Los fabricantes de motores ya no pueden esperar a API ni a ACEA

El desarrollo de cada nivel de calidad API o cada norma ACEA insume, en promedio, 5 años. La tecnología avanza más rápido que eso.

Ya hemos visto que la creciente importancia de las especificaciones internas de los fabricantes opaca a las normas globales de la industria petrolera como API o ACEA. Ahora se está gestando una revolución silenciosa para cambiar los sistemas de desarrollo de ensayos y aprobación de aceites, buscando agilizar todo el proceso. Los cambios en las exigencias ambientales, cada vez más acelerados, exigen una ejecución eficiente y muy rápida de los fabricantes, para generar tecnologías de motores compatibles con los límites de emisiones tóxicas… y el aceite apropiado no se puede demorar.

Los ensayos de dinamómetro son el corazón de las normas para aprobación de aceites. Con ellos se trata de simular toda la vida del motor con pocas horas de ensayo (pueden llegar a 500 h). Para ello se exageran muchas condiciones de operación, prolongando en las secuencias ciclados a plena potencia y altas rpm, seguidas de ralentí o marcha en vacío y posteriormente alta potencia con bajas rpm, bruscas paradas del motor, etc., repitiendo esto decenas de veces.

Los fabricantes son los que desarrollan el motor de prueba, y ellos tienen las herramientas para lograr la correlación de este ensayo de dinamómetro con lo que ocurre en la calle. Muchas veces se basan en los ensayos de durabilidad en vehículo. Por ejemplo, Ford solía hacer una Durabilidad en Pista de 24.000 km, seguida de una Durabilidad Acelerada (20.000 km de alta velocidad en un autódromo) de acuerdo a los lineamientos de la casa matriz, siempre con condiciones mucho más severas que el uso normal.

Entonces la clave consiste en medir todos los desgastes y tipos de depósitos que quedan en cada pieza tras esa durabilidad, y luego reproducirlos en el dinamómetro. Así, cada fabricante sabe cuáles son los puntos débiles de su diseño y se enfoca allí para testearlo.

En el cuadro 1 podemos ver algunos de esos puntos bajo control especial en dinamómetro.

Finalizado el ensayo, se procede a las mediciones de desgaste y deformaciones de las distintas piezas, así como a la evaluación del tipo y cantidad de los depósitos. Es toda una especialidad.

Siempre que se trata de mediciones, los sistemas, dispositivos y métodos deben ser definidos y estandarizados por ASTM (American Society for Testing Materials), el organismo rector de todos los patrones para la industria. Sus normas tienen aceptación en todo el mundo.

Como los parámetros son muchos y siempre se complica cuando interviene un fluido como el aceite, al crear la norma se establece una matriz de ensayos que garantice la precisión y repetitividad de los resultados. Esto implica un gran número de ensayos preliminares con un aceite de referencia, en un proceso muy largo y costoso. Cuando se logra la uniformidad de resultados a satisfacción del ASTM, se dice que el ensayo “está bajo control” y el procedimiento se libera para que lo usen todos los laboratorios especializados.

Y como cada nivel de calidad involucra varios ensayos de dinamómetro, el proceso se alarga por 4 o 6 años, acabando con la paciencia de los fabricantes. Por ejemplo, API SN implica 4 ensayos de dinamómetro, mientras que la versión con Economía de Combustible, ILSAC GF-5, tiene 7… por eso el desarrollo de la categoría llevó más de 6 años.

¡Claro! Cuando se termina de definir el nivel API, los motores tuvieron muchas mejoras que, por lo general, exigen más al aceite. Y la norma definida ya no les sirve…

Además, las normas API fijan niveles de calidad mínimos que debe cumplir el lubricante, y en general no satisfacen a los fabricantes más exigentes.

Entonces empieza un proceso casi “anárquico” de aparición de normas. General Motors fue el más drástico y categórico, y creó una especificación interna con marca propia: dexos, definiendo a dexos1 para nafteros y dexos2 para diésel (en Europa este último se puede usar también para nafteros en servicio, pero no para primer llenado de fábrica).

Aún siendo dexos1 un aceite enfocado en la economía de combustible, igual que ILSAC GF-5, GM tuvo mucho cuidado en “reforzar” otras áreas críticas del motor. En el siguiente gráfico “de telaraña” pueden apreciarse las grandes ventajas que tiene dexos1 en aspectos como la protección del turbo, el desgaste general y en el árbol de levas; el control de lodos (o “barros”) blandos de la tapa de válvulas y, en especial, minimizar los depósitos de pistón. No presta tanta atención a la protección de ciertos sistemas de catalizadores que existen en la industria pero GM no usa.

Quizás las razones más poderosas para solicitar tremendo aceite hayan sido los nuevos desafíos que impone el motor Ecotec de inyección directa de nafta y turboalimentado.

Y los cambios continúan, porque ya hay un nivel superador de dexos1, emitido en 2015, que incluye otras pruebas para hacer frente a problemas surgidos en el campo con estos motores tan eficientes, pero de alguna manera delicados en cuanto a los depósitos en las válvulas de admisión y la preignición de baja velocidad (LSPI), aspectos críticos que ya comenté en notas anteriores. La reciente especificación, además de hacer más severos los límites de los ensayos existentes, agrega los siguientes nuevos ensayos:

u GM Stochastic Pre-Ignition (SPI) Test: evalúa la aptitud del lubricante para evitar la preignición de baja velocidad (LSPI). LSPI puede llevar a un pistoneo destructivo y además afecta a la economía de combustible. Los aceites con base PoliAlfaOlefina (PAO) han demostrado su superioridad en este aspecto frente a otros sintéticos.

u GM Aeration Test: los lubricantes cumplen cada vez más con la función de fluido hidráulico en los motores modernos, como por ejemplo en los botadores hidráulicos y en la distribución variable del tren de válvulas (VVT). Entonces la resistencia al atrapamiento de aire es crítica. Con aire en su interior, el aceite se torna algo compresible, comprometiendo esta funcionalidad. También se origina recalentamiento local y se puede romper la película lubricante, al margen del efecto de carbonización puntual (microdieseling).

El ensayo nuevo de GM evalúa este comportamiento en muchas condiciones de operación (evidentemente no los conformó para nada el anterior ensayo usado para diésel pesados, con el motor Navistar 7.3 L, V8, que se usa para evaluar las inyecciones de gas oil HEUI, con actuador hidráulico y control electrónico).

  • GM – Ensayo de depósitos en el Turbo: evalúa los depósitos en condiciones de altísima temperatura.
  • GM – Ensayo para control de depósitos y oxidación (GMOD): reemplaza al Sequence IIIG del primitivo dexos1.
  • Economía de Combustible (uno de los “drivers” de dexos1, se mide de varias formas):
  • Sequencia VIE: reemplazará al VID, también para las próximas normas API
  • Nuevo ciclo de conducción europeo: utiliza un dinamómetro de chasis con vehículo completo. Puede simular muchas más condiciones de operación que el dinamómetro de motor. Es mucho más exigente para el lubricante, un auténtico desafío.

Ensayos adicionales previstos

  • GM Valve Train Wear Test: evaluación del desgaste del sistema de distribución. Similar al ensayo de Peugeot que define el desgaste y rayado de las levas.
  • GM ensayo para aprobación de aceite OP1: muy severo. GM no informa cómo se hace el ensayo.
  • Peugeot TU5: ensayo para evaluar depósitos a altas temperaturas, pegado de aros y espesamiento del aceite.
  • Secuencia VG de lodos a baja temperatura: se toma de las normas API.
  • Daimler M271 ensayo de lodos: más severo para algunas condiciones de operación.
  • Secuencia VIII para corrosión de cojinetes: aún es un motor monocilíndrico de 0,7 L con carburador. Dura 40 h. El motor funciona a 3.150 rpm con una temperatura de aceite de 143 ºC (con calentador eléctrico adicionado).

Esta descripción de los trabajos que hace GM demuestra el grado de preocupación que existe por estas nuevas áreas críticas en los motores. Como consecuencia, a poco más de 1 año de haber lanzado en el país los aceites dexos1, debemos cambiar las fórmulas a fin de 2016, pues luego expirarán las licencias que otorga GM para su comercialización. Este es un tema delicado, ya que no cambiará el nombre de dexos1, pero sí su nivel de performance, y puede traer confusiones en el mercado.

u Podríamos repetir con las otras automotrices este análisis de preocupaciones y reacciones, llegando a la necesidad de muy diversas especificaciones internas. Y un aceite para cada una en consecuencia. El problema consiste en transmitir al mercado, a los usuarios, en forma concreta y simple qué es lo que deben usar.

Entonces se empieza a escuchar la voz de los grandes fabricantes y desarrolladores de aditivos. Dan Sheets, de Lubrizol, el gigante norteamericano, declaró en un seminario general de la industria petrolera (Biannual Detroit Advisory Panel on April 19, 2016) que “el proceso actual de desarrollo de las especificaciones es demasiado complejo, lento, muy costoso y provee solo especificaciones de calidad mínima”.

Su punto de vista fue presentado en el documento “Desbloqueando la innovación en la industria: ¿Es tiempo de cambiar el modelo?”. Se habló de obstáculos en el proceso para establecer nuevas categorías (incluyendo algunas fuerzas que están inhibiendo la capacidad de la industria para extender a todos beneficios de tecnologías que se podrían vender).

“Tomó 8 años lograr que los aceites SAE 0W-20 fueran aceptados en la posición de la EPA, permitiendo a los fabricantes usarlos para la certificación de sus niveles de contaminación”.

Además hay otros condicionamientos: los fabricantes de motores y los de lubricantes están limitados en cuanto a las tecnologías autorizadas para certificar a los vehículos. En la mayoría de los casos las normas representan una calidad mínima, sin la opción de mayor performance, y los usuarios tienen problemas para entender los beneficios de rendimiento de aquello que están comprando.

Cambiar el statu quo del proceso es realmente difícil. La idea es generar especificaciones como un “documento vivo”, con procedimientos simplificados para implementar nuevas tecnologías, a cargo de un organismo conducido por los accionistas (esto suena a que los “muy técnicos” tienen la culpa de las demoras). Deberían darse los siguientes pasos:

  • Involucrar a las agencias de protección ambiental para incentivar el uso de productos de mayor performance para capturar inmediatamente sus beneficios.
  • Construir especificaciones con “escalones” para darle al consumidor opciones basadas en la performance del producto. Eso nos evitaría a nosotros escribir en las cartillas técnicas frases como “excede ampliamente los requisitos de performance de API CI-4”, para indicar que estamos en el tercio superior, acortando la distancia que nos separa de la siguiente API CJ-4.
  • Definir la mejor manera de educar a los usuarios acerca de la performance de los lubricantes: un tema fundamental.

Otro de los líderes en la tecnología de aditivos para aceites de motor, Infineum, nos expresaba a través de uno de sus técnicos especializados: “Si los fabricantes de motores no se hubieran lanzado solos a hacer algunos cambios y hubieran aceptado las opiniones de los fabricantes de aditivos, no habrían tenido lugar algunos problemas en la calle”.

Es decir, el apuro de los fabricantes también debe ser controlado. Por muchos años, las asociaciones entre fabricantes y petroleras estuvieron muy fundadas en la colaboración técnica. Hoy los acuerdos comerciales empalidecen esa condición. Las gerencias no deberían imponer a los departamentos de ingeniería con qué firma trabajar. Los pocos casos que continúan con un sólido “partnership técnico” obtienen resultados revolucionarios. Solo por nombrar algunos: Caterpillar-Mobil en USA y Toyota-Mobil en Japón llevan décadas de logros conjuntos expresados en productos de altísima calidad.

Queríamos transmitir a ustedes, queridos lectores, un poco de lo que pasa en la trastienda de la industria de los lubricantes, para que se comprendan algunas posiciones conservadoras respecto a la introducción de los aceites tecnológicamente más desarrollados… y por qué a veces se los lanza con motivos publicitarios ¡pero luego no están disponibles cuando el usuario los necesita!

Antonio-J-ciancioPor Antonio J. Ciancio

Ingeniero de Lubricación de AXION energy (Mobil en Arg.). Docente asociado e investigador del Centro Argentino de Tribologia. Comité Técnico de la Cámara Argentina de Lubricantes.