A finales del mes de diciembre Albi nos hablaba de los tres mitos falsos sobre el aceite de nuestros motores. Un articulo muy interesante, imprescindible diría yo, para comprender esa parte de nuestro motor. Hoy vamos a analizar un poco más en profundidad qué hace el aceite dentro de nuestro motor. Porque no se queda quieto ahí en el cárter esperando, si no que tiene una vida bastante ajetreada llegando hasta los últimos recovecos de ese motor. Para ello vamos a apoyarnos en un articulo publicado en Motorcycle Thailand, que nos desgrana paso a paso a través de la historia de los sistemas de lubricación que se han utilizado desde que los motores de combustión interna se hicieron comunes en el mundo. Y a unos apuntes de mecánica que tengo por aquí en casa.
Lo primero es definir qué hace el aceite ahí. Para ello tenemos que entender que las piezas mecánicas que se mueven en el interior de todos los motores realmente no se tocan nunca entre si. En el caso de que esto sucediera estaríamos frente a lo que comúnmente se llama un gripaje, producido como consecuencia del aumento de la temperatura causada por el roce anómalo de las piezas entre si y que en casos llega a soldarlas.
Cojín hidráulico, el auténtico lubricante
El aceite llega a formar tres capas entre cada pieza, siendo las dos más exteriores las que están en contacto con las piezas y que se mantienen ahí por capilaridad, que es la propiedad que tienen los líquidos de filtrarse a través de los sólidos. Queda una tercera capa, que se denomina cojín hidráulico, y que es la que realmente se encarga de suavizar el rozamiento entre las piezas. Esta capa es más o menos gruesa en función de la viscosidad del aceite, pero no necesariamente es mejor cuanto más gruesa es. Para entender lo importante del espesor de esta capa podemos imaginar que el aceite es el polvo que barremos en nuestra casa, que podemos recogerlo fácilmente. Si esa capa se hace demasiado gruesa deja de funcionar y se transforma en un problema a la hora de barrerla. ¿Te imaginas barrer la playa con una escoba?
De ahí la importancia del grado de viscosidad y su adecuada utilización. Un lubricante no es mejor por ser más denso o más fluido. Para eso hay unos señores que se han preocupado en averiguar cual es el grado adecuado para el perfecto funcionamiento del motor. No queramos saber más que ellos. Primero vamos a ver un sistema de lubricación rudimentario para comprender cómo funciona todo esto un poco mejor.
Primer paso, la grasa
La grasa no está formada sólo por aceite, si no que también la integra una buena parte de jabón que le da consistencia. El truco es que este lubricante se mantiene en estado semi-sólido a temperatura ambiente, pero en cuanto las piezas comienzan a rozar entre si se genera un calor que licúa la mezcla y permite que el aceite forme la película protectora necesaria para que todo funcione correctamente.
El mejor ejemplo de esto lo podemos ver en la grasa del eje de una rueda. Mientras está parada la grasa aparece más o menos sólida, pero en cuanto esta empieza a girar, si hay cantidad suficiente, mantiene el eje lubricado facilitando su giro. Esto que a simple vista parece tan rudimentario se utilizó durante muchos años en todos los motores, que requería llegar con “pegotes” de grasa hasta los recovecos más lejanos del motor para que funcionase. Claro que estamos hablando de motores que no ofrecían grandes prestaciones, con lo que el sistema se mantuvo más o menos vigente bastante tiempo. Todos tenemos en mente a los maquinistas de las locmotoras con su aceitera y la brocha lubricando las piezas móviles. O si eres más curioso y has visto la sála de máquinas de un barco antiguo también te sonará el sistema.
Aceite, si, pero por chapoteo
Cuando los motores de combustión interna comenzaron a girar a revoluciones un poco más altas la grasa no era suficiente para asegurar el rendimiento constante, así que se empezó a experimentar con diferentes sistemas de lubricación. Uno de los primeros consistía en simplemente echar un litro de aceite en el cárter para que una “cucharilla” conectada directamente al cigüeñal que se mojaba en ese aceite, salpicaba hacia las demás partes móviles internas del motor. Ese sistema no es el mejor, pero fue utilizado también una buena temporada. El problema es que esa salpicadura era difícil de controlar con lo que el siguiente salto en la escalada de prestaciones de los motores obligó a inventarse algo un poco más fiable.
Por fin el circuito de aceite a presión
Habíamos quedado que los aceites al aumentar la temperatura pierden viscosidad, con lo que es más fácil que el colchón hidráulico desaparezca. Así que con motores que aumentaban sus prestaciones necesitamos asegurarnos esa lubricación. La solución vino al incorporar un circuito de aceite a alta presión que corría en paralelo al motor y que permitía que este llegase a puntos tan críticos como la cabeza de la biela o los taqués y empujadores que abren las válvulas en un motor de cuatro tiempos. Este aceite una vez cumplida su función cae por gravedad hasta el punto inferior del motor dónde se vuelve a enviar de nuevo a cumplir su misión mediante una bomba sumergida o a un depósito auxiliar en caso de ser el motor del tipo denominado Cárter Seco.
Llegado este punto nos encontramos con dos problemas, el primero es que el aceite al interponerse entre las piezas arrastra carbonilla y micro partículas de metal, que en caso de aumentar su concentración pueden acabar estropeando las cualidades lubricantes del fluido. Para esto contamos con un filtro, que se encarga de retener esas partículas metálicas y suciedad prolongando la vida útil del aceite.
El segundo problema es que ese aceite al pasar por el motor también se calienta. Recordemos que las piezas están ahí girando y produciendo calor, y si hablamos de la cámara de combustión las temperaturas se disparan aún más. Así que nos encontramos con un fluido caliente y lleno de impurezas. El filtro cumple su cometido y lo limpia, pero el aceite caliente, aunque sea desviado a un depósito externo al motor tiene mucha inercia térmica, con lo que no se enfría fácilmente. La solución la patentó Benelli en 1934, y es tan sencilla como utilizar un radiador externo para el aceite. Hablando más técnicamente se conoce como intercambiador aceite-aire.
Aceite y rodamientos la solución final
El último avance en la lubricación de los motores no vino por parte del aceite ni de los sistemas de lubricación, si no que lo trajeron los rodamientos que sustituyeron los arcaicos cojinetes. Estos eran un simple tubo de metal relativamente blando que permitía que girase (o se deslizase) sobre él otra pieza. Este sistema, a pesar de contar con una buena lubricación genera mucho calor y partículas metálicas por desgaste, con lo que su vida es limitada. Por su parte un rodamiento es una pareja de cojinetes que giran concéntricamente sobre una corona de bolas o rodillos, con lo que la superficie de rozamiento es mucho menor, su lubricación es más fácil al contar con más huecos para que pase a través el aceite y duran muchísimo más que sus homólogos simples. Así el aceite podía bajar un poco su temperatura, pero como los motores al tener menos rozamientos lo que consiguen son mejores prestaciones, el calor generado en la cámara de combustión compensa esa refrigeración con creces.
Todavía nos queda una función del aceite en un motor moderno. Hemos comentado que gracias a los rodamientos tenemos al motor girando a sus anchas, pero la cámara de combustión sigue generando mucho calor. Y en muchas ocasiones la refrigeración líquida no es suficiente cuando hablamos de altas prestaciones, así que el último trabajo encomendado al aceite es refrigerar la parte inferior de los pistones. Pero como estos se mueven a cada vez más velocidad, la presión del aceite en los conductos puede no ser suficiente, hay que ir por otro camino. Este es ni más ni menos que escupirlo mediante unos inyectores hacia la cara inferior de los pistones. Hablando de memoria creo que los primeros que utilizaron este sistema fueron las Suzuki GSX-F con motor SACS. Pero como en aquellos motores se confiaba la refrigeración sólo al aceite el resultado fue bastante pobre. De todas maneras el sistema no se olvidó y en la actualidad hay muchos motores que siguen utilizando el sistema conjuntamente con una refrigeración líquida más convencional.
¿Y los motores de dos tiempos?
Pues el sistema de lubricación en un motor de dos tiempos es aún más delicado a pesar de no contar con piezas móviles que impulsan el aceite. En este caso contamos con que el aceite se mezcle bien con la gasolina y al entrar en el cilindro en el periodo de admisión se encargue de lubricar todas las partes móviles que se encuentre por el camino hacia la cámara de combustión. Este sistema está catalogado como de los más contaminantes, ya que el aceite mezclado con la gasolina no suele quemarse por completo y acaba siendo expulsado al exterior contaminando el medio.
Esto se podría solucionar si el engrase de las partes móviles de ese tipo de motores se hiciese de forma independiente de la mezcla. Pero al tratarse de un sistema complicado de poner a punto y que requiere mucha inversión para conseguir resultados ha supuesto que las marcas han matado los motores de dos tiempos en favor de los de cuatro tiempos. Que son más complicados de fabricar y de mantener por tener muchas más piezas, pero que nos han vendido como mucho más ecológicos porque se puede controlar más fácilmente sus emisiones contaminantes.
Ahora ya sabes un poco más sobre lo que hace el aceite dentro del motor y de lo importante que es para garantizar que todo funcione correctamente.
Vía | Bikes in the fast lane; Motorcycle Thailand
Fotos vía | Flickr SubzeroConsciousnes; Wikimedia 1; Wikimedia 2; Wikimedia 3; Wikimedia 4
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