El aceite de motor , el aceite de motor o el lubricante de motor es cualquiera de las diversas sustancias utilizadas para la lubricación de los motores de combustión interna . Por lo general, consisten en aceites base mejorados con varios aditivos, particularmente aditivos antidesgaste , detergentes, dispersantes y, para aceites multigrado, mejoradores del índice de viscosidad . [ cita necesaria ] La función principal del aceite de motor es reducir la fricción y el desgaste de las piezas móviles y limpiar el motor de lodos (una de las funciones de los dispersantes ) y barnices (detergentes). También neutraliza los ácidos que se originan en el combustible y en la oxidación del lubricante (detergentes), mejora el sellado de los aros del pistón y enfría el motor alejando el calor de las piezas móviles. [1]
Además de los componentes básicos mencionados anteriormente, casi todos los aceites lubricantes contienen inhibidores de la corrosión y la oxidación. El aceite de motor puede estar compuesto únicamente de una base lubricante en el caso de aceite no detergente , o de una base lubricante más aditivos para mejorar la detergencia del aceite, el rendimiento de presión extrema y la capacidad de inhibir la corrosión de las piezas del motor.
Los aceites de motor se mezclan utilizando aceites base compuestos por hidrocarburos derivados del petróleo , polialfaolefinas (PAO) o sus mezclas en diversas proporciones, a veces con hasta un 20% en peso de ésteres para una mejor disolución de los aditivos. [2]
El 6 de septiembre de 1866, el estadounidense John Ellis fundó la Continuous Oil Refining Company . Mientras estudiaba los posibles poderes curativos del petróleo crudo, el Dr. Ellis quedó decepcionado al no encontrar ningún valor medicinal real, pero quedó intrigado por sus posibles propiedades lubricantes. Finalmente abandonó la práctica médica para dedicar su tiempo al desarrollo de un lubricante de alta viscosidad exclusivamente a base de petróleo para máquinas de vapor, que en ese momento utilizaban combinaciones ineficientes de petróleo y grasas animales y vegetales. Logró su gran avance cuando desarrolló un aceite que funcionaba eficazmente a altas temperaturas. Esto significó menos válvulas pegadas y cilindros corroídos.
El aceite de motor es un lubricante utilizado en los motores de combustión interna , que impulsan automóviles , motocicletas , cortadoras de césped , generadores de motor y muchas otras máquinas. En los motores, hay piezas que se mueven entre sí, y la fricción entre las piezas desperdicia energía útil al convertir la energía cinética en calor . También desgasta esas piezas, lo que podría provocar una menor eficiencia y degradación del motor. La lubricación adecuada disminuye el consumo de combustible, disminuye el desperdicio de energía y aumenta la longevidad del motor.
El aceite lubricante crea una película separadora entre las superficies de las piezas móviles adyacentes para minimizar el contacto directo entre ellas, disminuyendo el calor por fricción y reduciendo el desgaste, protegiendo así el motor. En uso, el aceite de motor transfiere calor por conducción a medida que fluye a través del motor. [3] En un motor con una bomba de recirculación de aceite, este calor se transfiere mediante el flujo de aire sobre la superficie exterior del cárter de aceite , el flujo de aire a través de un enfriador de aceite y a través de los gases de aceite evacuados por el sistema de ventilación positiva del cárter (PCV). Si bien las bombas de recirculación modernas generalmente se incluyen en automóviles de pasajeros y otros motores de tamaño similar o mayor, la lubricación de pérdida total es una opción de diseño que sigue siendo popular en motores pequeños y en miniatura.
En los motores de gasolina, el segmento superior del pistón puede exponer el aceite del motor a temperaturas de 160 °C (320 °F). En los motores diésel, el anillo superior puede exponer el aceite a temperaturas superiores a 315 °C (600 °F). Los aceites de motor con índices de viscosidad más altos se diluyen menos a estas temperaturas más altas. [4]
Recubrir las piezas metálicas con aceite también evita que queden expuestas al oxígeno , inhibiendo la oxidación a temperaturas operativas elevadas , previniendo la oxidación o la corrosión . También se pueden agregar inhibidores de corrosión al aceite de motor. A muchos aceites de motor también se les agregan detergentes y dispersantes para ayudar a mantener el motor limpio y minimizar la acumulación de lodos de aceite . El aceite es capaz de atrapar el hollín de la combustión por sí mismo, en lugar de dejarlo depositado en las superficies internas. Es una combinación de esto y algo de chamuscado que hace que el aceite usado se vuelva negro después de correr un poco.
El roce de las piezas metálicas del motor produce inevitablemente algunas partículas metálicas microscópicas debido al desgaste de las superficies. Estas partículas podrían circular en el aceite y rozar las piezas móviles, provocando desgaste . Debido a que las partículas se acumulan en el aceite, generalmente se hace circular a través de un filtro de aceite para eliminar las partículas dañinas. Una bomba de aceite , una bomba de paletas o de engranajes accionada por el motor, bombea el aceite por todo el motor, incluido el filtro de aceite. Los filtros de aceite pueden ser de flujo total o de derivación .
En el cárter del motor de un vehículo, el aceite de motor lubrica las superficies giratorias o deslizantes entre los cojinetes del cigüeñal (cojinetes principales y cojinetes de biela) y las varillas que conectan los pistones al cigüeñal. El aceite se acumula en un cárter de aceite , o sumidero , en la parte inferior del cárter. En algunos motores pequeños, como los de cortadoras de césped, los cucharones en la parte inferior de las bielas se sumergen en el aceite en la parte inferior y lo salpican alrededor del cárter según sea necesario para lubricar las piezas internas. En los motores de vehículos modernos, la bomba de aceite toma aceite del cárter de aceite y lo envía a través del filtro de aceite a las galerías de aceite, desde donde el aceite lubrica los cojinetes principales que sostienen el cigüeñal en los muñones principales y los cojinetes del árbol de levas que accionan las válvulas. En los vehículos modernos típicos, el aceite alimentado a presión desde las galerías de aceite a los cojinetes principales ingresa en los orificios de los muñones principales del cigüeñal.
Desde estos orificios en los muñones principales, el aceite se mueve a través de conductos dentro del cigüeñal para salir de los orificios en los muñones de las bielas para lubricar los cojinetes de las bielas y las bielas. Algunos diseños más simples dependían de estas piezas que se movían rápidamente para salpicar y lubricar las superficies de contacto entre los anillos del pistón y las superficies interiores de los cilindros. Sin embargo, en los diseños modernos, también hay conductos a través de las varillas que transportan aceite desde los cojinetes de las varillas a las conexiones varilla-pistón y lubrican las superficies de contacto entre los anillos del pistón y las superficies interiores de los cilindros . Esta película de aceite también sirve como sello entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro para separar la cámara de combustión en la culata del cárter. Luego, el aceite vuelve a gotear hacia el cárter de aceite. [5] [6]
El aceite de motor también puede servir como agente refrigerante. En algunos motores, el aceite se rocía a través de una boquilla dentro del cárter sobre el pistón para enfriar piezas específicas que sufren tensiones por altas temperaturas. Por otro lado, se debe llenar la capacidad térmica del depósito de aceite, es decir, el aceite debe alcanzar su rango de temperatura diseñado antes de que pueda proteger el motor bajo carga elevada. Por lo general, esto lleva más tiempo que calentar el agente refrigerante principal (agua o mezclas de estos) hasta su temperatura de funcionamiento. Para informar al conductor sobre la temperatura del aceite, algunos motores más antiguos, de alto rendimiento o de competición cuentan con un termómetro de aceite .
El funcionamiento continuo de un motor de combustión interna sin el aceite de motor adecuado puede causar daños al motor, primero por desgaste y, en casos extremos, por "ataque del motor", donde la falta de lubricación y enfriamiento hace que el motor deje de funcionar repentinamente. El atascamiento del motor puede causar daños importantes a los mecanismos del motor. [7] [8]
Un ejemplo es el aceite lubricante para motores de combustión interna de cuatro tiempos o cuatro tiempos, como los que se utilizan en generadores de electricidad portátiles y cortadoras de césped "con operador a pie". Otro ejemplo es el aceite de dos tiempos para la lubricación de motores de combustión interna de dos tiempos o dos tiempos que se encuentra en quitanieves , motosierras, modelos de aviones, equipos de jardinería que funcionan con gasolina, como cortasetos, sopladores de hojas y cultivadores de tierra. A menudo, estos motores no están expuestos a rangos de temperatura de servicio tan amplios como en los vehículos, por lo que estos aceites pueden ser aceites de viscosidad única. [ cita necesaria ]
En los motores pequeños de dos tiempos, el aceite puede mezclarse previamente con la gasolina o el combustible, a menudo en una proporción de gasolina rica:aceite de 25:1, 40:1 o 50:1, y quemarse durante el uso junto con la gasolina. Los motores de dos tiempos más grandes utilizados en embarcaciones y motocicletas pueden tener un sistema de inyección de aceite más económico en lugar de aceite premezclado con gasolina. El sistema de inyección de aceite no se utiliza en motores pequeños utilizados en aplicaciones como quitanieves y motores de pesca por curricán, ya que el sistema de inyección de aceite es demasiado caro para motores pequeños y ocuparía demasiado espacio en el equipo. Las propiedades del aceite variarán según las necesidades individuales de estos dispositivos. Los aceites de dos tiempos para no fumadores están compuestos de ésteres o poliglicoles. La legislación medioambiental para aplicaciones marinas de recreo, especialmente en Europa, fomentaba el uso de aceites de dos ciclos a base de éster. [9]
La mayoría de los aceites de motor están hechos de una base de hidrocarburo de petróleo más pesada y espesa derivada del petróleo crudo , con aditivos para mejorar ciertas propiedades. La mayor parte de un aceite de motor típico se compone de hidrocarburos con entre 18 y 34 átomos de carbono por molécula . [10] Una de las propiedades más importantes del aceite de motor para mantener una película lubricante entre las piezas móviles es su viscosidad . La viscosidad de un líquido puede considerarse como su "espesor" o una medida de su resistencia al flujo. La viscosidad debe ser lo suficientemente alta para mantener una película lubricante, pero lo suficientemente baja para que el aceite pueda fluir alrededor de las piezas del motor en todas las condiciones. El índice de viscosidad es una medida de cuánto cambia la viscosidad del aceite a medida que cambia la temperatura. Un índice de viscosidad más alto indica que la viscosidad cambia menos con la temperatura que un índice de viscosidad más bajo.
El aceite de motor debe poder fluir adecuadamente a la temperatura más baja que se espera experimentar para minimizar el contacto de metal con metal entre las piezas móviles al arrancar el motor. El punto de fluidez definió primero esta propiedad del aceite de motor, según lo define ASTM D97 como "...un índice de la temperatura más baja de su utilidad..." para una aplicación determinada, [11] pero el simulador de arranque en frío (CCS , consulte ASTM D5293-08) y el viscosímetro minirotativo (MRV, consulte ASTM D3829-02(2007), ASTM D4684-08) son hoy las propiedades requeridas en las especificaciones de aceite de motor y definen las clasificaciones de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE).
El petróleo está compuesto en gran parte por hidrocarburos que pueden arder si se encienden. Otra propiedad importante del aceite de motor es su punto de inflamación , la temperatura más baja a la que el aceite desprende vapores que pueden encenderse. Es peligroso que el aceite de un motor se encienda y queme, por lo que es deseable un punto de inflamación alto. En una refinería de petróleo , la destilación fraccionada separa una fracción de aceite de motor de otras fracciones de petróleo crudo, eliminando los componentes más volátiles y, por lo tanto, aumentando el punto de inflamación del aceite (reduciendo su tendencia a quemarse).
Otra propiedad manipulada del aceite de motor es su número de bases totales (TBN), que es una medida de la alcalinidad de reserva de un aceite, es decir, su capacidad para neutralizar ácidos. La cantidad resultante se determina como mg KOH/ (gramo de lubricante). De manera análoga, el índice de acidez total (TAN) es la medida de la acidez de un lubricante . Otras pruebas incluyen el contenido de zinc , fósforo o azufre y pruebas de formación excesiva de espuma .
La prueba de volatilidad de Noack (ASTM D-5800) determina la pérdida física por evaporación de los lubricantes en servicio a alta temperatura. Se permite una pérdida por evaporación máxima del 14 % para cumplir con las especificaciones API SL e ILSAC GF-3. Algunas especificaciones de aceite OEM para automóviles requieren menos del 10%.
Tabla de propiedades térmicas y físicas del aceite de motor típico no utilizado: [12] [13]
La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) ha establecido un sistema de código numérico para clasificar los aceites de motor según sus características de viscosidad conocido como SAE J300 . Este estándar se usa comúnmente en todo el mundo y las organizaciones de estándares que lo hacen incluyen API [14] y ACEA . [15] Los grados incluyen grados individuales, como SAE 30, y también grados múltiples como SAE 15W-30. Un multigrado consta de un grado de invierno que especifica la viscosidad a temperaturas frías y un grado que no es de invierno que especifica la viscosidad a temperaturas de funcionamiento. Un aceite de motor que utilice un mejorador polimérico del índice de viscosidad (VII) debe clasificarse como multigrado.
La avería de los VII bajo cizallamiento es una preocupación en aplicaciones de motocicletas, donde la transmisión puede compartir aceite lubricante con el motor. Por este motivo, a veces se recomienda utilizar aceite específico para motocicletas. [16] La necesidad de un aceite específico para motocicletas de mayor precio también ha sido cuestionada por al menos una organización de consumidores. [17]
El aceite y el filtro de aceite deben sustituirse periódicamente; el proceso se llama cambio de aceite . Si bien existe toda una industria que rodea el mantenimiento y los cambios de aceite regulares, un cambio de aceite es una operación de mantenimiento del automóvil relativamente simple que muchos propietarios de automóviles pueden realizar ellos mismos. Implica drenar el aceite del motor en una bandeja de goteo, reemplazar el filtro y agregar aceite nuevo.
En los motores, hay cierta exposición del aceite a los productos de combustión interna y partículas microscópicas de coque de hollín negro se acumulan en el aceite durante el funcionamiento. Además, el roce de las piezas metálicas del motor produce algunas partículas metálicas microscópicas por el desgaste de las superficies. Estas partículas podrían circular en el aceite y rozar las superficies de las piezas provocando desgaste . El filtro de aceite elimina muchas de las partículas y lodos, pero eventualmente, el filtro de aceite puede obstruirse si se usa durante períodos extremadamente prolongados.
El aceite de motor y especialmente los aditivos también sufren degradación térmica y mecánica, lo que reduce la viscosidad y la alcalinidad de reserva del aceite. Con una viscosidad reducida, el aceite no es tan capaz de lubricar el motor, lo que aumenta el desgaste y la posibilidad de sobrecalentamiento. La alcalinidad de reserva es la capacidad del aceite para resistir la formación de ácidos. Si la alcalinidad de reserva disminuye a cero, esos ácidos se forman y corroen el motor.
Algunos fabricantes de motores especifican qué grado de viscosidad de aceite de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) se debe utilizar, pero un aceite de motor de diferente viscosidad puede funcionar mejor según el entorno operativo. Muchos fabricantes tienen diferentes requisitos y designaciones para el aceite de motor que deben utilizar. Esto se debe al requisito de la EPA de que se debe recomendar al cliente el mismo grado de viscosidad del aceite utilizado en la prueba MPG. Esta recomendación exclusiva llevó a la eliminación de cuadros informativos que representan el rango de temperatura climática junto con la sugerencia de varios grados de viscosidad del aceite correspondientes.
En general, a menos que lo especifique el fabricante, los aceites más espesos no son necesariamente mejores que los aceites más diluidos; Los aceites pesados tienden a adherirse por más tiempo a las piezas entre dos superficies móviles, y esto degrada el aceite más rápido que un aceite más liviano que fluye mejor, lo que permite que el aceite nuevo llegue antes a su lugar. El clima frío tiene un efecto espesante sobre el aceite convencional, y esta es una de las razones por las que los fabricantes recomiendan aceites más diluidos en lugares con inviernos fríos.
Los cambios de aceite de motor generalmente se programan según el tiempo de servicio o la distancia recorrida por el vehículo. Estas son indicaciones aproximadas de los factores reales que controlan cuándo es apropiado un cambio de aceite, que incluyen cuánto tiempo ha estado funcionando el aceite a temperaturas elevadas, cuántos ciclos de calentamiento ha pasado el motor y qué tan duro ha trabajado el motor. La distancia del vehículo está destinada a estimar el tiempo a alta temperatura, mientras que se supone que el tiempo en servicio se correlaciona con el número de viajes del vehículo y captura el número de ciclos de calentamiento. El aceite no se degrada significativamente simplemente con el motor frío. Por otro lado, si un automóvil se conduce distancias muy cortas, el aceite no se calentará completamente y acumulará contaminantes como agua, debido a la falta de calor suficiente para hervir el agua. El aceite en estas condiciones, simplemente reposando en un motor, puede causar problemas.
También es importante la calidad del aceite utilizado, especialmente en el caso de los sintéticos (los sintéticos son más estables que los aceites convencionales). Algunos fabricantes abordan esto (por ejemplo, BMW y VW con sus respectivos estándares de larga duración), mientras que otros no.
Los intervalos basados en el tiempo tienen en cuenta a los conductores que realizan viajes cortos y conducen distancias cortas, lo que acumula más contaminantes. Los fabricantes recomiendan no exceder el intervalo de tiempo o distancia recorrida para un cambio de aceite de motor. Muchos automóviles modernos ahora tienen intervalos algo más altos para cambiar el aceite y el filtro, con la limitación de un servicio "severo" que requiere cambios más frecuentes con una conducción menos que ideal. Esto se aplica a viajes cortos de menos de 15 kilómetros (10 millas), donde el aceite no alcanza la temperatura de funcionamiento máxima el tiempo suficiente para eliminar la condensación, el exceso de combustible y otra contaminación que genera "lodos", "barnices", "ácidos". ", u otros depósitos. Muchos fabricantes cuentan con cálculos informáticos del motor para estimar el estado del aceite en función de los factores que lo degradan, como las RPM, la temperatura y la duración del viaje; Un sistema agrega un sensor óptico para determinar la claridad del aceite en el motor. Estos sistemas se conocen comúnmente comomonitores de vida útil del aceite u OLM.
Algunos talleres de cambio rápido de aceite recomiendan intervalos de 5.000 kilómetros (3.000 millas) o cada tres meses; Según muchos fabricantes de automóviles, esto no es necesario. Esto ha llevado a una campaña de la EPA de California contra el " mito de las 3.000 millas ", promoviendo las recomendaciones de los fabricantes de vehículos sobre los intervalos de cambio de aceite por encima de las de la industria del cambio de aceite.
El usuario del motor puede, al reemplazar el aceite, ajustar la viscosidad según el cambio de temperatura ambiente, más espesa para el calor del verano y más fina para el frío del invierno. Los aceites de menor viscosidad son comunes en los vehículos más nuevos.
A mediados de la década de 1980, las viscosidades recomendadas se habían reducido a 5W-30 , principalmente para mejorar la eficiencia del combustible. Una aplicación moderna típica sería el uso en motores Honda de aceite de viscosidad 5W-20 (y en sus vehículos más nuevos, 0W-20) durante 12.000 kilómetros (7.500 millas). Los diseños de motores están evolucionando para permitir el uso de aceites de viscosidad aún más baja sin el riesgo de abrasión excesiva de metal con metal, principalmente en las áreas de los mecanismos de levas y válvulas. En línea con el impulso de los fabricantes de automóviles hacia estas viscosidades más bajas en busca de una mejor economía de combustible, el 2 de abril de 2013 la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) introdujo una clasificación de viscosidad SAE 16, una ruptura con su tradicional sistema de numeración "divisible por 10" para sus clasificaciones de viscosidad a alta temperatura que abarcaban desde SAE 20 de baja viscosidad hasta SAE 60 de alta viscosidad. [18]
Los lubricantes para motores se evalúan según el Instituto Americano del Petróleo (API), SJ, SL, SM, SN, SP, CH-4, CI-4, CI-4 PLUS, CJ-4, CK y FA, así como con International Lubricant. Requisitos del Comité de Estandarización y Aprobación (ILSAC) GF-3, GF-4, GF-5, GF-6A, GF-6B y Cummins, Mack y John Deere (y otros fabricantes de equipos originales (OEM)). Estas evaluaciones incluyen propiedades químicas y físicas utilizando métodos de prueba de banco, así como pruebas reales del motor en funcionamiento para cuantificar el lodo del motor, la oxidación, el desgaste de los componentes, el consumo de aceite, los depósitos del pistón y el ahorro de combustible. Originalmente S para encendido por chispa y C para compresión, como se usa con motores diesel. Muchos productores de petróleo todavía mencionan estas categorías en su comercialización. [19]
La API establece estándares mínimos de desempeño para los lubricantes. El aceite de motor se utiliza para la lubricación , refrigeración y limpieza de motores de combustión interna . El aceite de motor puede estar compuesto únicamente de una base lubricante en el caso de aceites no detergentes en su mayoría obsoletos , o de una base lubricante más aditivos para mejorar la detergencia del aceite, su rendimiento en presiones extremas y su capacidad para inhibir la corrosión de las piezas del motor.
Grupos: La API clasifica las bases de lubricantes en cinco grupos. Las materias primas del Grupo I están compuestas de petróleo fraccionadamente destilado que se refina aún más con procesos de extracción con solventes para mejorar ciertas propiedades como la resistencia a la oxidación y eliminar la cera. Los aceites minerales pobremente refinados que no cumplen con el VI mínimo de 80 requerido en el grupo I encajan en el Grupo V. Las reservas base del Grupo II están compuestas de petróleo fraccionadamente destilado que ha sido hidrocraqueado para refinarlo y purificarlo aún más. Las acciones base del Grupo III tienen características similares a las acciones base del Grupo II, excepto que las acciones base del Grupo III tienen índices de viscosidad más altos. Las materias primas del Grupo III se producen mediante hidrocraqueo adicional de las materias primas del Grupo II o de la cera floja hidroisomerizada (un subproducto del proceso de desparafinado de los Grupos I y II). Las materias primas del grupo IV son polialfaolefinas (PAO). El Grupo V es un grupo general para cualquier población base no descrita en los Grupos I a IV. Ejemplos de materias primas del grupo V incluyen poliolesteres (POE), polialquilenglicoles (PAG) y perfluoropolialquiléteres (PFPAE) y aceite mineral poco refinado. Los grupos I y II se denominan comúnmente aceites minerales , el grupo III suele denominarse sintéticos (excepto en Alemania y Japón, donde no deben llamarse sintéticos) y el grupo IV es un aceite sintético. Los aceites base del Grupo V son tan diversos que no existe una descripción general.
Las clases de servicio API [20] tienen dos clasificaciones generales: S para "encendido de servicio/por chispa" (automóviles de pasajeros y camionetas ligeras típicos que utilizan motores de gasolina ) y C para "encendido comercial/por compresión" ( equipo diésel típico ). El aceite de motor que ha sido probado y cumple con los estándares API puede mostrar el símbolo de servicio API (también conocido como "Donut") con las categorías de servicio en los contenedores vendidos a los usuarios de aceite. [20]
La última categoría de servicio API es API SP para motores de gasolina para automóviles y camiones ligeros. [21] La norma SP se refiere a un grupo de pruebas de laboratorio y de motores, incluida la última serie para el control de depósitos de alta temperatura. Las categorías de servicio API actuales incluyen SP, SN, SM, SL y SJ para motores de gasolina. Todas las categorías de servicios anteriores están obsoletas. [19] Sin embargo, los aceites para motocicletas todavía utilizan comúnmente el estándar SF/SG. [ cita necesaria ]
Todas las categorías de gasolina actuales (incluida la obsoleta SH) han impuesto limitaciones al contenido de fósforo para ciertos grados de viscosidad SAE (xW-20, xW-30) debido al envenenamiento químico que el fósforo tiene en los convertidores catalíticos. El fósforo es un componente antidesgaste clave en el aceite de motor y generalmente se encuentra en el aceite de motor en forma de ditiofosfato de zinc (ZDDP). Cada nueva categoría API ha impuesto límites sucesivamente más bajos para fósforo y zinc y, por lo tanto, ha creado una cuestión controvertida de aceites obsoletos necesarios para motores más antiguos, especialmente motores con taqués deslizantes (planos/hendidos). API e ILSAC, que representa a la mayoría de los principales fabricantes de automóviles/motores del mundo, afirman que API SM/ILSAC GF-4 es totalmente compatible con versiones anteriores, y se señala que una de las pruebas de motor requeridas para API SM, la Secuencia IVA, es una Diseño de empujador deslizante para probar específicamente la protección contra el desgaste de la leva. No todo el mundo está de acuerdo con la compatibilidad con versiones anteriores y, además, hay situaciones especiales, como los motores de "rendimiento" o los motores totalmente construidos para carreras, donde los requisitos de protección del motor están por encima y más allá de los requisitos API/ILSAC. Debido a esto, existen aceites especiales en el mercado con niveles de fósforo superiores a los permitidos por API. La mayoría de los motores construidos antes de 1985 tienen sistemas de construcción de estilo cojinete plano/hendido, que son sensibles a la reducción de zinc y fósforo. Por ejemplo, en los aceites con clasificación API SG, esto estaba en el nivel de 1200 a 1300 ppm para zinc y fósforo, donde el SM actual está por debajo de 600 ppm. Esta reducción de químicos antidesgaste en el aceite ha causado fallas prematuras en los árboles de levas y otros cojinetes de alta presión en muchos automóviles más antiguos y se le ha atribuido la falla prematura del engranaje del sensor de posición de la leva/impulsor de la bomba de aceite que está engranado con el engranaje del árbol de levas en algunos vehículos modernos. motores.
Las categorías de servicio actuales para motores diésel son API CK-4, CJ-4, CI-4 PLUS, CI-4, CH-4 y FA-4. Las categorías de servicios anteriores como API CC o CD están obsoletas. API resolvió los problemas con API CI-4 creando una categoría API CI-4 PLUS separada que contiene algunos requisitos adicionales; esta marca se encuentra en la parte inferior del símbolo de servicio API "Donut".
Se introdujeron API CK-4 y FA-4 para los motores americanos modelo 2017. [22] API CK-4 es compatible con versiones anteriores, lo que significa que se supone que los aceites API CK-4 brindan un rendimiento superior a los aceites fabricados en categorías anteriores y podrían usarse sin problemas en todos los motores de modelos anteriores (pero consulte Ford a continuación).
Los aceites API FA-4 son diferentes (es por eso que API decidió iniciar un nuevo grupo además de API Sx y API Cx). Los aceites API FA-4 están formulados para mejorar la economía de combustible (presentado como una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero ). Para lograrlo, se utilizan aceites SAE xW-30 mezclados con una viscosidad de alto cizallamiento a alta temperatura de 2,9 cP a 3,2 cP. No son aptos para todos los motores por lo que su uso depende de la decisión de cada fabricante de motores. No se pueden utilizar con combustible diésel que contenga más de 15 ppm de azufre.
Cummins reaccionó a la introducción de API CK-4 y API FA-4 emitiendo su lista CES 20086 de aceites registrados API CK-4 [23] y su lista CES 20087 de aceites registrados API FA-4. [24] Se prefieren los aceites Valvoline.
Ford recomienda el aceite de motor FA-4 en sus motores diésel más pequeños, por ejemplo, el F-150 con motor diésel de 3,0 L y el Transit con motor diésel de 2,0 L. El número de especificación de Ford es WSS-M2C214-B1. [25]
Ford recomienda aceites de motor que cumplan con la especificación Ford WSS-M2C171-F1 en los motores diésel Ford de 3,2 L y 6,7 L, así como en motores diésel Ford más antiguos, 4,5 L, 6,0 L, 6,4 L y 7,3 L. Ford publica una lista de aceites aprobados y la mayoría de los aceites CK-4 están en la lista. [26]
Si bien los aceites de motor están formulados para cumplir con una categoría de servicio API específica, de hecho se ajustan bastante a las categorías de gasolina y diésel. Por lo tanto, los aceites para motores diésel suelen incluir las categorías de gasolina pertinentes; por ejemplo, un aceite API CJ-4 podría mostrar API SL o API SM en el contenedor. La regla es que la primera categoría mencionada se cumpla plenamente y la segunda se cumpla plenamente, salvo que sus requisitos entren en conflicto con los de la primera. [ cita necesaria ]
La estructura de clasificación de aceites API ha eliminado el soporte específico para aplicaciones de motocicletas con embrague húmedo en sus descriptores, y se hace referencia a que los aceites API SJ y más nuevos son específicos para el uso en automóviles y camionetas livianas. En consecuencia, los aceites para motocicletas están sujetos a sus propios estándares únicos. Ver JASO a continuación. Como se mencionó anteriormente, los aceites para motocicletas comúnmente todavía usan el obsoleto estándar SF/SG.
El Comité Internacional de Aprobación y Normalización de Lubricantes (ILSAC) también tiene normas para el aceite de motor. Introducido en 2004, GF-4 [27] se aplica a aceites de grado de viscosidad SAE 0W-20, 5W-20, 0W-30, 5W-30 y 10W-30. En general, ILSAC trabaja con API en la creación de la especificación de gasolina y aceite más nueva, y ILSAC agrega un requisito adicional de pruebas de economía de combustible a su especificación. Para GF-4, se requiere una prueba de economía de combustible de secuencia VIB (ASTM D6837) que no se requiere en la categoría de servicio API SM.
Una nueva prueba clave para GF-4, que también se requiere para API SM, es la Secuencia IIIG, que implica hacer funcionar un GM 3.8 L V-6 de 3,8 litros (230 pulgadas cúbicas) a 125 hp (93 kW), 3600 rpm. y temperatura del aceite de 150 °C (302 °F) durante 100 horas. Estas son condiciones mucho más severas para las que fue diseñado cualquier aceite especificado API: los automóviles que normalmente elevan la temperatura del aceite constantemente por encima de los 100 °C (212 °F) son la mayoría de los motores turboalimentados , junto con la mayoría de los motores de origen europeo o japonés, particularmente los pequeños. Capacidad, alta potencia de salida.
La prueba IIIG es aproximadamente un 50% más difícil [28] que la prueba IIIF anterior, utilizada en aceites GF-3 y API SL. Los aceites de motor que llevan el símbolo API starburst desde 2005 cumplen con ILSAC GF-4. [27] Para ayudar a los consumidores a reconocer que un aceite cumple con los requisitos de ILSAC, API desarrolló una marca de certificación "starburst".
En octubre de 2010 entró en vigor un nuevo conjunto de especificaciones, GF-5, [29]. La industria tenía un año para convertir sus aceites a GF-5 y en septiembre de 2011, ILSAC ya no ofrecía licencias para GF-4.
Después de casi una década de GF-5, ILSAC publicó las especificaciones finales de GF-6 en 2019, y las ventas autorizadas a fabricantes de aceite y renombradores comenzarán el 1 de mayo de 2020. Hay dos estándares GF6; GF-6A es una progresión y totalmente compatible con GF-5 y GF-6B específicamente para aceite de viscosidad SAE 0W-16. [30]
Las pruebas de clasificación A3/A5 de rendimiento/calidad de la ACEA ( Association des Constructeurs Européens d'Automobiles ) utilizadas en Europa son posiblemente más estrictas que las normas API e ILSAC [ cita requerida ] . CEC (Consejo Europeo Coordinador) es el organismo de desarrollo para pruebas de combustibles y lubricantes en Europa y más allá, estableciendo los estándares a través de sus grupos industriales europeos; ACEA, ATIEL, ATC y CONCAWE.
ACEA no certifica aceites, ni licencia, ni registra, certificados de cumplimiento. Los propios fabricantes de aceite son responsables de llevar a cabo todas las pruebas y evaluaciones del aceite de acuerdo con los estándares y prácticas reconocidos de la industria de lubricantes para motores. [31]
Las categorías populares incluyen A3/B3 y A3/B4, que se definen como "Aceite de motor estable y de calidad destinado a su uso en motores de gasolina y diésel de automóviles de pasajeros y camionetas de servicio liviano con intervalos de cambio extendidos". A3/B5 es adecuado solo para motores Diseñado para usar viscosidades bajas. Los aceites de categoría C están diseñados para usarse con catalizadores y filtros de partículas, mientras que la categoría E es para diésel de servicio pesado.[32] [33]
La Organización Japonesa de Normas Automotrices (JASO) ha creado su propio conjunto de estándares de rendimiento y calidad para los motores de gasolina de origen japonés.
Para los motores de gasolina de cuatro tiempos se utiliza la norma JASO T904, que es especialmente relevante para los motores de motocicletas. Los estándares JASO T904-MA y MA2 están diseñados para distinguir los aceites aprobados para uso en embragues húmedos, y los lubricantes MA2 ofrecen un mayor rendimiento de fricción. La norma JASO T904-MB indica aceites no adecuados para uso con embrague húmedo y, por lo tanto, se utilizan en scooters equipados con transmisiones continuamente variables. La adición de modificadores de fricción a los aceites JASO MB puede contribuir a una mayor economía de combustible en estas aplicaciones. [34]
Para motores de gasolina de dos tiempos se utiliza la norma JASO M345 (FA, FB, FC, FD), [35] y esto se refiere particularmente a bajo nivel de cenizas, lubricidad, detergencia, bajo nivel de humo y bloqueo del escape.
Estos estándares, especialmente JASO-MA (para motocicletas) y JASO-FC, están diseñados para abordar cuestiones de requisitos de aceite que no abordan las categorías de servicio API. Un elemento del estándar JASO-MA es una prueba de fricción diseñada para determinar la idoneidad para el uso de embrague húmedo. [36] [37] Un aceite que cumple con JASO-MA se considera apropiado para operaciones de embrague húmedo. Los aceites comercializados como específicos para motocicletas llevarán la etiqueta JASO-MA.
Un informe de 1989 de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) afirmó que su esfuerzo de 12 años para crear un nuevo estándar de alta temperatura y alto cizallamiento (HTHS) no tuvo éxito. Refiriéndose a SAE J300, la base de los estándares de clasificación actuales, el informe decía:
El rápido crecimiento de los aceites multigrado no newtonianos ha convertido la viscosidad cinemática en un parámetro casi inútil para caracterizar la viscosidad "real" en zonas críticas de un motor... Hay quienes están decepcionados de que el esfuerzo de doce años no haya dado como resultado un redefinición del documento de clasificación de viscosidad de aceite de motor SAE J300 para expresar la viscosidad a alta temperatura de los distintos grados... En opinión de este autor, esta redefinición no se produjo porque el mercado de lubricantes para automóviles no conoce fallas de campo inequívocamente atribuibles a Viscosidad insuficiente del aceite HTHS. [38]
Algunos fabricantes actuales de motores o vehículos requieren que se utilice una fórmula de aceite específica, conocida como especificaciones de aceite, para agregar niveles adicionales de protección para diseños de motores, materiales y condiciones de operación especiales. A partir de finales de la década de 1990, BMW, por ejemplo, lanzó una especificación llamada LL-98 (Long Life 1998) que requiere aditivos especiales en los aceites aprobados para cumplir con esa especificación. BMW desarrolla periódicamente nuevas especificaciones para satisfacer las crecientes exigencias de las normas de emisiones de la EPA y los requisitos de MPG, así como nuevos motores. Se sabe que no utilizar el aceite de especificación correcta causa obstrucción prematura y otras fallas del sistema PCV (ventilación positiva del cárter), sistema VVT (sincronización variable de válvulas), sistema de empaquetadura y sellado y otros componentes de combustión interna. Algunos de los aditivos en esas especificaciones están diseñados para ayudar a mantener los sistemas lubricados y limpios. Algunos ejemplos de otras especificaciones de BMW son: LL-01,LL-01 fe, LL-12, LL-14+, LL-17 fe. [39] Los fabricantes de vehículos europeos han liderado el camino en cuanto a especificaciones de aceite, pero desde entonces los fabricantes asiáticos y estadounidenses se han unido para crear la necesidad de que los talleres de cambio de aceite, los talleres de reparación y los concesionarios tengan muchos aceites diferentes para evitar daños tanto mecánicos como monetarios. Ejemplos de algunas especificaciones de VW son VW 500.00, VW 501.01, VW 502.00, VW 503.00, VW 503.01, VW 504.00, VW 505.00, VW 505.01, VW 506.00, VW 507.00, VW 508.00/509.00. Las especificaciones de Mercedes Benz incluyen MB 226.5, MB 226.51, MB 229.1, MB 229.31, MB 229.5, MB 229.51, MB 229.52. [40]
Además de los mejoradores del índice de viscosidad, los fabricantes de aceite de motor suelen incluir otros aditivos como detergentes y dispersantes para ayudar a mantener limpio el motor minimizando la acumulación de lodo, inhibidores de corrosión y aditivos alcalinos para neutralizar los productos de oxidación ácida del aceite. La mayoría de los aceites comerciales tienen una cantidad mínima de dialquilditiofosfato de zinc como aditivo antidesgaste para proteger las superficies metálicas en contacto con zinc y otros compuestos en caso de contacto de metal con metal. La cantidad de dialquilditiofosfato de zinc se limita para minimizar los efectos adversos sobre los convertidores catalíticos . Otro aspecto de los dispositivos de postratamiento es la deposición de cenizas de aceite, lo que aumenta la contrapresión del escape y reduce la economía de combustible con el tiempo. La llamada "caja química" limita hoy las concentraciones de azufre, cenizas y fósforo (SAP).
Hay otros aditivos disponibles comercialmente que el usuario puede agregar al aceite para obtener un supuesto beneficio adicional. Algunos de estos aditivos incluyen:
Algunos aceites que contienen disulfuro de molibdeno pueden no ser adecuados para motocicletas que comparten la lubricación del embrague húmedo con el motor. [36]
Debido a su composición química, dispersión mundial y efectos en el medio ambiente, el aceite de motor usado es considerado un grave problema ambiental. [43] [44] La mayoría de los lubricantes de aceite de motor actuales contienen bases de petróleo, que son tóxicas para el medio ambiente y difíciles de eliminar después de su uso. [45] Más del 40% de la contaminación en las vías fluviales de Estados Unidos proviene del aceite de motor usado. [46] El aceite usado se considera la mayor fuente de contaminación por petróleo en los puertos y vías fluviales de EE. UU., con 1.460 ML (385 × 10 6 gal EE.UU.) por año, principalmente debido a una eliminación inadecuada. [47] Con diferencia, la principal causa de contaminación por aceite de motor en los océanos proviene de los desagües y el escurrimiento de las calles urbanas, en gran parte causados por la eliminación inadecuada del aceite de motor. [48] Un galón estadounidense (3,8 L) de aceite usado puede generar una mancha de 32.000 m 2 (8 acres) en el agua superficial, amenazando a peces, aves acuáticas y otras formas de vida acuática. [47] Según la EPA de EE. UU., las películas de petróleo en la superficie del agua impiden la reposición de oxígeno disuelto, perjudican los procesos fotosintéticos y bloquean la luz solar. [49] Los efectos tóxicos del aceite usado en organismos marinos y de agua dulce varían, pero se han encontrado efectos significativos a largo plazo en concentraciones de 310 ppm en varias especies de peces de agua dulce y tan bajas como 1 ppm en formas de vida marina. [49] El aceite de motor puede tener un efecto increíblemente perjudicial sobre el medio ambiente, particularmente para las plantas que dependen de un suelo sano para crecer. Hay tres formas principales en que el aceite de motor afecta a las plantas:
El aceite de motor usado vertido en la tierra reduce la productividad del suelo. [49] El aceite usado que se desecha inadecuadamente termina en vertederos, alcantarillas, patios traseros o desagües pluviales donde el suelo, el agua subterránea y el agua potable pueden contaminarse. [50]
Los lubricantes sintéticos fueron fabricados por primera vez en cantidades significativas como sustitutos de los lubricantes minerales (y combustibles) por científicos alemanes a finales de los años 1930 y principios de los 1940, debido a sus cantidades insuficientes de crudo necesarias para luchar en la Segunda Guerra Mundial . Un factor importante en su aumento de popularidad fue la capacidad de los lubricantes de base sintética para permanecer fluidos a temperaturas muy bajas, como las encontradas en el frente oriental de Alemania , lo que provocó que los lubricantes a base de petróleo se solidificaran debido a su mayor contenido de cera. El uso de lubricantes sintéticos se amplió durante las décadas de 1950 y 1960 debido a una propiedad en el otro extremo del espectro de temperaturas: la capacidad de lubricar motores de aviación a altas temperaturas que provocaban que los lubricantes de base mineral se descompusieran. A mediados de la década de 1970, se formularon y aplicaron comercialmente por primera vez aceites de motor sintéticos en aplicaciones automotrices. El mismo sistema SAE para designar la viscosidad del aceite de motor también se aplica a los aceites sintéticos .
Los aceites sintéticos se derivan de bases del Grupo III, Grupo IV o algunas bases del Grupo V. Los sintéticos incluyen clases de lubricantes como ésteres sintéticos (Grupo V), así como "otros" como GTL (gas metano a líquido) (Grupo III +) y polialfa-olefinas (Grupo IV). En teoría, una mayor pureza y, por lo tanto, un mejor control de las propiedades significa que el aceite sintético tiene mejores propiedades mecánicas en temperaturas extremas, altas y bajas. Las moléculas se hacen lo suficientemente grandes y "blandas" para conservar una buena viscosidad a temperaturas más altas, pero las estructuras moleculares ramificadas interfieren con la solidificación y, por lo tanto, permiten el flujo a temperaturas más bajas. Por lo tanto, aunque la viscosidad aún disminuye a medida que aumenta la temperatura, estos aceites de motor sintéticos tienen un índice de viscosidad más alto que la base de petróleo tradicional. Sus propiedades especialmente diseñadas permiten un rango de temperatura más amplio a temperaturas más altas y más bajas y, a menudo, incluyen un punto de fluidez más bajo. Con su índice de viscosidad mejorado, los aceites sintéticos necesitan niveles más bajos de mejoradores del índice de viscosidad, que son los componentes del aceite más vulnerables a la degradación térmica y mecánica a medida que el aceite envejece y, por lo tanto, no se degradan tan rápido como los aceites de motor tradicionales. Sin embargo, todavía se llenan de partículas, aunque es mejor que la materia se suspenda dentro del aceite, [ cita necesaria ] y el filtro de aceite aún se llena y se obstruye con el tiempo. Por lo tanto, aún se deben realizar cambios periódicos de aceite y filtro con aceite sintético, pero algunos proveedores de aceite sintético sugieren que los intervalos entre cambios de aceite pueden ser más largos, a veces hasta 16 000 a 24 000 kilómetros (9900 a 14 900 millas), principalmente debido a la reducción de la degradación por oxidación.
Las pruebas [ cita necesaria ] muestran que el aceite totalmente sintético es superior en condiciones de servicio extremas al aceite convencional y puede funcionar mejor durante más tiempo en condiciones estándar. Pero en la gran mayoría de las aplicaciones de vehículos, los lubricantes a base de aceite mineral, fortificados con aditivos y con el beneficio de más de un siglo de desarrollo, siguen siendo el lubricante predominante para la mayoría de las aplicaciones de motores de combustión interna. [51]
Los aceites de base biológica existían antes del desarrollo de los aceites a base de petróleo en el siglo XIX. Se han convertido en objeto de renovado interés con la llegada de los biocombustibles y el impulso a los productos ecológicos. El desarrollo de aceites de motor a base de canola comenzó en 1996 con el fin de lograr productos respetuosos con el medio ambiente. La Universidad Purdue ha financiado un proyecto para desarrollar y probar dichos aceites. Los resultados de las pruebas indican un rendimiento satisfactorio de los aceites probados. [52] Una revisión sobre el estado de los aceites de motor y aceites base de base biológica a nivel mundial, así como en los EE. UU., muestra cómo los lubricantes de base biológica son prometedores para aumentar el suministro actual de materiales lubricantes a base de petróleo, así como para reemplazar en muchos casos. [53]
El Centro Nacional de Investigación de Utilización Agrícola del USDA desarrolló una tecnología de lubricante Estolide hecha de aceites vegetales y animales. Los Estolides se han mostrado muy prometedores en una amplia gama de aplicaciones, incluidos los lubricantes para motores. [54] En colaboración con el USDA, una empresa con sede en California, Biosynthetic Technologies, ha desarrollado un aceite biosintético "directo" de alto rendimiento utilizando la tecnología Estolide para su uso en aceites de motor y lubricantes industriales. Este aceite biosintético del Instituto Americano del Petróleo (API) tiene el potencial de reducir en gran medida los desafíos ambientales asociados con el petróleo. Las pruebas independientes no sólo muestran que los aceites biosintéticos se encuentran entre los productos mejor calificados para proteger motores y maquinaria; también son de origen biológico, biodegradables, no tóxicos y no se bioacumulan en organismos marinos. Además, los aceites de motor y los lubricantes formulados con aceites base biosintéticos se pueden reciclar y refinar con aceites a base de petróleo. [55] La empresa estadounidense Green Earth Technologies fabrica un aceite de motor de base biológica, llamado G-Oil, elaborado a partir de aceites animales. [56]
Un nuevo proceso para descomponer el polietileno , un producto plástico común que se encuentra en muchos envases de consumo, lo convierte en una cera similar a la parafina con las propiedades moleculares correctas para convertirlo en un lubricante, evitando el costoso proceso Fischer-Tropsch . El plástico se funde y luego se bombea a un horno. El calor del horno descompone las cadenas moleculares del polietileno en cera. Finalmente, la cera se somete a un proceso catalítico que altera la estructura molecular de la cera, dejando un aceite transparente.[57]
Los aceites de motor biodegradables a base de ésteres o mezclas de ésteres de hidrocarburos aparecieron en los años 1990, seguidos por formulaciones a partir del año 2000 que responden a los criterios bio-no-tox de la directiva europea sobre preparados (CE/1999/45). [58] Esto significa que no solo son biodegradables según los métodos de prueba 301x de la OCDE, sino que también las toxicidades acuáticas (peces, algas, dafnias) son superiores a 100 mg/L.
Otra clase de aceites base adecuados para aceites de motor son los polialquilenglicoles. Ofrecen propiedades sin cenizas, bio-no-tox y características de combustión pobre. [59]
El aceite de un producto de aceite de motor se descompone y se quema cuando se usa en un motor; también se contamina con partículas y productos químicos que lo convierten en un lubricante menos eficaz. El nuevo refinado limpia los contaminantes y los aditivos usados del aceite sucio. A partir de ahí, este "material base" limpio se mezcla con un poco de material base virgen y un nuevo paquete de aditivos para crear un producto lubricante terminado que puede ser tan efectivo como los lubricantes elaborados con aceite totalmente virgen. [60] La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) define los productos re-refinados como aquellos que contienen al menos un 25% de materia prima re-refinada, [61] pero otras normas son significativamente más estrictas. El código de contratos públicos del estado de California define un aceite de motor re-refinado como aquel que contiene al menos un 70 % de material base re-refinado. [62]
Los aceites de motor se vendían al por menor en botellas de vidrio , latas de metal y latas de cartón metálico, antes de la llegada de la actual botella de plástico de polietileno , que comenzó a aparecer a principios de los años 1980. Los picos reutilizables se fabricaron por separado de las latas; Con una punta perforadora como la de un abrelatas, estos picos podrían usarse para perforar la parte superior de la lata y proporcionar una manera fácil de verter el aceite.
Hoy en día, el aceite de motor en los EE. UU. se vende generalmente en botellas de un cuarto de galón (950 ml) y, muy raramente, en botellas de un litro (33,8 onzas líquidas estadounidenses), así como en contenedores de plástico más grandes que oscilan entre aproximadamente 4,4 y 5 litros (4,6 a 5,3 cuartos de galón de EE.UU.) debido a que la mayoría de los motores pequeños y medianos requieren alrededor de 3,6 a 5,2 litros (3,8 a 5,5 cuartos de galón de EE.UU.) de aceite de motor. En el resto del mundo, suele estar disponible en envases minoristas de 1 litro, 3 litros, 4 litros y 5 litros.
La distribución a usuarios más grandes (como talleres de cambio de aceite desde el auto) suele realizarse a granel, en camiones cisterna o en tambores de un barril (160 L) .
La ingestión humana de aceite de motor se considera peligrosa. La ingestión de pequeñas cantidades de aceite de motor no utilizado generalmente provocará heces blandas o diarrea . El aceite del motor también podría aspirar (bajar en sentido contrario). Esto puede causar: tos , sibilancias o dificultad para respirar. Si la piel entra en contacto con aceite de motor, se puede desengrasar . [63] [64] Si se expone a una llama abierta, el aceite de motor podría encenderse. [sesenta y cinco]
{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)De estos datos se desprende, entonces, que no tiene validez el argumento constantemente utilizado de que los aceites específicos para motocicletas proporcionan una lubricación superior a los aceites para automóviles cuando se usan. en una motocicleta.
Si el único criterio es la caída de la viscosidad, entonces no hay razón para gastar dinero extra en aceite diseñado específicamente para motocicletas.
Sin embargo, parece haber un argumento legítimo a favor del uso de aceites sintéticos y de mezclas sintéticas en lugar de productos a base de petróleo.
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