Ingenieros de Lubricación Ltda.

ESPECIFICACIONES DE LOS ACEITES PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Por:

PEDRO ALBARRACIN AGUILLON
INGENIERO MECANICO UdeA
JULIO 24 DE 2002

MEDELLÍN - COLOMBIA

INTRODUCCIÓN

En la especificación de aceites para motores de combustión interna se debe tener en cuenta tanto la viscosidad del aceite en el sistema SAE (Sociedad Americana de Ingenieros Automotrices) como su nivel de calidad API (Instituto Americano del Petróleo). Cada una de estas organizaciones tiene en cuenta aspectos diferentes del aceite, así; la SAE solo especifica la viscosidad del aceite y si éste es unígrado ó multigrado y el API la aplicación del aceite en cuanto a si el motor es a gasolina ó Diesel.

CLASIFICACION SAE

Los aceites para motores de combustión interna se clasifican en aceites unígrados ó monogrados y multigrados. Los unígrados se caracterizan porque su viscosidad es más inestable con los cambios de temperatura, presentando una mayor viscosidad en el momento de la puesta en marcha del motor lo que hace que el aceite se demore más en llegar a la zona del primer anillo de compresión, dando lugar a que se presente un mayor desgaste adhesivo si la película límite se rompe antes de que el aceite llegue hasta estos puntos de fricción. Por el contrario, estos aceites presentan una menor viscosidad a las temperaturas de trabajo del motor, lo que disminuye el factor de seguridad en cuanto al espesor de la película EHL incrementando las posibilidades de que se presente el desgaste adhesivo bajo estas condiciones de operación.

El comportamiento de la viscosidad de los aceites multigrados con respecto a los unígrados es más estable lo que permite, que en el momento del arranque del motor el aceite tenga menos viscosidad garantizando que llega más fácilmente al primer anillo de compresión y a la temperatura de operación del motor pierde menos viscosidad con lo cual las probabilidades de que la película lubricante se rompa son menores, reduciendo el desgaste adhesivo. La mayor estabilidad de los aceites multigrados frente a los unígrados se debe al mayor contenido de aditivos mejoradores de índice de viscosidad, que dan lugar a índices de viscosidad de 120 aproximadamente.
En la Tabla No1 se especifica la viscosidad de los aceites unígrados y multigrados en centistokes (cSt) a 100°C de acuerdo con la especificación SAE J300 de enero de 2000; se especifica también la viscosidad del aceite en centipoises (cP) bajo condiciones de arranque, bombeo y alto corte.

Tabla No 1
Clasificación de la viscosidad de los aceites automotores según SAE J300, Revisión Enero de 2000)

Grado de viscosidad SAE	Viscosidad en cP a la temperatura (°C) máxima		Viscosidad cinemática en cSt a 100°C ASTM D445		Viscosidad a alto corte en centistokes a 150°C y 106s-1 ASTM D4683, CECL-36-A-90, ASTM D4741 ó ASTM D5481
Grado de viscosidad SAE	Arranque ASTM D5293	Bombeo ASTM D4684	Mínimo	Máximo	Mínimo
0W	6.200 a - 35	60.000 a - 40	3,8
5W	6.600 a - 30	60.000 a - 35	3,8
10W	7.000 a - 25	60.000 a - 30	4,1
15W	7.000 a - 20	60.000 a - 25	5,6
20W	9.500 a - 15	60.000 a - 20	5,6
25W	13.000 a - 10	60.000 a - 15	9,3
20			5,6	<9,3	2,6
30			9,3	<12,5	2,9
40			12,5	<16,3	2,9 (grados 0W-40, 5W-40 y 10W-40)
50			16,3	<21,9	3,7 (grados 15W-40, 20W-40, 25W-40 y 40)
60			21,9	<26,1	3,7

CLASIFICACION API

La clasificación API especifica la calidad de los aceites para motores a gasolina y diesel de acuerdo con los diferentes niveles de desempeño en ensayos patrón que se llevan a cabo para ambos tipos de motores, identificadas con las letras "S" para motores a gasolina y "C" para motores diesel. Algunos aceites pueden estar especificados tanto para motores a gasolina como para Diesel y en este caso están identificados tanto con la letra S como con la C.

Las designaciones API para los aceites que se pueden utilizar para lubricar motores a gasolina van desde la letras SA hasta la SL , siendo las más recientes la SF, SG, SH, SJ y SL. Una nueva categoría API de aceites para motores a gasolina se identifica con la siguiente letra en el abecedario. En el caso de los aceites para motores diesel, la clasificación API va desde la letras CA hasta la CI, siendo las más recientes las CD, CD-II, CE, CF, CF-2, CF-4, CG-4, CH-4 y Cl-4.

En la tabla No2 se especifican las designaciones API de los aceites para motores a gasolina y en la tabla No3 de los aceites para motores Diesel

Tabla No2
Clasificación API de los aceites para motores de combustión interna a gasolina

Designación API	Descripción
SF	Servicio típico para motores a gasolina en vehículos de pasajeros y algunos camiones desde 1980, que operan bajo los procedimientos de mantenimiento recomendados por el fabricante del motor. Los aceites desarrollados para este servicio dan una mayor estabilidad a la oxidación y un mejor desempeño antidesgaste, que los aceites que cumplen los requisitos mínimos de la especificación API SE. Estos también dan más protección contra la formación de depósitos en el motor, herrumbre y corrosión. Los aceites que cumplen con los requisitos del API para la categoría SF, se pueden usar donde se recomiendan aceites de categorías SE, SD ó SC.
SG	Servicio típico para motores a gasolina en vehículos de pasajeros, camionetas y camiones livianos empezando con los modelos del año 1989. Los aceites desarrollados para este servicio pueden usarse en vehículos que actualmente utilizan calidades API SF, SE, SF/CC, ó SE/CC. Los aceites que cumplen las especificaciones SG están diseñados para mejorar el control en los depósitos del motor, especialmente lodos, y proveer mayor protección contra la oxidación y el desgaste.
SH	Servicio típico para motores a gasolina en vehículos de pasajeros, camionetas y camiones livianos, a partir de los modelos del año 1993. Los aceites desarrollados para este servicio pueden usarse en vehículos que actualmente utilizan calidades API SF y anteriores. Los aceites que cumplen las especificaciones SH están diseñados para mejorar el control en los depósitos del motor, especialmente lodos, y proveer mayor protección contra la oxidación, el desgaste herrumbre y corrosión.
SJ	Servicio típico para motores a gasolina en vehículos de pasajeros, camionetas y camiones livianos a partir de los modelos del año 1996. Los aceites designados para este servicio pueden usarse en vehículos para los cuales se recomiendan calidades API SH y anteriores.
SL	Servicio típico para motores a gasolina en vehículos de pasajeros, camionetas y camiones livianos, a partir de los modelos del año 2001. Los aceites designados para este servicio pueden usarse en vehículos para los cuales se recomiendan calidades API desde la SJ hasta la SG.

Tabla No3
Clasificación API de los aceites para motores de combustión Interna Diesel

Designación API	Descripción
CD	Servicio típico para motores diesel turboalimentados y de aspiración natural, operados a alta velocidad y alto rendimiento, que requieren un control altamente efectivo del desgaste y de depósitos. Los aceites designados para este servicio se introdujeron en 1955 y dan una mayor protección contra la corrosión de cojinetes y contra la formación de depósitos a alta temperatura en motores diesel turboalimentados y de aspiración natural cuando se usan combustibles de un amplio intervalo de calidad.
CD	Servicio típico para motores diesel de dos tiempos, que requieren un control altamente efectivo sobre el desgaste y depósitos. Los aceites designados para este servicio también satisfacen los requisitos para la categoría de servicio API CD.
CE	Servicio típico para motores diesel de trabajo pesado turboalimentado ó de aspiración natural, fabricados desde 1983 que operan bajo condiciones de baja ó alta velocidad y alta carga. Los aceites designados para este servicio también se pueden usar en donde se recomienden otras categorías anteriores para motores diesel.
CF	Servicio típico para motores diesel de cuatro tiempos de inyección indirecta que operan con diferentes tipos de combustibles, incluyendo aquellos con alto contenido de azufre, por ejemplo mayor de 0,5 % por peso. Se utilizan también para aquellos motores diesel de aspiración natural turbocargados ó supercargados, donde es esencial un control efectivo de los depósitos en los pistones, del desgaste y de la corrosión en los cojinetes del cigüeñal fabricados con aleaciones de cobre. Los aceites formulados para este servicio se pueden utilizar cuando se recomiendan aceites de categoría de servicio API CD.
CF-2	Servicio típico para motores diesel de dos tiempos que requieren un control altamente efectivo de los depósitos y del desgaste en los cilindros y en los anillos. Estos aceites se pueden utilizar también cuando se recomiendan aceites de categoría de servicio API CD-II. Estos aceites no necesariamente cumplen con los niveles de desempeño CF ó CF-4, a menos que sean formulados para cumplir también con los requerimientos de desempeño de estas categorías API.
CF-4	Servicio típico para motores diesel de cuatro tiempos y alta velocidad, particularmente en camiones de servicio pesado en carretera. Los aceites API CF-4 proveen un mejor control del consumo de aceite en el motor y de la formación de depósitos en los pistones; exceden los requerimientos de los aceites de categoría CE y se pueden utilizar también en reemplazo de las categorías API CC, CD y CE.
CG-4	Servicio típico para motores diesel de cuatro tiempos de alta velocidad usados en equipos de carretera y fuera de carretera, que operan con combustibles cuyo contenido de azufre puede variar desde 0,05 % hasta 0,5 % por peso. Los aceites API CG-4 proporcionan un control efectivo sobre el desgaste, la corrosión, la formación de espuma, la oxidación, la acumulación de hollín y contra los depósitos formados a altas temperaturas en los pistones. Estos aceites son especialmente efectivos en motores diseñados para cumplir las normas americanas de control de emisiones de 1994 y se pueden utilizar en reemplazo de las especificaciones API CD, CE y CF-4.
CH-4	Servicio típico para motores diesel de cuatro tiempos de alta velocidad diseñados para cumplir con las normas americanas sobre control de emisiones del año 1998 y anteriores. Los aceites API CH-4 proporcionan efectiva protección contra la corrosión de metales no ferrosos, resisten el espesamiento del aceite debido a la oxidación y a la presencia de insolubles, formación de espuma y pérdida de viscosidad debida al corte. Poseen mayor flexibilidad para ajustarse a los nuevos intervalos de cambio de aceite recomendados por los fabricantes de motores. Los aceites API CH-4 han sido específicamente desarrollados para motores que operan con combustibles diesel con un contenido de azufre de hasta 0,5 % por peso y se pueden utilizar en reemplazo de las categorías API CF-4 y CG-4.
CI-4	Servicio típico de motores diesel de cuatro tiempos de alta velocidad diseñados para cumplir con las normas americanas sobre control de emisiones del año 2004. Los aceites API CI-4 han sido específicamente formulados para motores con recirculación de gases de escape (Exhaust Gas Recirculation) y para aquellos que operan con combustibles diesel con un contenido de azufre hasta de 0,5 % por peso. Estos aceites se pueden utilizar en reemplazo de las categorías API CF-4, CG-4 y CH-4.

CASO DE LA SEMANA

LA IMPORTANCIA DE MANTENER LIMPIOS LOS NIVELES DE ACEITE DE LOS EQUIPOS ROTATIVOS QUE TRABAJAN CON ACEITE

En nuestra planta de refrigeración, contamos con tres compresores alternativos movidos por motores eléctricos, el extremo libre del motor eléctrico va apoyado en un cojinete liso de babbitt lubricado por anillo; el tipo de aceite que se está utilizando es mineral y la temperatura normal de operación del cojinete liso es de 55°C. El nivel de aceite en el cojinete liso se verifica mediante un indicador de nivel constituido por un tubo de vidrio colocado en la parte exterior de la carcasa del depósito de aceite. Un día por la mañana, el cojinete liso de uno de los motores eléctricos falló catastróficamente como resultado de la falta de lubricación en el depósito de aceite, el daño afectó considerablemente el estator y el rotor del motor eléctrico.

Se encontró que la falla de lubricación fue ocasionada por el taponamiento del conducto que permite que el aceite pase desde el depósito de aceite del cojinete liso hasta el tubo de vidrio del indicador del nivel de aceite; la obstrucción se presentó debido a la acumulación de gomas provenientes de la oxidación del aceite que son insolubles en éste y que se adhieren a las superficies metálicas con las cuales están en contacto. Para infortunio nuestro, el volumen de aceite alojado en el indicador de aceite quedó marcando en el nivel normal por lo que el operador de planta en ningún momento sospechó que fuera necesario añadirle aceite, sin embargo, la cantidad de aceite en el depósito de aceite del cojinete liso, fue disminuyendo lentamente debido a una fuga de aceite que había por el lado del retenedor de aceite y que era oculta a la vista del operador. El nivel de aceite en el depósito disminuyó hasta un punto tal, que el anillo de lubricación no alcanzó a impregnarse de aceite y por lo tanto se presentó el contacto metal-metal entre la superficie del eje del motor eléctrico y el cojinete liso, ocasionando su falla.

Para evitar que este tipo de fallas de lubricación se volvieran a presentar se implementaron los siguientes correctivos:

· Instalar una válvula de compuerta en el drenaje del cojinete liso para evacuar contaminantes presentes en el aceite y verificar periódicamente el estado del aceite.
· Siempre que se le cambie el aceite al cojinete liso, lavar con kerosene ó con un producto de limpieza, el depósito de aceite con el fin evacuar las gomas y productos insolubles resultantes del proceso de oxidación del aceite.
· Desacoplar el indicador del nivel de aceite de la carcasa del depósito de aceite y limpiarle el vidrio manualmente al igual que el conducto de circulación de aceite.
· Instalación de una termocupla para monitorear la temperatura del cojinete liso de tal manera que cuando la temperatura de éste se incremente por encima de los valores máximos permisibles accione una alarma auditiva ó visual que le indique al operador de la planta que hay algo anormal en el cojinete liso y que por consiguiente debe verificar su estado.

Cervecería Cusqueña, Lima-Perú

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