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Vida �til de los lubricantes de aceite mineral para motores a gasolina

 

Shelf life of mineral oil lubricants for gasoline engines

 

Vida �til de lubrificantes de �leo mineral para motores a gasolina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: marco.ramirez031@ist17dejulio.edu.ec

 

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 23 de agosto de 2022 *Aceptado: 28 de septiembre de 2022 * Publicado: 21 de octubre de 2022

 

 

        I.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

     II.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

   III.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

 

 

 

 

Resumen

El objetivo de esta investigaci�n es identificar cu�l es la vida �til del aceite mineral en los motores a gasolina, a trav�s de una investigaci�n de tipo bibliogr�fica. En el mercado existen diferentes tipos de lubricantes, los cuales son usados para alargar la vida �til de un motor. Cada uno de estos tiene unas especificaciones t�cnicas que indican en qu� tipo de motor deben usarse, a fin de garantizar su funcionamiento y vida �til, dado a que la responsabilidad de estos, es mantener lubricadas cada una de los elementos que componen al motor. Por otra parte, importante mencionar que estos lubricantes tienen un cierto tiempo de efectividad, y que necesitan ser sustituidos de acuerdo a especificaciones del fabricante. Uno de los tipos de lubricantes existentes en el mercado es el aceite mineral, el cual proviene del petr�leo y es combinado con aditivos para asegurar su efectividad. Como resultados se observ� que la vida �til del aceite mineral depender� de la exposici�n que tengan a factores externos, al uso del veh�culo, al tipo de clima, entre otros factores.

Palabras claves: Lubricantes; Aceites; Mineral; Motores; Gasolina.

 

Abstract

The objective of this research is to identify the useful life of mineral oil in gasoline engines, through a bibliographical investigation. In the market there are different types of lubricants, which are used to extend the useful life of an engine. Each of these has technical specifications that indicate in what type of engine they should be used, in order to guarantee their operation and useful life, given that their responsibility is to keep each of the elements that make up the engine lubricated. On the other hand, it is important to mention that these lubricants have a certain effectiveness time, and that they need to be replaced according to the manufacturer's specifications. One of the types of lubricants on the market is mineral oil, which comes from petroleum and is combined with additives to ensure its effectiveness. As results, it was observed that the useful life of mineral oil will depend on the exposure to external factors, the use of the vehicle, the type of climate, among other factors.

Keywords: Lubricants; Oils; Mineral; Engines; Gasoline.

 

 

Resumo

O objetivo desta pesquisa � identificar a vida �til do �leo mineral em motores a gasolina, por meio de uma investiga��o bibliogr�fica. No mercado existem diversos tipos de lubrificantes, que s�o utilizados para prolongar a vida �til de um motor. Cada um deles possui especifica��es t�cnicas que indicam em que tipo de motor devem ser utilizados, a fim de garantir seu funcionamento e vida �til, j� que sua responsabilidade � manter lubrificados cada um dos elementos que comp�em o motor. Por outro lado, � importante mencionar que esses lubrificantes possuem um certo tempo de efic�cia, e que precisam ser substitu�dos de acordo com as especifica��es do fabricante. Um dos tipos de lubrificantes existentes no mercado � o �leo mineral, que vem do petr�leo e � combinado com aditivos para garantir sua efic�cia. Como resultados, observou-se que a vida �til do �leo mineral depender� da exposi��o a fatores externos, do uso do ve�culo, do tipo de clima, entre outros fatores.

Palavras-chave: Lubrificantes; �leos; Mineral; Motores; Gasolina.

 

Introducci�n

En el mercado existen diferentes marcas de aceites lubricantes para motores, cada uno con caracter�sticas espec�ficas y que al momento de ser usados se debe garantizar que es el recomendado para el tipo de motor, y es que los aceites lubricantes, juegan un papel muy importante en el funcionamiento y vida �til de los motores, puesto que son estos los que mantienen lubricadas cada una de las piezas que lo conforman.

Singo et al. (2022) Menciona que en los motores de combusti�n interna, los lubricantes se encargan de conservar las piezas que se encuentran en movimiento, dado a que cuando se producen desgastes en el interior, producido por la fricci�n entre las pizas, las part�culas peque�as de material que son desprendidas pasan al aceite, mientras que las part�culas grandes se alojan en el fondo del c�rter por su peso o se est�n atrapadas en el filtro, mientras que otras se quedaran en suspensi�n en el aceite, esto �ltimo, determinara si el desgaste en el motor es normal, progresivo o acelerado.

Ahora bien, existen diversos motores de combusti�n interna, sin embargo, el estudio se enfocar� en el de gasolina. Seg�n lo menciona Cabrera y Crespo (2021), los motores de combusti�n interna son aquellos que convierten la energ�a t�rmica que contienen en el poder calor�fico del combustible en energ�a mec�nica a trav�s de la combusti�n de la mezcla aire-combustible. Dicha transformaci�n se consigue a trav�s de un proceso de rotaci�n, el cual se lleva a cabo en 4 tiempos con el cig�e�al girando dos revoluciones.

El presente art�culo, resulta relevante, ya que abarcara toda la informaci�n sobre los aceites lubricantes, as� como tambi�n, una descripci�n de los motores a gasolina.

 

Metodolog�a

El presente art�culo es una investigaci�n de tipo documental y descriptiva, dado a que se realiz� la revisi�n de la documentaci�n y el estudio de investigaciones elaboradas por distintos autores y expertos, por medio de la consulta de art�culos cient�ficos, libros, trabajos de grados, monograf�as, entre otros, con la intenci�n de lograr obtener la informaci�n sobre la vida �til de los lubricantes de aceite mineral para motores de gasolina.

Los aceites minerales son un tipo de aceite para la lubricaci�n de los motores a base de gasolina, los cuales provienen directamente del petr�leo, y por no necesitar de grandes procesos son m�s econ�micos que cualquier otro aceite. Su uso depender� de las recomendaciones del fabricante del motor, el cual indica cual es el tipo de aceite que se debe usar, as� como tambi�n se indican los tiempos para realizar el cambio de aceite, a fin de garantizar su efectividad.

 

Resultados y discusi�n

Motor de combusti�n interna a gasolina

En estos motores la energ�a generada por fricci�n proviene de: El conjunto del cilindro del pist�n la cual representa un 50%, el mecanismo de la v�lvula con un 25% y los accesorios con un 15%. Dado al movimiento de estos componentes se hacen vulnerables a fallas, las cuales pueden atribuirse a una lubricaci�n incorrecta.�

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuente: (Cabrera y Crespo, 2021)

Figura 1: Motor de combusti�n interna a gasolina

 

Por otra parte Bravo (2020), se�ala que los motores de combusti�n interna a gasolina tambi�n se conocen como motor Otto, y fue utilizado en veh�culos, motos, trenes, barcos y que sirvi� de apoyo al motor di�sel. Se caracterizan y diferencian de un motor di�sel, porque la combusti�n de la mezcla aire/combustible se origina desde una buj�a. En la figura 2 se muestran los elementos de un motor Otto.

 

Fuente: (Bravo, 2020)

Figura 2: Elementos de un motor Otto

 

A continuaci�n, se describir�n brevemente cada uno de estos elementos.

�         Bloque de motor: Aqu� se ubican los cilindros con sus camisetas correspondientes, las cavidades donde se movilizan los pistones. La cantidad de cilindro depender� del ensamblaje del bloque.

�         La culata: Se considera una de las partes m�s importantes, ya que aqu� se acopla el sistema de distribuci�n, el cual est� compuesto por dispositivos como las v�lvulas de emisi�n y escape, resortes de v�lvulas, �rbol de levas y cadena o faja de distribuci�n.� Su objetivo principal es hermetizar la parte superior de los cilindros y evitar las fugas de comprensi�n y una inadecuada expulsi�n de gases de escape.

�         El Carter: Es donde se deposita el aceite en los motores de combusti�n interna y que da lugar al eje cig�e�al, los pistones, �rbol de levas y otros componentes. En la operatividad del motor una bomba de aceite succiona este desde el c�rter para luego llevarlos a los elementos que necesitan lubricarse.

�         Bomba de aceite: Su funci�n es trasladar el aceite a una elevada presi�n a los distintos sistemas del motor: los metales de las bielas que van al cig�e�al, los anillos de los pistones, el tren de levas y otros, lo cual complementa una adecuada lubricaci�n y por ende un �ptimo rendimiento.

�         El tren de levas: Es la parte que controla el movimiento de las v�lvulas, tanto las de admisi�n como las de escape. El movimiento lo determina el eje de cig�e�al, si este realiza dos giros el �rbol de leva realizar� uno solo, lo cual dar� paso a la sincronizaci�n de la distribuci�n.

�         Las v�lvulas: Son las que permiten la entrada del aire a la c�mara de combusti�n y la expulsi�n de gases de escape, as� como sellar los conductos para los procesos de comprensi�n y combusti�n, con sincronizaci�n con el �rbol de levas para un cierre y apertura oportuno. Las v�lvulas de escape son las que permiten expulsar los gases de escape al exterior y las v�lvulas de emisi�n son las que permiten el ingreso de aire limpio que favorece a la combusti�n.

�         El pist�n: Est�n hechos a base de funciones de aluminio, aqu� se alojan los anillos de compresi�n y aceite, por lo que en el centro de estos se acopla el bul�n que une el pist�n con la biela.

�         Las bielas: Son las que est�n dise�adas para unir el pist�n por medio de un bul�n con el eje cig�e�al, a trav�s de los cojinetes y se adaptan de acuerdo con el movimiento rotatorio de estos. En su parte interna constan de un conducto que env�a el aceite al pist�n.

�         El cig�e�al: Est� constituido por una barra con manivelas, con varios puntos de apoyo el aparte superior del cat�ter y quedando encubierto por el bloque, lo cual le permite girar levemente. Las manivelas rotan de forma exc�ntrica en relaci�n al eje. De estas tambi�n se acoplan metales de bielas las cuales le suministran al cig�e�al la potencia que ejerce a los pistones durante la combusti�n.

Cada uno de estos elementos necesitan estar en constante lubricaci�n, a fin de garantizar su buen funcionamiento y evitar el desgaste, por lo que los aceites lubricantes ser�n los responsables de este proceso.

Ahora bien, todos los motores deben contar con un sistema de lubricaci�n, los cuales Barrera (2021), menciona que el sistema de lubricaci�n en un motor est� constituido por el c�rter, la bomba de aceite, los filtros y otras partes y su finalidad es ayudar a la refrigeraci�n, lubricando todas las partes m�viles, reduciendo la fricci�n y el desgaste, adem�s de ser detergente extrayendo limallas, gomas y otro sucios, asimismo evita el �xido y la corrosi�n.� Igualmente menciona que el modo de suministro del aceite a los diferentes puntos cr�ticos de rozamiento se distingue:

�         Barboteo: En este tipo de lubricaci�n las piezas se encuentran girando muy r�pido, salpicando el aceite, lo cual produce que el espacio libre del c�rter se halle una espesa niebla de peque�as gotas de aceite que gradualmente se meten en los juegos entre las superficies. Este sistema se us� en motores antiguos y en la actualidad ya no se usa dado a los problemas que genera como: Alto consumo de aceite, oxidaci�n muy r�pida de este y la inexistencia de seguridad en zonas de gran fricci�n.

�         Engrase a presi�n: Consiste en que el aceite en el Carter se proporciona a trav�s de una bomba y de los conductos de aquellas superficies que se rozan, y vuelven a escurrir el c�rter, por lo que este sistema permite que llegue la cantidad necesaria de aceite a cada superficie adem�s de asegurar una circulaci�n intensa.

�         Lubricaci�n mixta: Combina los dos tipos nombrados anteriormente, y el procedimiento usado para proporcionar el aceite al conjunto del cig�e�al, cojinetes de bancada y de biela.

Para el estudio de los lubricantes existe una ciencia, la cual seg�n Choque (2021) es la ciencia que se encarga del estudio de los lubricantes que se hallan en movimiento entre dos piezas en contacto y la lubricaci�n que debe darse en estas. Esta palabra proviene del lat�n �tribos� que significa fricci�n y �logos� que significa sentido.

La tribolog�a permite entonces el estudio del comportamiento de los aceites.

Los aceites lubricantes seg�n lo se�ala Ort�z (2019), son sustancias liquidas que se derivan del petr�leo usadas para reducir la fricci�n de partes rodantes o deslizantes, actuar como protecci�n en contra de la corrosi�n, enfriar los sistemas y limpiar las piezas y partes.

En este mismo sentido, Vimos y Coro (2021) menciona que los aceites lubricantes est�n compuestos por una base lubricante y algunos aditivos, dependiendo del uso que se le dar�, la base podr� ser mineral, que es una de mayor uso y proviene del petr�leo crudo o hidrocarburifera, pero adem�s tambi�n hay bases sint�ticas o vegetales. A continuaci�n, en la figura 3 se muestra la clasificaci�n de los lubricantes.

 

Fuente: (Vimos y Coro, 2021)

Figura 3: Clasificaci�n de los aceites

Con respecto a los aceites minerales, Zenteno (2019) se�ala que estos provienen de la destilaci�n fraccionada del petr�leo crudo y son hechos por medio de m�ltiples procesos en las refiner�as, obteni�ndose productos adecuados para crear el aceite base.� Estos aceites est�n constituidos por hidrocarburos paran�nficos, ast�nicos y arom�ticos. El m�s usado est� formado por la mezcla de todos estos hidrocarburos: 75% de paran�nficos, 25% de ast�nicos y arom�ticos.� Adem�s de que los aceites obtenidos de la refiner�a son sometidos a un proceso denominado Blending, el cual les brinda nuevas propiedades o mejoras.

La estructura de los aceites minerales seg�n Barrera y Nieves (2021), se muestra a continuaci�n.

 

Figura 4: Tipos de estructuras de la composici�n del aceite mineral

Fuente: (Barrera y Nieves, 2021)

 

Adem�s, Castro y Luj�n (2022) aseguran que el aceite mineral est� compuesto por una mezcla muy complicada de hidrocarburos, obtenida a trav�s de procesos de destilaci�n fraccionadas del petr�leo crudo, por lo cual, su precio es m�s bajo que otros aceites, puesto que su elaboraci�n es m�s r�pida y f�cil de procesar.

Por otro lado, Meneses (2022) expone que los aceites minerales provienen del petr�leo, y que estos generalmente son n�tidos, sin color ni olor y se obtienen de la destilaci�n del petr�leo crudo, su composici�n est� formada por hidrocarburos de cadena larga y hay diversos tipos que var�an en cuanto a densidad y viscosidad.

Del mismo modo, S�nchez (2021) tambi�n menciona que los aceites minerales provienen de la refinaci�n del petr�leo, y que estos poseen en sus mol�culas de 20 a 70 �tomos de Carbono, adem�s de que usan dos partes esenciales: una base y un aditivo, cuya funci�n es la viscosidad, untuosidad entre otras caracter�sticas necesarias para su uso, su proporci�n volum�trica esta entre 90-90% de base y un 19-20% de aditivo. El aditivo se usa para garantizar que la base desempe�e su funci�n y agregarle propiedades que no posea y de esta forma lograr mejor desempe�o. A continuaci�n, en la figura 5 se mostrar� el proceso general para la fabricaci�n del lubricante.

 

Fuentes: (S�nchez, 2021)

Figura 5: Proceso de elaboraci�n de aceites lubricantes minerales

 

Los aceites lubricantes deben poseer ciertas propiedades, por ello, Morocho y Puentes (2020) menciona que estas son:

�         Viscosidad: se refiere a la resistencia que enfrenta a la circulaci�n, en otras palabras, la resistencia que brinda una copa de aceite al deslizarse sobre otra. Cuando el l�quido circula f�cilmente se decir, que es poco viscoso y en el caso contrario, que su viscosidad es elevada.

�         Punto de inflamaci�n: se refiere a la temperatura por medio de la cual el aceite emana vapores inflamables. En los motores, el aceite circula a trav�s de la c�mara de combusti�n donde se quema, por lo cual es conveniente que exista un elevado punto de inflamaci�n a fin de obstaculizar la combusti�n. Por cuanto un punto de inflamaci�n alto es motivo de calidad del aceite.

�         Punto de congelaci�n: cuando la temperatura en el ambienta est�n muy bajas, el aceite pierde fluidez y tiende a enturbiarse, obstaculizando la circulaci�n y dificultando la puesta en marcha del motor. Para lograr la disminuci�n de la temperatura se usan aditivos que ayudan a mejorar su punto de congelaci�n, facilitando los arranques en frio.

�         Aditivos detergentes y dispersantes: son los que permiten el lavado de superficies impidiendo la formaci�n de dep�sitos alquitranados, los cuales pueden producir el bloqueo de algunas de las partes del motor.

�         Inhibidores de corrosi�n: cuando se produce la combusti�n, el azufre que contiene el combustible se combina con el ox�geno del aire con diferentes �xidos de azufre, que son eliminados por el escape, sin embargo, una parte de estos se filtra por los segmentos y paredes del cilindro, ubic�ndose en el Carter superior, y junto al vapor de agua generan la combusti�n, por lo que estos �cidos embisten las superficies pulimentadas del cilindro, lo cual produce la corrosi�n en estas.

�         Inhibidores de la oxidaci�n (antioxidantes): en el momento en que el aceite mineral se calienta y se remueve, con presencia de aire, se oxida, lo cual causa la ruptura de sus part�culas originando sustancias contaminantes muy activas, form�ndose barnices o gomas, compuestos por sustancias asf�lticas, alquitranes y resina, con propiedad corrosivas que pueden ocasionar obstruir los canales de circulaci�n del aire.

�         Aditivos contra el desgaste: algunos componentes del motor, con funcionamiento normal, se encuentra expuestos a una presi�n de contacto altamente elevada, lo cual origina una acci�n de secado de la pel�cula del aceite, y causa el contacto de metal con metal.

�         En cuanto a las especificaciones que deben cumplir los lubricantes, C�rdenas (2021), expone que estos deben ser mezcladas con ciertos aditivos, los cuales deben estar normados principalmente por:

�         La Norma SAE (Society of Automotive Engineer): en la Norma SAE J300 media directamente en el grado de viscosidad SAE de acuerdo a la temperatura a la cual se someter� el aceite por el funcionamiento del motor. De esta forma pueden ser mono grados o multigrados. Los grados depender� del motor y de algunas condiciones de funcionamiento como el clima. En la figura 6 se muestra un ejemplo del grado de viscosidad SAE presente en un lubricante.

 

Fuentes: (C�rdenas, 2021)

Figura 6: Ejemplo de recomendaci�n de grado SAE de viscosidad

 

�         La Norma API (American Petroleum Institute): desde el a�o 1974, a trav�s de ensayos certifica con siglas y s�mbolos la calidad y como se usar� del aceite, generalmente se encuentran como sellos de certificaci�n.

�         La norma ILSAC (Comit� Internacional de Aprobaci�n y Normalizaci�n de los Lubricantes): organismo internacional que efect�a ensayos a los aceites, se parece mucho a la norma API y a veces se colaboran mutuamente o alguna se basa en la otra, est� conformada por la asociaci�n de fabricantes americanos (AAMA) y japoneses (JAMMA), ILSAC utiliza las siglas GF-1, GF-2, etc., para sus especificaciones.

�         La Norma ACEA (Asociaci�n de Constructores Europeos de Autom�viles): Es la propia clasificaci�n sobre las exigencias para aceites desarrollada por fabricantes europeos de autom�viles, los cuales agregas exigencias mayores a la especificaci�n API, utiliza las especificaciones en letras, la A para motores de gasolina, B para motores di�sel turismo y C motores di�sel camiones, y luego de las letras le siguen n�meros.

Cada una de estas normas garantiza la calidad de los aceites lubricantes, dando confianza en el uso de estos.

A pesar de los beneficios que dan los lubricantes, estos con el tiempo pueden perder sus propiedades y por ende dejan de ser efectivos en su funci�n de lubricar las partes, lo cual se conoce como la degradaci�n del aceite lubricante.

La degradaci�n del aceite lubricante, tal como lo mencionan Escobar y Dom�nguez (2022), se produce por la relaci�n entre los fluidos y los factores externos, siendo una de las causas m�s comunes la oxidaci�n, la cual produce la acidez del aceite a trav�s de la aparici�n de �cidos carbox�licos. Adem�s de la oxidaci�n se ven afectados por la descomposici�n t�rmica, la contaminaci�n y la disminuci�n de aditivos, por lo que a continuaci�n se describir�n estas fuentes de degradaci�n.

�         Temperatura: Cuando la temperatura es elevada por periodos largos de tiempos, origina a que la degradaci�n se acelere, por lo cual se debe asegurar mantener una temperatura correcta que prolongue su uso y minimizar la rapidez de degradaci�n.

�         Oxigeno: Este es el causante de la oxidaci�n de la base lubricante a trav�s de la reacci�n con este. Causa aumento de la viscosidad, y la aparici�n de barnices y sedimentos, y en algunos casos puede originar la corrosi�n.

�         Contaminaci�n: Se produce por part�culas de polvo, agua y otros agentes externos que producen la canalizaci�n de la degradaci�n del lubricante, lo cual tienen como consecuencia una aceleraci�n en reacciones qu�micas. Adem�s de las part�culas met�licas que son producidas por el rozamiento de piezas.

�         Proceso de cadena: Son las reacciones en cadena que producen un efecto, en este caso, la combinaci�n de contaminantes, ox�geno y aumento de la temperatura produce que la oxidaci�n origine la aparici�n de �cidos que afectan el rendimiento del aditivo que contiene el aceite lubricante (Escobar y Dom�guez , 2022)

Cualquier tipo de aceite est� expuesto a la degradaci�n, bien por el tiempo o kilometraje de uso, o por la calidad de estos, por lo cual pueden generar da�os al motor y a sus piezas. Sin embargo, la vida �til del aceite mineral depender� de los factores externos a los que se ve expuesto y pueden afectar su efectividad, adem�s si se usa porque es recomendado por el fabricante para un tipo de motor espec�fico.

En consiguiente, es necesario tener en cuenta que cada 5.000 o 7.000 Km, se debe realizar el cambio de aceite, dado a que es el kilometraje estimado de efectividad del aceite, as� como realizar an�lisis al aceite desechado a fin de estudiar el desgaste de las piezas del motor.

 

Conclusiones

La vida �til del aceite lubricante mineral estar� sujeta a ciertos factores:

�         Si se usa porque es el recomendado por el fabricante del veh�culo

�         Factores medioambientales como el clima y la temperatura donde se transita

�         La exposici�n que pueda tener a factores externos que produzcan que pierdan sus propiedades.

�         Cumplir el tiempo de cambio el cual puede ser por kilometraje o tiempo.

�         Revisi�n peri�dica del aceite, para asegurar que es la cantidad requerida, ni m�s ni menos.

�         Revisi�n de la viscosidad y color

�         Realizar el cambio de filtro de aceite.

�         Usar aceite certificados bajos las normas internacionales.-

 

Referencias

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5.      C�rdenas, A. D. (2021). An�lisis de emisiones contaminantes y consumo de combustible a diferentes proporciones y marcas de aceites lubricantes para motores de dos tiempos empleando gasolina extra y super. Trabajo de titulaci�n, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazao, Riobamba. Obtenido de http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/15325/1/65T00362.pdf

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16.  Zenteno, E. Y. (2019). Implementaci�n de un sistema de tratamiento mediante el metodo acido-arcilla para el refinanmiento de aceite automotriz usados en el Distrito de Lurin. Trabajo de suficiencia profesional, Universidad Nacional Tecnol�gica de Lima Sur, Villa El Salvador. Obtenido de http://repositorio.untels.edu.pe/jspui/bitstream/123456789/730/1/ZENTENO%20CRUCES%2c%20EDSON%20YAN%20CARLOS.pdf

 

 

 

 

 

 

 

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