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SISTEMA DE LUBRICACIÓN Sistema de lubricación y prueba Al terminar esta lección, usted conocerá la función del sistema de lubricación e identificara los componentes del sistema y su función. Se verán también las propiedades importantes del aceite del motor y el flujo de aceite en el sistema de lubricación. Aprenderá como tomar las muestras de aceite y otras pruebas de rutina. Conceptos básicos En esta sección, se verán los componentes del sistema de lubricación y su función. Usted podrá trazar el flujo de aceite a través del motor.
Sistema de lubricación La función del sistema de lubricación es hacer circular el aceite por el motor. El aceite limpia, refrigera y protege del desgaste las piezas en movimiento del motor.
Componentes del sistema de lubricación El sistema de lubricación se compone de: 1. Sumidero o colector de aceite. 2. La campana de succión. 3. La bomba de aceite. 4. La válvula de alivio de presión. 5. El filtro de aceite con válvula de derivación. 6. El Antefiltro de aceite del motor con válvula de derivación. 7. Los conductos de aceite principal. 8. Los rociadores de enfriamiento del pistón. 9. El respiradero del cárter, las tuberías de conexión y el aceite mismo.
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Colector de aceite El colector de aceite o sumidero contiene el aceite del motor y de encuentra en la parte inferior del bloque del motor. El colector de aceite también disipa el calor del aceite a la atmósfera.
Campana de succión y rejilla de admisión Del colector de aceite, el aceite pasa a través de una rejilla de admisión y va a la campana de succión. La rejilla de admisión evita que partículas grandes de escombros entren al sistema de aceite. La campana de succión transporta el aceite a la bomba de aceite.
Bomba de aceite y válvula de alivio La bomba de aceite produce flujo de aceite, que circula a través del motor. La bomba de aceite se encuentra dentro o cerca del colector de aceite. El cigüeñal impulsa la bomba de aceite por medio del engranaje de la bomba de aceite. Una válvula de alivio de presión se encuentra generalmente, cerca de la bomba de aceite. La válvula de alivio protege el sistema de lubricación contra presiones altas. Enfriador de aceite y válvula de derivación De la bomba de aceite, el aceite fluye al enfriador de aceite. Los enfriadores de aceite disipan calor del aceite. El aceite llena la caja del enfriador de aceite. Dentro de la caja están los tubos que llevan el refrigerante del motor. El calor se transfiere del aceite al refrigerante. El enfriador de aceite también tiene una válvula de derivación.
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Filtro de aceite y válvula de derivación El aceite fluye del enfriador de aceite al filtro de aceite. En los sistemas de lubricación, según su diseño, se puede usar uno o más filtros de aceite. Los filtros retienen los escombros y las partículas de metal del aceite. En los filtros también se usan válvulas de derivación.
Sistema de filtro de flujo pleno
En un sistema de filtro de flujo pleno, 100% del aceite pasa a través del filtro. Estos sistemas deben tener una válvula de derivación.
Sistema con filtro de derivación En el sistema con filtro de derivación se usan dos filtros de aceite, Un 90% del aceite fluye por el filtro regular y 10% por el filtro de derivación. Generalmente, el filtro de derivación tiene un tejido más denso, para atrapar partículas extremadamente pequeñas. En los sistemas con filtro de derivación se usan también válvulas de derivación. 1. 2. 3. 4.
Filtro principal (regular). Filtro de derivación. Bomba de aceite. Motor o componente.
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Cámara de aceite En algunos motores con turbocompresión, el aceite fluye del filtro al turbocompresor a través de un tubo de admisión. Un tubo de escape devuelve el aceite al colector de aceite. En otros motores, el aceite filtrado sale del filtro de aceite y fluye a la cámara de aceite principal. La cámara de aceite principal se encuentra en el bloque. Este es el conducto de aceite principal a través del bloque. Flujo de aceite El aceite fluye de la cámara de aceite a todas las piezas en movimiento del motor, incluyendo los cojinetes de bancada y el cigüeñal. 1. Escape. 2. Admisión.
Cojinetes
El aceite fluye de la cámara al cigüeñal, y lubrica luego los cojinetes de bancada y de biela. 1. Cojinetes de bancada del cigüeñal. 2. Múltiple de aceite.
Conductos de aceite
Los cigüeñales Caterpillar tienen conductos de aceite perforados que envían el aceite a los cojinetes de bancada y de biela.
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Lubricación de las paredes del cilindro
El aceite alcanza las paredes del cilindro al ser expulsado de los cojinetes de biela y llega por salpicadura a la corona por la parte inferior del pistón.
Como se genera la presión de aceite El aceite fluye por los conductos para lubricar todas las piezas en movimiento, e incluye el tren de válvulas, la caja de la bomba de inyección, la unidad de avance de sincronización y otros componentes accesorios. El aceite retorna al colector de aceite a través de los conductos. Las tuberías de aceite, los conductos y los cojinetes restringen el flujo del aceite, y se produce una presión de aceite. En los cojinetes de bancada se produce la mayor parte de la presión del sistema de lubricación. La lectura en un manómetro de la presión de aceite es el resultado de esta restricción normal. Boquillas de enfriamiento del pistón
Las boquillas de enfriamiento del pistón rocían el aceite en la parte inferior de cada pistón y ayudan a lubricar las paredes del cilindro.
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Respiradero del cárter Los respiraderos del cárter descargan los gases de combustión que escapan por los anillos del pistón. Esto mantiene la presión estable dentro del cárter. Los respiraderos generalmente se encuentran en la parte superior del motor. Esto equilibra la presión del cárter del motor con la presión atmosférica y hace que el aceite retorne fácilmente al colector.
Filtro de aceite
En el sistema de lubricación, el filtro de aceite es el que más requiere mantenimiento. El filtro se contamina permanentemente con residuos y, si no se hace mantenimiento, se producirán problemas en el sistema de lubricación.
Válvulas de derivación y de alivio En los sistemas de lubricación se usan varias válvulas de derivación y de alivio para proteger el motor. En las bombas de aceite (1), se usan válvulas de alivio de presión (2), mientras que los enfriadores de aceite (3) y los filtros de aceite (4) usan válvulas de derivación (5). El nombre de la válvula describe como funciona la válvula. Las válvulas de alivio de presión reducen la presión del sistema, y las válvulas de derivación hacen que el aceite fluya alrededor de un componente y no a través de él.
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CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA Válvula de alivio de presión Generalmente, la válvula de alivio de presión se encuentra cerca de la bomba de aceite. La válvula de alivio es, en general, una válvula accionada por resorte. La válvula de alivio se abre cuando las presiones del sistema exceden la fuerza del resorte de la válvula. Mientras la presión sea alta, la válvula permanecerá abierta. Cuando la válvula de alivio se abre, parte del aceite retorna al colector de aceite. Cuando la presión de aceite es inferior a la fuerza del resorte de la válvula, la válvula e cierra. Válvula de derivación del enfriador de aceite La válvula de derivación del enfriador de aceite es una válvula unidireccional que se abre cuando la presión diferencial a través del enfriador de aceite es mayor que la fuerza requerida para abrir la válvula. Cuando la válvula se abre, el aceite fluye alrededor del enfriador de aceite. Esto asegura que parte del aceite llegue a las partes principales del motor, incluso, si ocurre algún problema en el enfriador de aceite. Cuando el aceite está frío, puede no fluir adecuadamente. Esto abrirá la válvula. La válvula de derivación del enfriador de aceite generalmente esta dentro del enfriador de aceite. Válvula de derivación del filtro de aceite La válvula de derivación del filtro de aceite es una válvula unidireccional que se abre cuando la presión diferencial a través del filtro de aceite excede la fuerza de apertura del resorte de la válvula. Si el aceite está frío, como en el arranque del motor, o si el filtro está obstruido, se abrirá la válvula de derivación del filtro, lo cual asegura que parte del aceite siempre llegará a los cojinetes y a otros componentes del motor. Esto protege el motor de daño por falta de aceite.
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Aceite lubricante
En esta sección, veremos los conceptos básicos de viscosidad, índice de viscosidad y NBT.
Como seleccionar el aceite adecuado El aceite del motor desempeña varias funciones básicas con el fin de suministrar lubricación adecuada. El aceite funciona para mantener el motor limpio y libre de oxido y de corrosión. Además, actúa como refrigerante y sellante. Suministra también una película de aceite como amortiguador, que disminuye al mínimo el contacto metálico, y reduce la fricción y el desgaste. Los motores necesitan el tipo correcto de aceite, con la adecuada viscosidad y en la cantidad correcta, para poder cumplir con su función. El aceite debe poder fluir y lubricar en climas fríos, resistir el calor, y mantener su viscosidad y sus propiedades.
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Aceite base El aceite de lubricación comienza con el aceite base. El aceite base es de origen mineral (petróleo) o de origen sintético, aunque ciertos aceites vegetales se pueden usar para aplicaciones especiales. El aceite base suministra los requisitos de lubricación básicos de un motor. Sin embargo, a menos que el aceite base se refuerce con aditivos, éste se degradará y deteriorara muy rápidamente en las condiciones de operación. De acuerdo al tipo de aceite base, se usan diferentes aditivos químicos, de petróleo o sintéticos.
Aceites minerales Los aceite minerales son producto de la refinación del petróleo. El tipo y el proceso de refinación determinarán las características del aceite base. Los aceites mezclados usados con mayor frecuencia son los crudos parafinados.
Los aceites minerales se usan más para formulaciones de aceites lubricantes debido a sus buenas propiedades, su disponibilidad y por consideraciones de costo.
Aunque los aceites crudos parafinados contienen mucha cera, suministran aceites base de índice de viscosidad alto (HVI). En ciertas aplicaciones se prefieren los crudos de nafta porque producen aceites base de índice de viscosidad baja (LVI), que contienen muy poca cera y, naturalmente, puntos de fusión bajos.
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Aceites sintéticos
Los aceites sintéticos se producen mediante procesos de reacción química, con materiales de una composición química específica para producir compuestos con propiedades determinadas y predecibles. Estos aceites sintéticos tienen índices de viscosidad alta (HVI) mucho mayores que los aceites base minerales, mientras sus puntos de fusión son considerablemente mas bajos. Estas características los hace componentes más bajos. Estas características los hace componentes de mezcla valiosos para la elaboración de aceites de servicio pesado, en altas y bajas temperaturas. Las principales desventajas de los aceites sintéticos son el precio significativamente mayor y un suministro El uso de los lubricantes con aceites limitado. sintéticos en los motores y maquinas Caterpillar es aceptable si la formulación Los aceites sintéticos conocidos como del aceite cumple con la viscosidad “esteres” producen una “dilatación” mayor especifica y con los requisitos de de los sellos que los aceites minerales. El rendimiento Caterpillar para el uso de estos aceites sintéticos de éster exige compartimiento en que se van a utilizar. En que en el diseño del componente se tengan condiciones ambientales extremadamente en consideración el sello y su compatibilidad con este aceite. fríos, es necesario usar aceites sintéticos.
Clasificación SAE
La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) creó el sistema de clasificación que describe la capacidad de un aceite para resistir condiciones extremas sin perder sus propiedades. El aceite se clasifica de acuerdo al tipo y su viscosidad.
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Tipo de aceite
El tipo de aceite se describe con la base en las características de rendimiento, tales como detergencia, capacidad de dispersar contaminantes y su resistencia a la descomposición.
Identificación del tipo de aceite El tipo de aceite se identifica con letras del alfabeto como CE o las letras y números como CF–4. Los diferentes modelos de motor requieren diferentes tipos de aceite. Asegúrese de usar el aceite recomendado para su motor. Consulte siempre las publicaciones actualizadas para obtener las recomendaciones correctas. Viscosidad
La viscosidad describe la resistencia a fluir que opone un aceite base. La capacidad de fluir se relaciona directamente con la capacidad del aceite para reducir y proteger las piezas. La viscosidad cambia con la temperatura. A mayor temperatura, menor viscosidad y el aceite será más delgado.
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Índice de viscosidad El índice de viscosidad (VI) es una medida de la capacidad del aceite base para resistir los cambios de viscosidad con los cambios de temperatura. 1.En el aceite de VI alta, la viscosidad cambia poco con la variación de temperatura. 2.En el aceite de VI baja, la viscosidad cambia más con la variación de la temperatura. Los aceites poco viscosos no suministran suficiente protección contra el desgaste.
Es importante que el aceite no se adelgace demasiado (no pierda demasiada viscosidad) a temperaturas altas.
Aceites multigrado Los aceites multigrados se han alterado químicamente para ampliar su gama de operación. Un aceite base de viscosidad menor se mezcla con un aditivo que aumenta la viscosidad del aceite a medida que aumenta la temperatura. A medida que los aceites multigrados se deterioran, la viscosidad disminuye hasta un valor más bajo de la viscosidad del aceite base. Consulte el manual de servicio del motor para determinar si es recomendable el uso de aceites multigrado. Etiqueta del aceite
La etiqueta del aceite contiene información del tipo y viscosidad del aceite.
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Grado de viscosidad La sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) clasifica el aceite de acuerdo con las letras SAE, seguidas por un número. El número describe el grado de viscosidad. Los aceites de un grado tienen un solo número. Los aceites multigrados tienen dos números. Los números bajos indican que el aceite tiene viscosidad baja, y números altos indican que el aceite tiene viscosidad alta. Para los aceites multigrado: El primer número es el grado de viscosidad a temperaturas bajas (invierno), y el segundo número es el grado de viscosidad a temperaturas altas (verano). Aceites de verano y de invierno Los números de grados de viscosidad juntos con una “W” indican que son aceites para usar durante el invierno, en el que se ha probado que tiene una viscosidad correcta a 8 ºF. Los números sin la “W” indican aceites para climas calidos, en los que se ha probado que tienen una viscosidad correcta a 210 ºF.
Aditivos del aceite Los aceites base se producen generalmente a partir de la refinación del petróleo. El aceite base no puede suministrar suficiente protección y lubricación a los motores de alto rendimiento. Ciertos aditivos de aceite se usan para mejorar y reforzar el aceite.
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Aditivos comunes del aceite Los siguientes son aditivos comunes del aceite: 1. Detergentes: ayudan a mantener limpio el motor. 2. Agentes antidesgaste: reducen la fricción. 3. Dispersantes: mantienen las partículas contaminantes en suspensión. 4. Compuestos alcalinos: neutralizan los ácidos del aceite. 5. Inhibidores de oxidación: evitan que el aceite se oxide cuando se expone al aire. La oxidación produce la formación de ácidos orgánicos y hollín. 7. Mejoradotes de viscosidad: evitan que el 6. Reductores del punto de fusión: mantienen el aceite disminuya en exceso su viscosidad a flujo de aceite a bajas temperaturas. Los aceites altas temperaturas. base de petróleo contienen cera, la cual se cristaliza a temperaturas bajas. Los reductores del punto de fusión evitan la formación de cristales de cera. NBT El aditivo más común que usted va a usar es el de Número Total Base, o NBT. El NBT se produce por la adición de compuestos alcalinos al aceite base. Mientras más alcalino sea el aceite, mayor será el NBT y más cantidad de ácido podrá neutralizar.
Azufre
El Numero Total Base, NBT, indica la cantidad de aditivo alcalino de un aceite. Los combustibles diesel pueden contener azufre. Cuando se queman estos combustibles, el azufre produce ácidos. Estos ácidos altamente corrosivos contaminan el aceite.
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Cómo se neutraliza el ácido sulfúrico Los aditivos alcalinos del aceite neutralizan el ácido sulfúrico. Esto evita que el ácido sulfúrico produzca corrosión en las piezas metálicas. El numero NBT del aceite indica hasta que punto se neutralizaran los ácidos. Debido a que diferentes combustibles contienen diferentes cantidades de azufre, es importante usar un aceite con un número de NBT alto. Siga con atención las recomendaciones del fabricante del motor.
Agotamiento de aditivos
Con el tiempo, los aditivos del aceite se degradan y se disminuye la capacidad de lubricación del aceite. Si el aceite no se cambia con frecuencia, se oxida, los aditivos se agitan y hay formación de sedimentos.
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CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA Pruebas del sistema de lubricación En esta sección veremos cuando se debe tomar una muestra para el Programa de Análisis de Fluidos (S•O•S) y la información que la muestra suministra. Veremos por que son importantes los procedimientos de revisión constante del nivel de aceite, de la presión de aceite y del consumió de aceite.
Pruebas del sistema Para asegurarse de que el sistema de lubricación del motor tenga un rendimiento adecuado, se pueden realizar varias pruebas al sistemas: 1. Presión de aceite. 2. Toma de muestra para el Programa de Análisis de Fluidos (S•O•S). 3. Nivel de aceite.
Presión de aceite Cada vez que arranque el motor, revise en el manómetro la presión de aceite. La presión del sistema de aceite puede indicar si los componentes del sistema de lubricación funcionan correctamente. Para obtener una lectura precisa de la presión de aceite, instale un manómetro en el sitio recomendado por el Manual de Servicio para hacer la prueba de presión. Arranque el motor y lea el manómetro. Compare la lectura con las especificaciones dadas en el Manual de Servicio.
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S•O•S Cada vez que se cambia el aceite, se debe tomar una muestra para el Programa de Análisis de Fluidos (S•O•S). La muestra de aceite se envía al laboratorio para su análisis. El S•O•S suministra información acerca del desgaste del motor y de la condición del aceite. Más adelante en este mismo curso, veremos más acerca del S•O•S y de los procedimientos de mantenimiento general. Nivel de aceite Revise a diario el nivel de aceite para tener un control permanente del consumo de aceite del motor. Los motores diesel consumen aceite, y se tendrá que adicionar aceite nuevo periódicamente. Esto es normal. Si se hace una revisión diaria del nivel, usted podrá detectar los cambios del consumo de aceite que podrían indicar algún problema. Esta responsabilidad la comparten el operador y usted. Procedimiento para revisar el nivel de aceite Para revisar el nivel de aceite, saque la varilla de medición desnivel de aceite y límpiela. Inserte de nuevo en su sitio la varilla de medición. Saque la varilla de medición y lea el nivel de aceite.
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Lectura de la varilla de medición de nivel de aceite Muchas varillas de medición tienen marcas de graduación diferentes a cada lado de la varilla. Asegurase de hacer la lectura correcta. Si midió el nivel de aceite con el motor apagado, lea el lado con la indicación “Motor Apagado”. Si midió el aceite con el motor, lea el lado con la indicación “Motor en Marcha”. Marcas de “lleno” y de “adición” A cada lado de la varilla de medición hay dos líneas. Una línea dice “bajo” o “adición” y la otra dice “lleno”. En muchos casos el espacio de las líneas indica una cantidad de aceite, por ejemplo, un galón. Por lo tanto, si el nivel de aceite está en “bajo”, indica que el motor necesita un galón de aceite.
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Varillas de medición sin marcas Algunas varillas de medición del nivel de aceite no tienen las marcas “bajo” o “lleno” cuando se entrega el motor al cliente. Esto es debido a que so el motor es instalado en ángulo, la varilla medidora premarcada seria imprecisa. En un caso como éste, consulte el Manual de Operación y Mantenimiento, para obtener la capacidad de aceite recomendada para el motor. Después, luego de adicionar la cantidad correcta de aceite y de poner en marcha el motor para llenar los filtros de aceite, señale con una marca en la varilla el nuevo nivel de aceite. Esto indicara un nivel de aceite “lleno” para el motor en particular. Revise el numero de pieza de la varilla de medición de aceite Para asegurarse4 de que la varilla de medición es el número de pieza correcto para el motor, revise el número de pieza en la varilla de medición. Es común encontrar cambiadas las varillas de medición del nivel de aceite. Esto conducirá a una lectura errónea del nivel de aceite en la varilla de medición y puede hacerse un llenado incorrecto. Efecto de llenado excesivo Si se adiciona demasiado aceite, el diseño del motor hará que se expulse aceite por los sellos. A medida que el nivel de aceite aumenta a un nivel mayor que el especifico, este cubrirá ambos lados de los sellos del cigüeñal. Cuando el motor este en marcha, los sellos salpicaran el exceso de aceite. Los niveles altos de aceite también producen alto consumo de aceite al pasar por los anillos. Esto nos lleva a la conclusión incorrecta de que el motor consume demasiado aceite.
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