agua). Fig.5 Características de los lubricantes respecto a su empleo en el motor Viscosidad Esta característica se considera comúnmente como indicie significativo para distinguir los diversos tipos de lubricante. La viscosidad se mide por medio de unos aparatos adecuados que se llaman viscosímetros. La medición consiste en medir el tiempo que tarda en fluir cierta cantidad de lubricante a través de un determinado orificio de salida, o bien establecer la relación entre el tiempo que tarda en fluir la misma cantidad de lubricante examen y la de un liquido patrón. La viscosidad de los lubricantes disminuye rápidamente al aumentar la temperatura, por lo tanto un lubricante resulta de mejor calidad en tanto menor sea su variación térmica. En consecuencia, para valorar correctamente el comportamiento de un lubricante es necesario conocer la ley de variación de su viscosidad al cambiar la temperatura. (Para esto se tienen gráficos y tablas tabuladas). La característica que señala la variación de viscosidad con la temperatura es el índice de viscosidad el cual da una idea de la resistencia de un aceite para
  • 10. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores variar su viscosidad con cambios notables de temperatura. Un índice bajo significa que el aceite tiene una viscosidad relativamente alta abaja temperatura y una viscosidad baja a alta temperatura. Para motores convencionales se busca que este índice sea elevado. Pero los motores que deben funcionar en climas muy variados necesitan aceites con que correspondan con las temperaturas de funcionamiento, para lo cual se le agregan aditivos para evitar la variación de viscosidad. Reducción de la fricción El espesor o viscosidad del aceite es un factor importante para disminuir la fricción. Un aceite más delgado (menos viscosidad) crea menos arrastre. Los aditivos para extremas presiones como el zinc o el fósforo, ayudan a proteger la superficie metálica del contacto directo. Este contacto puede ocurrir si es expulsado el lubricante de las superficies en movimiento. Disminución del desgaste Debido a que cuando el vehículo no está en funcionamiento, el aceite escurre de los componentes, la mayor parte del desgaste ocurre en el arranque del motor. Para disminuir este desgaste, el aceite debe permanecer en las piezas, y además debe fluir rápidamente a bajas temperaturas. Los aditivos de extrema presión, permiten disminuir al máximo el desgaste en esos puntos y resistir de ser desalojados. Mantener la viscosidad Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura. Los lubricantes que resisten la tendencia natural a espesarse cuando están fríos y a adelgazar cuando están calientes, tienen un alto índice de viscosidad. Los motores que funcionan en climas muy variados necesitan aceites que correspondan con las temperaturas ambientales. Para conservar la viscosidad a los aceites multigrados, se les agregan polímeros químicos, los cuales son sensibles a la temperatura y modifican su fórmula molecular a altas y bajas temperaturas Estabilidad antioxidante Cuando el aire y el lubricante entran en contacto uno con otro, el oxígeno se combina con el aceite, esto se conoce como oxidación. El aceite caliente al reaccionar con el oxígeno, hace que se deteriore. Al oxidarse el aceite, se espesa y se forman ácidos. Los aditivos antioxidantes ayudan a reducir la velocidad de oxidación y aumentar la durabilidad del aceite. Propiedades de los detergentes dispersantes Los detergentes dispersantes contribuyen a mantener en suspensión las partículas de suciedad. La función de estos aditivos no es limpiar los motores, sino de evitar que se ensucien. Las funciones de estos aditivos son: • Mantener dispersas las partículas para que no se depositen en el motor, pudiendo ser eliminadas con facilidad. • Neutralizar la acción ácida de algunos productos. • Solubilizar algunos productos absorbidos por los detergentes. Aditivos anti espuma La adición de estos aditivos se debe a dos efectos principales que la espuma pueda ocasionar:
  • 11. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores • Formación de tapones de aire en bomba y circuito de lubricación, lo que dificulta la llegada del aceite a la piezas del motor. • Sobre la superficie del aceite puede favorecer las pérdidas por el respiradero del motor (venteo). Estos aditivos actúan disminuyendo la tendencia a la formación de espuma y evitando la estabilidad de esta. Aditivos depresores del punto de escurrimiento Para evitar que los aceites dejen de fluir en condiciones de temperaturas extremas (bajas o altas) se utilizan estos aditivos. Permiten que el aceite fluya en el arranque en frío y contrarrestan los inconvenientes de escurrimiento a elevadas temperaturas. Aire en el aceite El aire que se encuentra en el cárter, se mueve cuando el vehículo frena o da vuelta con rapidez. Se utilizan en el interior de los cárter deflectores o láminas para mantener la entrada de la bomba con aceite en todo momento. El giro del cigüeñal puede provocar un efecto de ventilador, el cual causará que el aceite sea batido con el aire y forme espuma. Algunos motores utilizan un deflector o bandeja de fricción para detener el problema de batido en el aceite. Estas bandejas pueden ocasionar una reducción de potencia a velocidades altas del cigüeñal. Clasificaciónde los aceites para motor En el momento de seleccionar un lubricante para motor hay tres clasificaciones fundamentales a tener en cuenta: por viscosidad - SAE -, y por servicio - API y ACEA -. Clasificación SAE: Los aceites para motor están agrupados en grados de viscosidad de acuerdo con la clasificación establecida por la SAE (Society of Automotive Engineers). Esta clasificación permite establecer con claridad y sencillez la viscosidad de los aceites, representando cada número SAE un rango de viscosidad expresada en cSt (centi-Stokes) y medida a 100oC, y también a bajas temperaturas (por debajo de 0oC) para los grados W (winter). En esta clasificación no interviene ninguna consideración de calidad, composición química o aditivación, sino que se basa exclusivamente en la viscosidad. En la tabla 1 se muestran clasificación SAE
  • 12. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Tabla 1 CLASIFICACION DE VISCOSIDADES EN ACEITES PARA MOTOR SAE J 300 DIC. 99 GRADO VISCOSIDAD SAE ºC C.C.S. VISCOSIDAD cP Max. ºC BOMBEO VISCOSIDAD cP Max. VISCOSIDAD DINAMICA cSt a 100 ºC HT/HS AT/AC VISC. cP a 150 ºC VISCOSIDAD A BAJA TEMPERATURA 0W 5W 10W 15W 20W 25W 6200 a -35 6600 a -30 7000 a -25 7000 a -20 9500 a -15 13000 a -10 60000 a -40 60000 a -35 60000 a -30 60000 a -25 60000 a -20 60000 a -15 3.8 -- 3.8 -- 4.1 -- 5.6 -- 5.6 -- 9.3 -- -- -- -- -- -- -- VISCOSIDAD A ALTA TEMPERATURA 20 30 40 40 50 60 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 5.6 a 9.3 9.3 a 12.5 12.5 a 16.3 12.5 a 16.3 16.3 a 21.9 21.9 a 16.1 2.6 2.9 2.9* 3.7** 3.7 3.7 Ref.: (*) Para los grados 0W-40,5W-40 y 10W-40 (**)Para los grados 15W-40,20W-40,25W-40 y 40 Clasificación API: El API (American Petroleum Institute) Cada motor tiene, de acuerdo con su diseño y condiciones de operación, necesidades específicas que el lubricante debe satisfacer. Se puede entonces clasificar a los aceites según su capacidad para desempeñarse frente a determinadas exigencias. API ha desarrollado un sistema para seleccionar y recomendar aceites para motor basado en las condiciones de servicio. Cada clase de servicio es designada por dos letras. Como primera letra se emplea la “S” para identificar a los aceites recomendados para motores nafteros, para autos de pasaje-ros y camiones livianos “Service” y la letra “C” para vehículos comerciales, agrícolas, de la construcción y todo terreno que operan con combustible diesel “Comercial”. En ambos casos la segunda letra indica la exigencia en servicio, comenzando por la “A” para el menos exigido, y continuando en orden alfabético a medida que aumenta la exigencia. (Ensayos de performance han sido diseñados para simular áreas y condiciones críticas de lubricación en el motor). La clasificación API es una clasificación abierta. Esto significa que se van definiendo nuevos niveles de desempeño a medida que se requieren mejores lubricantes para los nuevos diseños de motores. En general, cuando se define un nuevo nivel el API designa como obsoletos algunos de los anteriores. Los niveles definidos por la clasificación API se muestran en las tablas siguientes. CLASIFICACION API PARA MOTORES NAFTEROS NIVEL API CARACTERÍSTICAS SA Aceite sin aditivos, utilizados antes de la década del ´30. Obsoleta. SB (1930) Mínima protección antioxidante, anticorrosiva y anti desgaste. Obsoleta SC (1964) Incorpora el control de depósitos a baja y alta temperatura. Obsoleta. SD (1968) Mayor protección que el nivel anterior respecto de la formación de depósitos, desgaste y corrosión. Obsoleta.
  • 13. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores SE (1972) Mayor protección contra la oxidación del aceite, depósitos de alta temperatura, Herrumbre y corrosión. Obsoleta. SF (1980) Mayor estabilidad a la oxidación y características anti desgaste. Obsoleta. SG (1989) Mejor control de la formación de depósitos, oxidación del aceite y desgaste. Obsoleta. SH (1993) Mejor protección respecto del nivel SG, fundamentalmente en el control de depósitos, oxidación del aceite, desgaste y corrosión. Estos aceites han sido aprobados siguiendo el “Código de Práctica” del CMA (Chemical Manufacturers Association). SJ (1996) Mejor control de la formación de depósitos, mejor fluidez a bajas temperaturas, mayor protección del motor a alto número de vueltas, menor consumo de combustible. SL (2001) Definida este año para ser mandataria en el 2002.Desarrollada para aceites con economía de combustibles, provee superior resistencia antioxidante a las altas temperaturas y al desgaste. Suple algunas falencias de SJ indicadas por fabricantes europeos (ACEA A2 y A3). SM 2004 API SM fue adoptado para definir a los aceites destinados a los más modernos motores nafteros y también a los de generaciones anteriores, en aplicaciones típicas de automóviles para pasajeros. Vehículos deportivos de todo terreno- SUV, vans y camionetas, operando bajo las recomendaciones de mantenimiento de los fabricantes. API SM es superior a API SL en aspectos tales como: Economía de Combustible, Bombeabilidad del aceite usado, Control del espesamiento debido a la Oxidación y la Nitración y los depósitos a alta temperatura, y en especial en cuanto al consumo de aceite y protección de los Sistemas de Control de emisiones.
  • 14. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores CLASIFICACION API PARA MOTORES DIESEL NIVEL API CARACTERÍSTICAS CA (1940) Motores de aspiración natural. Protección mínima contra la corrosión, desgaste y depósitos. Obsoleta. CB (1949) Motores de aspiración natural. Mejor control sobre los depósitos y el desgaste. Obsoleta. CC (1961) Motores de aspiración natural, turbo o sobrealimentados. Mayor control sobre la formación de depósitos a alta temperatura y corrosión en cojinetes. Obsoleta. CD (1955) Motores de aspiración natural, turbo o sobrealimentados que requieren un mayor y efectivo control de los depósitos y el desgaste. Serie 3 clásicas. Obsoleta. CD-II(1955) Motores diesel de dos tiempos que requieren un efectivo control del desgaste y los depósitos (estos aceites cumplen todos los requerimientos del nivel CD). Obsoleta. CE (1983) Motores turbo o sobrealimentados para servicio severo. Control sobre consumo y espesamiento del aceite, depósitos y desgaste. Dirigida a multigrados. Obsoleta. CF-4(1990) Motores turbo o sobrealimentados para servicio severo, especialmente en carretera. Reemplaza al nivel CE con mejor control del consumo de aceite y formación de depósitos en los pistones. CF (1994) Motores de aspiración natural, turbo o sobrealimentados, que pueden usar gasoil con diferentes contenidos de azufre. Efectivo control de la formación de depósitos en los pistones, desgaste y corrosión en cojinetes. Reemplaza al nivel CD. No reemplaza al nivel CE. CF-2(1994) Motores diesel de dos tiempos que requieren un efectivo control del desgaste de aros y cilindros y de la formación de depósitos. Reemplaza al nivel CD-II. No necesariamente cumple los requerimientos de los niveles CF o CF-4. CG-4(1994) Motores diesel para servicio severo, tanto en carreteras (gasoil con bajo contenido de azufre: 0,05% p.) como fuera de ellas (gasoil con contenido de azufre máximo de 0,5% p.). Efectivo control de los depósitos de alta temperatura, desgaste, corrosión, espuma, oxidación del aceite y acumulación
  • 15. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores de hollín. Diseñado para cumplir con las normas sobre emisiones de 1994. También se puede emplear cuando se requieran aceites de nivel CD, CE y algunos casos de CF-4. Se suele acompañar con CF-4 y normas Mercedes Benz. CH-4(1998) Motores diesel para servicio severo, que emplean gasoil con alto o bajo contenido de azufre, y que deben cumplir con estrictas normas de control de emisiones (USA 1998). Ha mejorado el control de depósitos en modernos pistones de dos piezas (excelente nivel dispersante), del desgaste y la resistencia a la oxidación. Sobresaliente control del hollín que producen los sistemas de inyección de alta presión y control electrónico. C I-4 Comparada con CH-4, estos aceites brindan una mayor protección contra la oxidación, herrumbre, reducción del desgaste y mejora la estabilidad de la viscosidad debido a un mayor control del hollín formado durante el uso del aceite, -mejorando así el consumo de aceite-. Comprende aceites utilizados en motores Diesel de alta velocidad, que cumplen con los límites de emisiones implementadas a partir del 2002 y uso de combustibles que contengan hasta un 0,5% de azufre en peso. También para el uso extendido en motores con EGR (Recirculación de gases de Blow By). CI-4- “Plus” 2004 Surgió como resultado de cierta insatisfacción por parte de fabricantes como Caterpillar, Mack y Cummins en lo referente a requisitos de Control del espesamiento provocado por el hollín y de la caída de la viscosidad debido al alto esfuerzo mecánico sobre los aditivos mejoradores de viscosidad. Clasificación ACEA: ASOCIACION DE CONSTRUCTORES EUROPEOS DE AUTOMOVILES-, cuyos miembros son todos los fabricantes de vehículos de Europa. Los ensayos de ACEA reflejan los requerimientos del lubricante para mejorar: - Protección contra el desgaste. - Limpieza del motor. - Resistencia a la oxidación. - Resistencia al aumento de la viscosidad (debido al espesamiento por hollín). Las normas ACEA también incluyen requerimientos muy estrictos acerca de: - Estabilidad de Corte. (Resistencia del aceite ante altos esfuerzos mecánicos). - Viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte. - Compatibilidad con los Elastómeros - Tendencia a la formación de Espuma. Antecedentes: A1-A5 / B1-B5 / E1-E5
  • 16. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores CLASIFICACION PARA MOTORES NAFTEROS ACEA Descripción A 1 - 96/98 Baja viscosidad para economía de combustible. A 2 - 96/98 Viscosidad normal. A 3 - 96/98 Mayor estabilidad térmica y al corte mecánico. A 4 - Reservado para uso futuro en motores a nafta de inyección directa. A 5 - 02 Viscosimetricamente estable para el uso en motores de alta performance con intervalos extendidos en motores a nafta. Baja fricción y baja viscosidad con alta temperatura y alto esfuerzo de corte. Estos aceites pueden no ser aptos para ser usados en algunos motores. CLASIFICACION PARA MOTORES DIESEL ACEA Descripción B 1 - 96/98 Baja viscosidad para economía de combustible B 2 - 96/98 Viscosidad normal. B 3 - 96/98 Mayor estabilidad térmica y al corte mecánico. B 4 - 98 Inyección directa. B 5 - 02 Viscosimetricamente estable para el uso en motores diesel ligeros donde se requiere un uso extendido del lubricante. Motores diesel diseñados para utilizar aceites de baja fricción y baja viscosidad con alta temperatura y alto esfuerzo de corte. Estos aceites pueden no ser aptos para ser usados en algunos motores. VEHICULOS PESADOS ACEA Descripción E 1 - 96 Aceites para motores HEAVY DUTY. E 2 - 96 Aceites para motores HEAVY DUTY, control mejorado del desgaste, pulido de camisas, depósitos y barnices Versus E1 - 96. Menor consumo de aceite. Mayor Kilometraje. E 3 - 96 Aceites para motores HEAVY DUTY. Control mejorado del desgaste, pulido de camisas, depósitos y barnices Versus E2 - 96. Menor consumo de aceite y mejor manejo del hollín. Mayor kilometraje.
  • 17. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores E 4 - 98 Aceites para los motores más desarrollados de Europa, con sistemas de mantenimiento flexible y control de emisiones. Potencial para economía de combustible y aun mayor duración. E 5 - 99 Incorpora mayor cantidad de ensayos de motores americanos. Cumple con los requerimientos de E 4 y todos los de API CH 4 ACEA 2004: En la nueva edición de las normas ACEA desaparecen los aceites dirigidos específicamente-te a los nafteros o diesel y se suman los requerimientos de ambos en ACEA A1 / B1 a A5 / B5, desaparece el nivel 2 y se incorporan nuevas categorías de aceites para proteger a los sistemas de tratamientos de gases de escape que incluyen a los mas nuevos catalizadores de 3 vías (TWC) y a los filtros de partículas diesel (DPF). Estos son los ACEA C1 (SAPS); C2 (Baja fricción) y C3 (Viscosidades normales”). Estos aceites están en una etapa de continuo desarrollo por las petroleras y automotrices. Así quedan definidas en la misma norma ACEA: A1 / B1: Aceite para aplicaciones en motores nafteros y diesel de automóviles o vans diseñados específicamente para lubricantes de baja viscosidad y baja fricción, con viscosidad de Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte entre 2,6 y 3,5 mPas.s. Estos aceites pueden ser inapropiados para ser usados en algunos motores. A3 / B3: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso en motores nafteros de alta perfomance y diesel de automóviles o vans, por extensos períodos entre cambios en los casos en que esté indicado por el fabricante del motor, y/o para toda época del año usando aceites de baja viscosidad; y/o para condiciones severas de operación tal como son definidas por el fabricante del motor. A3 / B4: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso en motores nafteros de alta performance y diesel de inyección directa, pero también apropiados para las aplicaciones que se definen bajo B3. A5 / B5: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso por periodos extendidos entre cambios en motores nafteros de alta performance y diesel de automóviles o vans, diseñados específicamente para lubricantes de baja viscosidad y baja fricción con viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte entre 2,6 y 3,5 mPas.s Estos aceites pueden ser inapropiados para ser usados en algunos motores. C: Aceites compatibles con los Catalizadores. SAPS: (Sulphated Ash, Phosphorus, Sulphur) Cenizas Sulfatadas, Fosforo, Azufre. DPF: (Diesel Particulate Filter) Filtros de Partículas para motores Diesel. TWC: (Three way catalyst) Catalizador de Tres Vías. HTHS: (High temperature / High shear rate viscosity) Viscosidad de Alta Temperatura y Alta Tasa de Corte. C1: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso como lubricante compatible con los Catalizadores en motores nafteros y diesel equipados con DPF y TWC de automóviles de alta performance y vans livianas, diseñados específicamente para lubricantes con bajos SAPS, de baja viscosidad y baja fricción, con Viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte mayor a 2,9 mPas.s. Estos aceites incrementarán la vida útil del DPF y del TWC y conservarán la economía de combustible. Atención. Estos aceites tendrán los más bajos SAPS y pueden ser inapropiados para ser usados en algunos motores.
  • 18. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores C2: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso como lubricante compatible con los Catalizadores en motores nafteros y diesel equipados con DPF y TWC de automóviles de alta performance y vans livianas, diseñados específicamente para lubricantes con bajos SAPS, de baja viscosidad y baja fricción, con Viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo de Corte mayor a 2,9 mPas.s. Estos aceites incrementan la vida útil del DPF y del TWC y conservarán la economía de combustible. Atención. Estos aceites pueden ser inapropiados para ser usados en algunos motores. C3: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE, dirigido al uso como lubricante compatible con los Catalizadores en motores nafteros y diesel equipados con DPF y TWC de automóviles de alta perfomance y vans livianas. Estos aceites incrementarán la vida útil del DPF y del TWC. Atención. E: Aceites para Motor Diesel de Servicio Pesado. E2: Aceite para propósitos Generales en Motores Diesel Pesado de aspiración natural o turbo cargados, con servicios de medio a severo y mayormente con intervalos normales entre cambios. E4: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE que provee excelente control de la limpieza de los pistones, desgaste, manejo del hollín y estabilidad del lubricante. Este recomendado para motores diesel de alta potencia que cumplen los requerimientos de emisiones de Euro 1, Euro 2, Euro 3 y Euro 4; y trabajan bajo condiciones muy severas, por Ej. Intervalos entre cambios extendidos significativamente, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Es apropiado para motores sin filtros de partículas y para algunos equipados con EGR y algunos equipados con sistemas SCR para reducción del NOx. E6: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE que provee excelente control de la limpieza de los pistones, desgaste, manejo del hollín y estabilidad del lubricante. Está recomendado para motores diesel de alta potencia que cumplen los requerimientos de emisiones de Euro 1, Euro 2, Euro 3 y Euro 4; y trabajan bajo condiciones muy severas, por Ej.: intervalos entre cambios extendidos significativamente, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Es apropiado para motores con EGR, con o sin filtros de partículas y para motores equipados con sistemas SCR para reducción del NOx. La calidad E6 está fuertemente recomendada para motores equipados con filtros de partículas y esta diseñada para ser usado en combinación con combustible diesel de bajo azufre (máx. 50 ppm). E7: Aceite muy estable, para permanecer en el Grado SAE que provee efectivo control de la limpieza de los pistones, del pulido de las camisas y estabilidad del lubricante. Además provee excelente control del desgaste y los depósitos del turbocargador, manejo del hollín y estabilidad del lubricante. Está recomendado para motores diesel de alta potencia que cumplen los requerimientos de emisiones de Euro 1, Euro 2, Euro 3 y Euro 4; y trabajan bajo condiciones muy severas, por Ej.: intervalos entre cambios extendidos significativa-mente, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Es apropiada para motores sin filtros de partículas y para la mayoría de los motores con EGR y la mayoría de los motores equipados con sistemas SCR para reducción del NOx. https://www.kia.com/pe/util/news/como-funciona-sistema-lubricacion- autos.html#:~:text=El%20sistema%20de%20lubricaci%C3%B3n%20del,la%20fricci%C3%B 3n%20entre%20las%20superficies.
  • 19. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Sistema de refrigeración El líquido de enfriamiento recircula desde el radiador hasta el motor. El líquido de enfriamiento a baja temperatura llega a la bomba, donde es absorbido y bombeado al block motor, que se encuentra con elevada temperatura. El líquido de enfriamiento fluye hasta la tapa de cilindros, donde absorbe más calor. El líquido caliente es devuelto al radiador por su entrada superior. El aire que pasa a través del radiador, enfría el líquido para permitir que regrese al motor a baja temperatura. Bomba del líquido de enfriamiento La bomba del líquido de enfriamiento es centrífuga, y es accionada por banda o correa desde la polea del cigüeñal. El líquido es jalado en el centro del impulsor y arrojado hacia fuera desde las puntas del impulsor. La bomba se diseña de manera que no use más potencia que la necesaria para circular el líquido. Al aumentar las rpm del motor, éste produce más calor y se necesita más líquido de enfriamiento. El líquido de enfriamiento que sale desde las puntas del impulsor, pasa a través de un caracol, el cual le da dirección y sentido de giro al líquido de enfriamiento.
  • 20. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Flujo del líquido de enfriamiento El líquido de enfriamiento circula a través del motor de dos formas distintas, en paralelo o en serie. En el sistema de flujo en paralelo, el líquido de enfriamiento fluye dentro del block motor con presión, luego cruza la junta de la tapa de cilindros, alrededor de cada uno de los cilindros. En el sistema de flujo en serie, el líquido circula a través de todos los cilindros, luego llega a la parte posterior del block motor, donde se encuentra con grandes aberturas para facilitar la circulación del líquido de block - tapa y de tapa - block. En las tapas de cilindros, la salida del líquido de enfriamiento se ubica en el lado más alto de ésta, para no permitir la formación de colchones (cámaras) de aire. En los motores longitudinales, la salida del líquido se encuentra en la parte delantera de la tapa de cilindros. En los motores transversales, la salida se ubica sobre la parte posterior de la tapa de cilindros. La formación de aire debe ser eliminada del sistema, para esto se utiliza en muchos modelo, un depósito auxiliar. Desviación Se coloca un termostato en la salida del líquido para restringir el flujo de líquido hasta que el motor llega a la temperatura de funcionamiento del termostato. Una desviación que se ubica alrededor del termostato, permite que algo del líquido de enfriamiento circule dentro del motor durante el calentamiento. La desviación del líquido de enfriamiento es un conducto pequeño que va desde la tapa a la admisión de la bomba de líquido de enfriamiento. Esto sucede incluso cuando está abierto el termostato. Esta desviación puede ser interna o externa. Termostato
  • 21. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores El termostato es una válvula controlada por la temperatura, que se sitúa en el orificio de salida del líquido de enfriamiento del motor. En algunos modelos de hoy en día, por razones de seguridad, se utiliza el termostato en la entrada del líquido de enfriamiento. Un censor de cápsula debe ser ubicado del lado del líquido con temperatura, de manera que se hinche y abra la válvula. Al estar la válvula termostática en posición de mezcla, permite que circule líquido al radiador y el resto continúe fluyendo a través de la desviación. La restricción del termostato hace que se suba la presión del líquido de enfriamiento y la velocidad del mismo aumenta, logrando disminuir la temperatura y presión. El termostato se abre en su totalidad bajo condiciones de temperaturas extremas. Sistema de enfriamiento externo El radiador limita la cantidad máxima de enfriamiento del motor y es diseñado para obtener la máxima transferencia de calor. El aire de enfriamiento fluye a través del radiador y lo ayuda un ventilador o electro ventilador. Radiador Los radiadores se fabricaban en cobre y latón para darle mayor resistencia a la corrosión. Hoy en día se fabrican de aluminio y plástico. El calor se transfiere desde el líquido de enfriamiento a las aletas del radiador, en una relación de siete veces más alta que el calor del aire. La capacidad de transferencia del radiador depende del ancho, el largo y el alto del mismo, teniendo en cuenta la cantidad de aletas por centímetro cuadrado. Los tubos del líquido de enfriamiento son rectos de flujo libre (huecos). A las aletas se les da pequeñas inclinaciones para permitir que el aire roce sobre toda la superficie de la aleta. Los colectores de los radiadores o tanques que cierran los extremos, son fabricados en latón o plástico. Los radiadores pueden ser de flujo vertical u horizontal.
  • 22. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Figura 3.6.1.: Radiador de flujo horizontal Figura 3.6.2.: Radiador de flujo vertical Tapa a presión En los tubos o bocas de llenado, el radiador tiene una tapa a presión con una válvula de resorte, que cierra el respiradero del sistema. Esto hace que se acumule presión en el interior de la tapa hasta llegar a este punto máximo de presión, de manera que la válvula libere la presión, evitando que se dañe el sistema. Los sistemas de enfriamiento se presurizan con el fin de elevar el punto de ebullición del líquido de enfriamiento. La temperatura o punto de ebullición, aumentará aproximadamente 1.5°C por cada libra que se aumente de presión. A presión atmosférica normal, el líquido hervirá a aproximadamente 100°C. Con una tapa que aumente aproximadamente 15psi, el líquido hervirá a 125°C, por lo tanto será mayor el punto de ebullición y la tolerancia de este punto, y por tanto, el punto de funcionamiento. Si existe demasiada presión dentro del sistema, se forzará normalmente al líquido a pasar a través de un tubo de derrame. Este tubo lleva el exceso de presión a la parte baja del radiador, y en otros casos, a un depósito auxiliar. Dicho depósito mantendrá en su interior el líquido derramado con el motor en temperatura.
  • 23. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Cuando se enfría el sistema, baja la presión formándose un vacío parcial; esto jala líquido desde el depósito, de manera que el sistema se mantenga cargado. Se los llaman a estos, sistemas de recuperación del líquido de enfriamiento. Ventilador La mayoría de los automóviles con motores transversales, accionan al ventilador por medio de motores eléctricos. Algunos vehículos con motores longitudinales de último modelo, utilizan también electro ventiladores. En los vehículos más antiguos con motores longitudinales, los ventiladores se accionaban por bandas o correas desde el cigüeñal. El ventilador se diseña de manera que mueva el suficiente aire en su velocidad más baja y también a velocidades altas. Existen ventiladores de plástico flexible o con hojas de acero flexible, de manera que el volumen de aire que absorbe a velocidades bajas, aumente cuando acelere éste. Figura 3.8.1.: Electro ventilador Figura 3.8.2.: Ventilador CALIDAD DEL AGUA Todos los fabricantes de bombas de agua para automóviles, como así también los fabricantes de los líquidos refrigerantes, recomiendan utilizar agua destilada o desmineralizada para el sistema de enfriamiento del vehículo: pero ocurre que algunos usuarios al cambiar la bomba
  • 24. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores de agua o limpiar el radiador, con el fin de ahorrar dinero, utilizan cualquier tipo de agua, menor concentración del liquido refrigerante, u otro de inferior calidad más económico, o lo que es peor, no usan refrigerante El tipo de agua es muy importante: los que usan agua de lluvia desconocen que ésta es de carácter ácido (debido al arrastre de gases existentes en la atmósfera, según la zona geográfica) por lo tanto puede causar corrosión ácida en la bomba y partes del circuito.- Los que utilizan otro tipo de agua, distintas a las recomendadas, también desconocen que suelen ser aguas con elevada dureza. - La dureza del agua superficial o subterránea, depende de la formación geológica del suelo del que proviene. Por calentamiento de éste tipo de agua, se producen incrustaciones que impiden un correcto intercambio de calor, y depósitos blancos en el interior de la bomba de agua.- Lo más grave es, que además de lo anterior, se puede producir el desgaste o rayado del carbón del aro de frotamiento en el sello mecánico de la bomba de agua, debido a la presencia de partículas abrasivas de óxidos, que se desprenden y están presentes en el líquido circulante, lo que produce el pronto deterioro de la bomba debido a pérdidas por la empaquetadura. Algunas muestras de los defectos o inconvenientes que son producidos por el mal uso del agua y refrigerante en el sistema de enfriamiento, se dan en hojas apartes.- Foto 1: Bomba que ha trabajado con un refrigerante orgánico correctamente formulado y usado en la proporción exacta más un agua de buena calidad. No se observa ningún daño ni síntoma de corrosión en las partes ferrosas y de aluminio.
  • 25. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Foto 2: Igual que en el caso anterior, no se aprecian daños de corrosión en las partes metálicas.- En este caso se usó un refrigerante de base inorgánica puesto de manifiesto por la coloración oscura en el cuerpo de la bomba, que ha cumplido correctamente su misión protectora. Foto 3: Bomba donde se usó un refrigerante sin aditivos para la protección de metales no ferrosos, lo que ha provocado fuerte corrosión blanca en el cuerpo de aluminio, con muy poco o ningún daño de las partes ferrosas.
  • 26. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Foto 4: En este caso se observa fuerte corrosión marrón-rojiza sobre las partes ferrosas y depósito de oxido férrico en el cuerpo de aluminio. En esta ocasión, el usuario utilizó agua de lluvia, sin refrigerante, seguramente todo el circuito de refrigeración esté totalmente contaminado.- Foto 5: Similar al caso N° 4, aquí se utilizó agua sola, o con una proporción muy baja de refrigerante lo cual provocó corrosión y ataque químico sobre ambos metales (roja sobre el eje y blanca sobre el aluminio).
  • 27. Facultad Nacional de Ingeniería Universidad Nacional de La Plata Cátedra: Proyecto de motores Foto 6: En este caso sólo se uso agua de mala calidad con muy pequeño o ningún contenido de líquido refrigerante. Se aprecia que la solución utilizada no cuenta con los aditivos lo que ha provocado principio de corrosión roja sobre las partes ferrosas, fuerte corrosión blanca y sectores corroídos por cavitación en los bordes internos del cuerpo, que también produjo un pequeño agujero en la parte izquierda.-