Lubricación en motores de tractores agrícolas

No me ha resultado fácil completar el artículo. Cuando Grandes Cultivos me propuso escribir sobre lubricación y refrigeración en tractores pensé en la cantidad de cosas que tenía para contar, pero, ¿cómo decirlo, cómo enfocarlo? Finalmente, he preferido centrarme solamente en el motor y organizar dos bloques separados: lubricación y refrigeración. La pregunta es: ¿habré conseguido el objetivo? Si la respuesta es afirmativa, en futuros artículos me centraré en el apasionante tema de la lubricación en transmisión y engrase del tractor.

La misión principal del aceite es interponerse entre las superficies de contacto formando un cojín hidráulico que consigue disminuir el rozamiento. Pero incluso la acción de un buen lubricante está supeditada a una serie de factores que intervienen sobre manera en la lubricación: los materiales de los órganos a lubricar; el grado de pulido de las superficies en contacto; las propias tolerancias en el acoplamiento.

Amén de disminuir el rozamiento, hay otros objetivos que debe cumplir un buen lubricante:

• Lubricar para evitar el gripado: Si se observase una superficie metálica bajo un microscopio, incluso en superficies muy bien pulidas, se verá una auténtica 'cordillera de picos, crestas y valles'. Si esas superficies no se lubrican cuando están en movimiento acoplado con otras similares el calentamiento provocará en breve el denominado 'gripado'.

Gripado

Es cuando dos cuerpos metálicos se bloquean o agarrotan a causa de un sobrecalentamiento agudo. Ocurre porque las moléculas de cuerpos metálicos al estar a muy alta temperatura pueden tender a soldarse. Con la lubricación se impide que esos dos cuerpos entren en contacto.

• Refrigeración: El aceite también actúa de refrigerante. El enorme calor que se genera en los pistones se transfiere a las camisas del cilindro.
• Estanqueidad: El conjunto pistón, segmento y cilindro puede generar una buena estanqueidad, y por ende compresión, debido a que el aceite cierra las fugas entre pistón y camisa del cilindro.

Cigüeñal y casquillos antifricción.

• Limpieza y protección: En todo proceso de combustión se producen 'desechos' como son los residuos de aceite oxidado o carbonilla. El aceite se encarga de evitar que esos residuos formen capas o depósitos.
• Antioxidación: Un buen aceite debe evitar que las piezas del motor sufran corrosiones. Si el vapor llegara a condensar los daños en el motor serían grandes.

¡Mucha temperatura!

A pesar del sistema de refrigeración del motor la temperatura es muy elevada en ciertos órganos del motor. El aceite debe ser capaz de no perder sus propiedades lubricantes incluso hasta temperaturas de 200 °C. Recuérdese que la oxidación es proporcional a la temperatura: a más temperatura, más rápido se produce la oxidación.

Lubricantes adecuados: La elección del lubricante adecuado evita no solo el rozamiento y por lo tanto el calentamiento y los desgastes si no que reduce considerablemente las pérdidas de energía. Los ahorros potenciales por realizar un mantenimiento óptimo con un aceite adecuado pueden variar entre el 5 y el 10%.

Diagrama del sistema lubricación:

1.- Bomba de engranajes; 2.- Filtro de aspiración; 3.- Limitador de presión; 4.- Radiador aceite; 5.- Filtro; 6.- Manocontacto; 7.- Turbo compresor de gases de escape; 8.- Eje de balancines; 9.- Árbol de levas; 10.- Distribución; 11.- Cigüeñal.

Existen otros, pero en un motor moderno, el motor que incorpora cualquier tractor o máquina agrícola se recurre a la lubricación por presión. Es el sistema que en este tipo de motores mejor garantiza la llegada continua de aceite a aquellos elementos que más lo pueden necesitar como son los cojinetes, rodamientos, válvulas e incluso los rodetes del turbo (turbina y compresor)… Al sistema se le conoce como lubricación forzada ya que se obliga al aceite a circular, con presión y caudal debido a la acción de una bomba, por un circuito programado.

Componentes del sistema

Bomba de aceite: Impulsa un caudal de aceite a una presión determinada. En el diseño del sistema se regula el caudal y se limita la presión mediante válvulas de seguridad (suele ser una bola con un resorte) La bomba normalmente se sitúa en el interior del cárter, recibiendo el movimiento desde el árbol de levas mediante engranajes o cadena.

Tipos de bombas

Las bombas que frecuentemente se usan son de engranajes, lóbulos o paletas. En cualquier caso, funcionan con una tubería por donde entra el aceite y otra de salida a presión que se dirige al filtro de aceite.

• Engranajes: Dos engranajes, uno motriz y el otro conducido, situados en el interior del cuerpo, son los encargados de suministrar presión incluso a bajo régimen del motor.
• Lóbulos: Un piñón (rotor) con dientes recibe el movimiento desde el árbol de levas y arrastra un rodete, normalmente de cinco dientes, que aspira el aceite y lo comprime para enviarlo con presión. Son bombas con holguras muy críticas.
• Paletas: Una excéntrica girando en la dirección contraria de la dirección del aceite y unas paletas pegadas a las paredes del cilindro por acción de resortes consiguen que las paletas succionen por su parte trasera y 'soplen' por su parte delantera.

Filtro de aceite: Se intercalan en el circuito filtros de distinta naturaleza y distinto paso para atrapar partículas y residuos. Los filtros habituales son de fibras, de papel, de malla y magnéticos.

Antes sucio que sin aceite

Suele montarse una válvula de derivación para que si el sistema de filtrado se tapona por la suciedad acumulada se pueda permitir al aceite seguir circulando.

Radiador: Debido a las altas temperatura el aceite pierde su viscosidad volviéndose más líquido y perdiendo poder de lubricación. Una buena táctica consiste en refrigerar el aceite bien mediante un radiador o a, más sencillo y barato y menos efectivo, a través del cárter. En tractores bien diseñados se cuenta tanto con radiadores de aceite motor, como de aceite de transmisión e incluso hidráulico cuando son independientes.

Técnicas de mejora en algunos motores

El giro del cigüeñal provoca un batido que tiende a formar espuma, por eso se suelen utilizar unos deflectores en el interior del carter para asegurar que la bomba siempre tiene aceite para absorber.

Hablar de lubricación sin hablar de aceites sería de lo más inútil, así que veamos qué es y en qué consiste un aceite motor.

Formulación: Un aceite está formado principalmente por hidrocarburos originarios del petróleo y otros compuestos químicos sintéticos. En la formulación del aceite, sea cual sea, se utilizan básicamente tres componentes: Una base que constituye el mayor porcentaje del volumen del aceite; un polímero y que se añade a la base para modificar, mejorándolo, el índice de viscosidad y su variación con los cambios de temperatura; un paquete de aditivos.

¿Mineral o sintético?: Un aceite se clasifica como mineral o sintético atendiendo al origen del aceite base. Si la base proviene exclusivamente del refino del petróleo en las torres de destilación de las refinerías se denomina mineral, mientras que los sintéticos se fabrican por 'síntesis' química de subproductos petrolíferos combinados y preparados en un laboratorio. Se trata de una clasificación que cada vez está 'más diluida', ya que lo que en Portugal puede considerarse 'sintético' en España o Italia no. La razón es que están los denominados 'semisintéticos' y que son aceites 'mezcla' de los anteriores, pero es que también los aceites 'minerales' se puede obtener con procesos tradicionales de destilación y refino o bien interviniendo otros parámetros de presión y temperatura (aceites hidrocraqueados) y, en definitiva, las 'fronteras' se han diluido.

¿Cuál es más caro?: El aceite sintético obtenido en laboratorio tiene una elaboración más compleja y por lo tanto tiene un precio mayor. También al sintético se le da mayor duración. Actualmente los aceites sintéticos o semisintéticos son mayoría en las recomendaciones de los fabricantes de tractores para los motores common rail y en Fase III o superior.

Porcentaje de componentes según tipo de aceite (www.liqui-moly.com).

Aditivos, marcando la diferencia:

Los aditivos son aquellos mejorantes del aceite para dotarlo de propiedades específicas.

Existen aditivos que mejora la base del aceite (índice de viscosidad, antiespumantes…) y otros que actúan sobre las superficies (rodamientos, cilindros...) como por ejemplo los modificadores de fricción. A continuación, algunas características que modifican los aditivos.

• Viscosidad: Un lubricante resulta de mejor calidad en tanto menor sea su variación térmica, de ahí que el uso de aceites multigrado se haya universalizado. Los multigrado son aceites con polímeros químicos añadidos para modificar su estructura molecular y adecuarlos para temperaturas variables.
• Presión extrema (EP): Aditivos curiosos como el zinc, el azufre o el fósforo que son elementos usados en presiones extremas (EP) para proteger la superficie metálica. Evitan que otros componentes de fricción lleguen a fundirse formando sulfuros o fosfatos en las capas de la superficie metálica.
• Antioxidantes: Reducen la velocidad de oxidación natural que el aceite tiende a reaccionar con el oxígeno y deteriorarse formando ácidos. La oxidación se incrementa con la temperatura.
• Detergentes: Mantienen en suspensión las partículas de suciedad evitando que se ensucien. Son sustancias e lavado activo en el aceite.
• Anti espumantes: La espuma forma tapones de aire en el circuito.

Motor-Transmisión

En realidad, las diferencias ostensibles entre el aceite motor y transmisión se plasman por las diferencias en el polímero y en el paquete de aditivos. Si en un aceite motor los aditivos pueden llegar hasta el 30 % en aceites de transmisión no suelen sobrepasar el 5%.

Cuando un cliente se enfrenta a la elección del aceite debe seguir escrupulosamente las indicaciones del fabricante de su máquina. Esto no significa que se deba elegir 'marca', que quizá sea lo de menos, sino la especificación de calidad exigida por el fabricante.

De todas las clasificaciones, algunas propias del fabricante del vehículo, hay tres que son fundamentales y 'entendibles' a nivel mundial. Una de dichas clasificaciones se hace por viscosidad (SAE) y las otras dos por exigencia de servicio (API y ACEA).

SAE (Society of Automotive Engineers): Es una clasificación muy sencilla donde solo se usa la viscosidad y no interviene ninguna consideración de calidad o composición química. Los grados de viscosidad SAE quedan recogidos en la norma SAE J 300. Pero ¡ojo!, ningún agricultor piense que por ir a su tienda habitual y pedir un SAE 15W40 ya está siguiendo la calidad exigida por el fabricante del motor. Además, elíjase el aceite con la correcta viscosidad porque la 'cultura popular' piensa que cuanto más viscoso es mejor y, sin embargo, una 'viscosidad extra' incrementa inútilmente el consumo ya que ofrece más resistencia interna.

¿Monogrado o multigrado?

Se trata de una división efectuada en la norma SAE. Los monogrados son aceites diseñados para trabajar en una temperatura específica. Apenas se usan en vehículos, aunque todavía son utilizados en motores estacionarios. Hasta 8 marcajes diferentes para 8 viscosidades diferentes (SAE 30, SAE 40...).

En los multigrado a la base se le añade unos aditivos para evitar variaciones de viscosidad con la temperatura. El marcaje se hace con un primer número que indica las propiedades en frío, la W (winter) y un segundo número que representa su adecuación a altas temperaturas. En total hay 6 marcajes diferentes (SAE 15W 40, SAE 20W 50…).

API (American Petroleum Institute): Clasifica los aceites según su capacidad de servicio ante determinadas exigencias. Cada clase se designa por dos letras. La primera letra es una 'S' (Spark combustion o encendido por bujía) en motores de gasolina y una 'C' (Combustion by compression o diesel) en vehículos agrícolas e industriales diesel. La segunda letra indica la exigencia en servicio, desde una 'A' para el menos exigente y, continuando en orden alfabético, aumentando el nivel de exigencia, por ejemplo CA, CB, CC, CD, CE, DF4, CG4, CH4, CJ4...

Algo más

La clasificación API es abierta y esto significa que se van definiendo nuevos niveles a medida que se requieren nuevos lubricantes. Por ejemplo, actualmente apenas se encontrarán aceites marcado con CA, CB, CC. Solo aceites CD se podrían usar en tractores antiguos con motor atmosférico.

Un aceite de mayor calidad y formulación más reciente, por ejemplo CJ, puede ser utilizado en un vehículo viejo al cual se le recomendaban especificaciones inferiores.

ACEA (Asociación de Constructores Europeos de Automóviles): Es una asociación reciente, 1996. La clasificación ACEA refleja la API pero añadiendo algunas exigencias. Según los entendidos será la ACEA el estándar europeo en los próximos años.

Las categorías se identifican con una letra seguida de un número (del 1 al 9 que indica, en orden creciente, el nivel de calidad del aceite) Las 4 series establecidas son:

• A: Motores de gasolina.
• B: Motores diésel 'ligeros'.
• C: Motores que cumplen la normativa de emisiones Fase IV y que pasa por disponer de filtros activos de partículas (FAP o DPF).
• E: Motores diésel de servicio pesado.

Ejemplo

Un aceite ACEA C5 denota un buen aceite con periodos de cambio largos. Un E2 es un aceite para uso normal con intervalo de cambio normal. Un E4 ya es un aceite de muy altas prestaciones. El E5 es un aceite de última generación para un tractor con SCR (adicción de urea). El E7 es para motores de muy altas prestaciones (UHPD) y con aplicaciones severas. El E9 es el E7 pero con umbral cenizas (SAPS) bajo.

Fuentes consultadas:

• Olipes: http://www.olipes.com/eu/es/

• Liqui Moly: https://www.liqui-moly.com

• Mobil: http://manual.mobilonline.cl/manualmobil/index.php

• Lubrizol: https://www.lubrizol.com/