Author: -Richard Widman- Widman International SRL
Date: 2015-06-04 12:37:20.954452-04:00
Description: © 2015 Widman International SRL

La Vida Útil del Motor de su Auto, Camioneta, Camión u otro Motor de Combustión Interna – Lubricación

Este boletín #8 es el trabajo de Richard Widman de Widman International SRL, Santa Cruz, Bolivia, escrito para informar a los ingenieros del daño causado por las practicas tradicionales en los talleres del país.  Es el resumen de años de análisis de aceites y estudios de contaminación del aceite en Bolivia.

Esta es el segundo de una serie de boletines donde revelaremos los secretos de la vida larga para los equipos automotrices e industriales.  En este boletín hablaremos de la lubricación del motor, los hábitos tradicionales y los problemas causados cuando no usamos el aceite adecuado.  En un boletín anterior hablamos de los efectos de contaminación del aceite en los motores.  Todos los boletines están disponibles en nuestra página Web: www.widman.biz

La vida útil del motor en Bolivia típicamente varía entre un año y cuatro años (50,000 a 100,000 kilómetros) para los autos y camiones mientras en equipo pesado encontramos reparaciones entre las 8,000 a 12,000 horas de servicio.  Estos números son alarmantes para los que conocen el mantenimiento proactivo y preventivo.  Sabemos que el motor del auto a gasolina debería dar un mínimo de 400,000 kilómetros de servicio y el motor de equipo pesado esta diseñado para proveer 18,000 horas de trabajo sin reparaciones generales.  Cuando comparamos estos resultados con los de las empresas más exitosas, encontramos que el motor del auto podría proveer más de 600,000 kilómetros y el motor del equipo pesado entre 24,000 y 28,000 horas.

La pregunta clave entonces es:  “¿Qué hacen en estas empresas exitosas para obtener estos resultados aquí en Bolivia, a diferencia de otras empresas que en las mismas condiciones operacionales reparan sus equipos frecuentemente?”

Lubricación

Cuando analizamos la causa/raíz de las reparaciones de motores en el país encontramos dos problemas distintos:  Viscosidad y Aditivos.

1. Viscosidad

El primer principio para considerar al escoger la viscosidad del aceite para el motor es el diseño del motor.  La mayoría de los motores funcionan mejor con un aceite cuya viscosidad a 100oC se encuentra entre 12.5 cSt y 16.3 cSt, aunque hay muchos motores nuevos que funcionan mejor con un aceite cuya viscosidad esta entre 9.3 cSt y 12.5 cSt.

Si colocamos un aceite muy delgado, no se logra una buena película y hay desgaste.  Si colocamos un aceite mas viscoso, hay mayor fricción, reducción en fuerza, falta de circulación y mayor desgaste.

¿Cuales son los aceites con una viscosidad entre 12.5 cSt y 16.3 cSt a 100oC?

- SAE 5W-40

- SAE 10W-40

- SAE 15W-40

- SAE 40

O sea, una vez que el motor esta operando a su temperatura normal (con termostato), todos estos aceites satisfacen los requerimientos del motor.  Pero si analizamos estos aceites a temperaturas del ambiente encontramos que algunos son demasiado viscosos.

Viscosidad

Nominal

Viscosidad cSt a 40oC

(Aproximada)

Viscosidad cSt a 100oC

(Aproximada)

SAE 5W-40

95

14.4

SAE 10W-40

112

14.4

SAE 15W-40

115

14.4

SAE 40

150

14.4

Si el motor requiere aceite con una viscosidad cerca de 14 cSt para operar con el mínimo de desgaste, tenemos que escoger un aceite que llegue a esa viscosidad lo antes posible y así no exigir mucho al motor hasta alcanzar su temperatura normal, ya que mientras el motor está frío el aceite es demasiado viscoso para proteger las piezas.

Antes de considerar el problema de viscosidad y las recomendaciones, tenemos que aceptar que un aceite SAE 40 de una marca tiene la misma viscosidad (dentro de las tolerancias de la SAE) que un aceite SAE 40 de otra marca.  También tenemos que aceptar que todos los aceites SAE 15W-40 empiezan con la misma viscosidad.  Así dicta la SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices).

El primer problema es el hábito adquirido de utilizar un aceite SAE 40.  Cuando evaluamos el clima de Bolivia y las recomendaciones de las fábricas, encontramos que para obtener la vida útil programada por el fabricante del motor, no podemos utilizar un aceite SAE 40, (“especial 40”) en ningún motor de 4 tiempos.  Aquí tenemos una tabla con las recomendaciones de algunas marcas desde unos años atrás:

Fabricante

Viscosidad

Temp. Ambiente Mín.

Temp. Ambiente Máx.

Ford

SAE 40

Nunca

SAE 5W-30

Todo a gasolina

Todo a gasolina

SAE 15W-40

Solo Diesel

Solo Diesel

Caterpillar

SAE 40

Nunca

SAE 15W-40

-15oC

+50oC

Toyota

SAE 40

Nunca

SAE 15W-40

-15oC

+50oC

Nissan

SAE 40

Nunca

SAE 5W-30

Todo a gasolina

Todo a gasolina

SAE 15W-40

Solo Diesel

Solo Diesel

Nissan Camión

SAE 40

>30 oC

SAE 15W-40

-15oC

+50oC

Volvo Camión

SAE 40

Nunca

SAE 15W-40

Todas las temperaturas

Todas las temperaturas

Mercedes Camión

SAE 40

>20 oC

SAE 15W-40

-10oC

+50oC

¿Si los fabricantes alertan al dueño del vehículo que el uso del aceite SAE 40 acabará con el motor antes de tiempo, por que continuamos usando SAE 40?  ¿Será que nuestros lúbricos saben algo que no saben los ingenieros de las fábricas de los autos y camiones?

La verdad es que el aceite SAE 40 a 20oC no bombea por el filtro y tarda más para llegar al eje de levas y otras piezas en la parte superior del motor.  El aceite frío pasa de largo por el filtro, agarrando toda la suciedad atrapada y pasando directo por la válvula de alivio de presión, al mismo tiempo lleva la tierra para lijar el motor y eventualmente quedarse atrapado de nuevo en el filtro una vez que esta bastante caliente para pasar por el papel del mismo.  (La línea verde demuestra el camino normal del aceite por el filtro mientras la línea roja muestra el flujo del aceite SAE 40 en frío).  Este retardo de lubricación y la abrasión de toda la suciedad es el equivalente en desgaste a 800 kilómetros de recorrido con el motor caliente.  A 20oC el aceite SAE 40 tiene el doble de viscosidad que el SAE 15W-40.  (600 cSt para el SAE 40 y 300 cSt para el SAE 15W-40).  La válvula de alivio de presión abre cerca de los 50 psi (3.5 k/cm2).

¿Entonces por qué usan SAE 40?

La primera razón indicada por los mecánicos es que al palpar el SAE 15W-40 se nota que es más delgado.  Realmente eso es lo que queremos.  Queremos una viscosidad que bombee y lubrique bien a temperaturas normales del ambiente, y al mismo tiempo lleguen a actuar como SAE 40 cuando el motor llegue a 100oC.  Un SAE 40 y un SAE 15W-40 tienen exactamente la misma viscosidad a 100oC, solo que el SAE 15W-40 es un aceite de menos viscosidad que tiene polímeros para modificar su viscosidad en el calor y no permitir tanta perdida de viscosidad.

La segunda razón ofrecida es que el SAE 15W-40 pierde su viscosidad con el uso y al final de 200 horas o 3000 kilómetros parece un aceite SAE 30.  Esta observación puede ser correcta si el aceite no es de buena calidad.  Actualmente los aceites SAE 15W-40 tradicionales utilizados en el país pierden su viscosidad con el uso hasta que empiece su oxidación (con la oxidación vuelve a tomar viscosidad).  En Figura 1  y  Figura 2 podemos ver un aceite que ha perdido su viscosidad.  Para ser clasificado como aceite SAE 40 o SAE 15W-40 el aceite tiene que mantener una viscosidad mínima de 12.50 cSt a 100oC.  En ambos ejemplos el aceite ya  había perdido su viscosidad y se había aumentado el desgaste de hierro (falta de lubricación hidrodinámica en los anillos y la parte superior del motor) y plomo (falta de colchón hidrodinámico en los cojinetes).  Esto no es por ser SAE 15W-40, si no por ser un aceite barato.

Figura 1

Figura 2

La tercera razón dada por los mecánicos tradicionales y los choferes es que el SAE 40 da más presión en el manómetro del tablero.  Al arrancar el motor esta observación es correcta, pero no queremos mayor presión, buscamos mayor circulación o flujo de lubricante para llegar lo antes posible a las piezas en riesgo.  El manómetro esta midiendo la presión del aceite que no puede pasar por los cojinetes.

Flujo de aceite =

Fuerza de la bomba

Presión del aceite

Si analizamos el flujo de aceite, podemos ver en el grafico siguiente de un motor a diesel, que mientras el motor está calentando con el aceite a 60oC y operando a 1000 rpm un aceite SAE 15W-40 tiene 13% más lubricación que el aceite SAE 40.  Esta diferencia continua aumentando con la velocidad del motor, marcando 23% más lubricación a 4000 revoluciones.  A esta velocidad el SAE 40 marca 49 psi en el manómetro y tiene un flujo de 1300 ml/min.  El SAE 15W-40 marca 43 psi en el manómetro y tiene un flujo de 1600 ml/min.

El exceso de presión abre válvulas de alivio de presión del filtro y devuelve el aceite “sucio” al cárter.  Aquí tenemos la distribución típica del flujo de aceite para un motor a gasolina con turbo.

Para mantener la viscosidad correcta se requiere un aceite de última generación.  En los últimos años los fabricantes de motores en cooperación con el API determinaron que el aceite tiene que mantener su viscosidad mínima en condiciones críticas después de la rotura de sus polímeros, cualquiera que sea la razón.  Para esto se utiliza la prueba HT/HS (alta temperatura, alto cizallamiento).  Los aceites API CF-4 (SAE 40 y SAE 15W-40) mantenían una viscosidad en la prueba HT/HS de 2.9 cP a 150oC.  Se determinó que el desgaste era mucho menos cuando se mantenía un mínimo de 3.5 cP.  Los aceites clasificados API CI-4 pasan la nueva prueba asegurando una máxima protección.

2.  Aditivos de protección

La viscosidad del aceite reduce desgaste con una buena lubricación hidrodinámica en los cojinetes, la bajada del pistón, y actúa en condiciones limitadas por lo demás del motor. Pero 75% de la fricción en el motor se encuentra entre los anillos y las camisas (o bloque) en la subida del pistón.  Para reducir esta fricción y el desgaste correspondiente, el aceite tiene que tener aditivos que se adhieran a las paredes de los cilindros para absorber el desgaste.  Los aditivos normalmente utilizados para este propósito son zinc, fósforo, molibdeno y boro.  La combinación exacta de estos elementos para reducir el desgaste sin aumentar carbón o lodo en el motor es sumamente importante para la vida útil del motor.  Los buenos aceites hoy en día tienen cerca de 1500 ppm de zinc y fósforo combinado con el aceite básico y a veces 100 ppm de molibdeno y 150 ppm de boro.  La necesidad o deseo de aumentar boro y molibdeno depende del aceite básico y sus calidades naturales.  La adición de aditivos no es tarea para los mecánicos, solamente debería ser hecho por los químicos en las plantas donde se formulan los aceites.  La adición de aditivos al aceite del motor hecha por el chofer o mecánico puede hacer mucho daño al motor.

Además de los aditivos anti-desgastes necesitamos aditivos para neutralizar los ácidos de la combustión y mantener el hollín y las partículas de desgaste en suspensión sin bloquear el filtro de aceite ni formar lodo en las piezas.  Para esto normalmente se utiliza Calcio y Magnesio.  Una variación de aditivos puede causar más daño que protección.  Por eso no se recomienda agregar otros aditivos al aceite formulado por la fábrica.   En esta página:  http://www.widman.biz/Seleccion/Motores/Desarrollo/desarrollo.html se puede ver el resumen del desarrollo de la categoría de aceites CI-4 donde se invirtió más de 6 millones de dólares para mejorar el nivel de protección de los motores.

Para complicar la selección, hay mucha variación en los aceites, sea aceite básico utilizado en la formulación, o la calidad de los polímeros, aditivos anti-desgastes, y detergentes/dispersantes.

En esta tabla (Tabla 1) podemos ver las calidades de aceite básico de 9 refinerías de los EE.UU. Para interpretar la tabla hay que considerar que el mejor aceite para el motor es el más puro.  El aceite con menos nitrógeno, menos azufre, menos aromáticos y mas moléculas saturadas hará el mejor producto final.

Tabla 1

Marca

Azufre (ppm)

Nitrógeno (ppm)

HPLC Aromáticos %

HPLC Saturados %

1

12

<10

<1.0

<99.0

2

3900

22

22.7

77.1

3

1480

22

24.4

75.6

4

2500

20

25.3

74.7

5

1200

38

13.3

84.4

6

1700

28

30.0

69.8

7

500

47

12.6

87.2

8

23

11

8.0

92.0

9

3400

32

27.6

72.2

En la próxima tabla (Tabla 2) podemos ver valores típicos de algunos aceites en el mercado boliviano analizados por su nivel de aditivos y la calidad indicada en sus etiquetas.

Tabla 2

Marca 1

Marca 2

Marca 3

Marca 4

Marca 5

Marca 6

Marca 7

Marca 7

Clasificación

SL/CI-4

SL/CI-4

SH/CG-4

SH/CF-4

SJ/CH-4

CF-4

CG-4

CG-4

Magnesio

<50

0

1000

481

478

9

813

0

Calcio

3300

3300

2600

2442

2467

670

642

2428

Fósforo

1360

1430

1180

1126

1064

509

1269

723

Zinc

1510

1550

1100

1249

1281

443

1567

857

Analizando esta tabla podemos ver porque algunos aceites son más baratos.  La marca 6 tiene solo 30% de los aditivos anti-desgaste y 20% del detergente/dispersante que las mejores marcas.  La realidad es que marcas 6 y 7 no cumplen con las normas de calidad API que indica en sus etiquetas, como se puede ver en la tabla siguiente.

La próxima tabla (Tabla 3) indica los valores típicos de diferentes generaciones de aceites.  Muestra claramente el progreso que se ha hecho para extender la vida útil de los motores a través de  tecnología, del nivel de aditivos, y la calidad de aditivos.  Podemos ver que un aceite CI-4 tiene cerca de tres veces más protección contra desgaste que un aceite CD.

Tabla 3

Servicio A.P.I.

Detergente Dispersante

Zinc (ppm)

Fósforo (ppm)

SB/CB

850

250

200

SC/CC

1200

350

300

SD/CC

1600

500

400

SE/CC

1900

600

450

SF/CD

2200

630

520

SL/CI-4

3300

1600

1500

El aceite para el motor a Diesel debería tener la certificación API CI-4, garantizando el comportamiento necesario para una larga vida.  El aceite para un motor a Gasolina debería tener la clasificación API SL para garantizar el comportamiento necesario.  Muchos de los mejores aceites son certificados para ambos motores.  La diferencia es que el aceite certificado para ambos tiene mayor protección contra desgaste y mayor detergencia/dispersancia que lo necesario en el motor a gasolina.  La única desventaja de utilizar el mismo aceite en el motor a gasolina viene de la posibilidad de acortar la vida del catalizador del escape (si tiene) después de los 400,000 kilómetros de recorrido si el zinc o el fósforo no son de buena calidad.

Tabla 4

Servicio A.P.I.

Detergente Dispersante

Zinc (ppm)

Fósforo (ppm)

SL

1350

1000

900

SL/CI-4

3300

1600

1400

¿Por qué el motor a gasolina no requiere tantos aditivos?

- La combustión de gasolina es más limpia que la combustión de diesel, dejando menos contaminación en el aceite.

- El motor a gasolina comprime el volumen de la mezcla entre 9 a 1 hasta 12 a 1 mientras el motor a diesel comprime el volumen de la mezcla entre 13 a 1 hasta 20 a 1.

- El motor a gasolina normalmente está en un auto o camioneta de paseo donde raras veces se precisa de fuerza (con excepción a los taxis que sobrecargan sus autos, autos de carrera, y otras excepciones menores).  El motor a diesel normalmente utiliza toda su potencia.

La clasificación (SL/CI-4) debería estar escrita claramente en la etiqueta del tambor o bidón de aceite nuevo, mostrando la “Donut” del API.  No es suficiente escribirlo con marcador o las palabras “cumple” o “excede”.  El API fiscaliza los aceites con licencia y cada año retira millones de litros que no tiene la formulación correcta.

Tabla 5

Vigencia de Clasificaciones A.P.I.

Motores a Gasolina

Motores a Diesel

SA

1900

30 años

Obsoleto

CA

1900

30 años

Obsoleto

SB

1930

34 años

Obsoleto

CB

1930

25 años

Obsoleto

SC

1964

4 años

Obsoleto

CC

1955

24 años

Obsoleto

SD

1968

4 años

Obsoleto

CD

1979

9 años

Obsoleto

SE

1972

8 años

Obsoleto

CE

1988

3 años

Obsoleto

SF

1980

9 años

Obsoleto

CF

1991

2 años

Vigente

SG

1989

6 años

Obsoleto

CF-4

1993

2 años

Vigente

SH

1995

2 años

Obsoleto

CG-4

1995

4 años

Vigente

SJ

1997

4 años

Vigente

CH-4

1999

3 años

Vigente

SL

2001

ACTUAL

Vigente

CI-4

2002

ACTUAL

Vigente

Fuente:  American Petroleum Institute  --  A.P.I.

Las clasificaciones antiguas

Todavía hay gente que dice que su motor es del año 1988 y por eso puede seguir utilizando un aceite con la clasificación API SF.  La verdad es que en 1988 el mejor aceite conocido era un aceite API SF, y con esa calidad los fabricantes de motores garantizaban sus motores 50,000 kilómetros.  En muchos casos estos mismos fabricantes hoy en día utilizan los mismos motores, recomiendan un aceite API SL, y garantizan los motores 200,000 kilómetros.  La decisión es nuestra: ¿Queremos un motor garantizado para 50,000 kilómetros o 200,000 kilómetros?

Además, aquí tenemos que luchar contra contaminantes que no se consideran en muchas partes del mundo.  La cantidad de polvo, hollín, arenilla y otros contaminantes que entran al aceite termina penetrando la película de aceite, arrastrándose entre las piezas para causar más daños.  Si nuestro aceite tiene el máximo de aditivos anti-desgastes tenemos una mejor lubricación marginal, resultando en mayores defensas contra éstas partículas.

Motores convertidos a GNC o GLP

Los motores convertidos de gasolina a GNC o GLP son sujetos a la misma contaminación que los de gasolina o diesel.

La diferencia viene en los requerimientos de lubricación.  Dedicaremos otro boletín al tema de motores convertidos a gas y las ventajas que llevan los aceites con base Grupo II.

Recomendaciones:

Para garantizar una vida larga en su motor  se necesita cuatro cosas primordiales:

1. Confianza:  En todos los casos, es decir ya sea para los 4 litros de su auto o 10,000 litros de su empresa, se debe buscar una empresa o estación de servicio limpia y conocedora del tema, que le brinde esa confianza total.  Los vendedores callejeros, o los que le ofrecen “especial 40”, son un claro ejemplo de lo que no se debe confiar.  Se debe buscar un distribuidor autorizado de la marca que provea una garantía.

2. Lea el libro de mantenimiento que llegó con su vehículo o busque un distribuidor que cuenta con libros de todas las marcas de motores.  Utilice la viscosidad recomendada por la fábrica de su motor en la temperatura ambiente donde vive.  Es probable que recomiende SAE 5W-30, SAE 15W-40, SAE 20W-50 o incluso SAE 5W-40 en algunos casos.

3. Lea la etiqueta del envase del aceite.  Esta debería contar con el “Donut” del API, y si se desea un máximo cuidado del vehículo, se deberá comprar solo si indica la última clasificación:  SL para motores a gasolina o GNC, CI-4 para motores a Diesel.  Las palabras “Cumple con API  …….” no garantizan lo anteriormente mencionado.  Si no hay una etiqueta de fábrica en el envase, o la viscosidad, calidad, o tipo de motor esta escrito con marcador, este no es un lugar recomendado.

4. Hay que revisar el precio.  Un sabio dijo una vez:  “Si parece demasiado barato, es trucho.”, parecido al famoso dicho boliviano: “Lo barato cuesta caro.”  Esto no quiere decir que lo mas caro es lo mejor, pero un precio bajo es un buen indicador de que algo anda mal.

- Cuando tomamos en cuenta los impuestos grabados por el estado Boliviano en aceites automotrices, sumamos GAC, IEHD, ITF, IVA, e IT, cada litro de aceite tiene aproximadamente 5.50 bolivianos de impuestos para el gobierno.

- Un aceite que cuesta 7 a 8 bolivianos es un aceite posiblemente sucio que fue filtrado en la estación de servicio y no cumple con ninguna especificación.  Es un engaño.

- Un aceite que cuesta entre 10 y 11 bolivianos es posiblemente un aceite “reciclado”.  El reciclado en Bolivia no cumple con ninguna norma, destroza el medioambiente por los residuos filtrados y botados a lagunas y destroza el motor por falta de aditivos y viscosidad, causando mayor desgaste y mayor humo.

- Un aceite que cuesta entre 12 y 17 Bolivianos puede ser legítimo, pero hay que leer bien la etiqueta.  No conocemos aceites en el mercado que cuesten menos de 18 Bolivianos y tengan el “Donut” del API certificando CI-4 para motores diesel y SL para motores a gasolina.  Si existen aceites en este rango que lleven la certificación, probablemente son con aceite básico joven y contienen pocas moléculas saturadas: Tendrán una vida corta en el motor y mayor bloqueo de filtros de aceite, o también pueden ser rechazos de las fábricas que en realidad no cumplen con las especificaciones en sus etiquetas como observamos arriba en la tabla 2, o pueden ser mezclas de aceite nuevo y usado preparado en la estación.

- Si quiere la máxima protección, encontrará dos opciones.  Personalmente utilizo aceites de la primera opción que han demostrado resultados en protección sobresalientes:

1. La nueva generación de aceites considerados sintéticos por muchos expertos pero que todavía no cuestan tanto como los sintéticos tradicionales.  Tendrán las mismas clasificaciones API que los otros, pero su base es API grupo II+, grupo III, y/o una combinación de estos con grupo IV o V.  Estos aceites le costarán entre 20 y 23 bolivianos y aumentarán el periodo entre cambios de aceite mientras reducen el desgaste de las piezas. (Análisis 1)

2. Aceite sintético tradicional:  La máxima protección posible, especialmente en el frío.  Mejor encapsulamento de contaminantes, mayor vida útil del aceite y el motor.  Le costará cerca de 60 Bolivianos por litro. (Análisis 2).

Análisis 1  (Chevron Delo 400 SAE 15W-40, Camioneta Toyota Hi-Lux 2002)

Análisis 2 (Chevron Supreme 100% Synthetic SAE 5W-40, Camioneta Toyota Land Cruiser) Nota:  Aunque la primera muestra a 142,298 km tenía un nivel elevado de contaminación por tierra (18 ppm) el aceite limitó el desgaste de hierro a 13 ppm.

Ambas camionetas viajan por el campo y son sujetas a todos los problemas de caminos accidentados, tierra, montañas y cargas.

Resumen:

La inversión que tiene cada individuo o empresa en equipo o vehículos es apreciable.  Hoy en día los motores están diseñados para proveer muchos años de servicio sin reparaciones generales.  Para cumplir con nuestro deber de mantenerlos tenemos que evitar su destrucción por lubricantes incorrectos y contaminantes del ambiente, capacitando a nuestros mecánicos y cambiando su mentalidad tradicional que está orientada al mantenimiento correctivo hacia una actitud de mantenimiento proactivo.

Nota:  para más detalles sobre como leer análisis de aceite, recomendamos que consulte a la página: http://www.widman.biz/Analisis/analisis.html

Widman International SRL contribuye a la capacitación de los ingenieros y usuarios en Bolivia para mejorar su competitividad.  Para mayores informaciones prácticas, visite nuestra página Web:  www.widman.biz

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Table of Contents

- CD
- CE
- CF
- CF-4
- CG-4
- CH-4
- CI-4