Lubricantes paramotos

Los aceites para motos son muy diferentes a los de automóviles, no solamente cuando se trata de 2 Tiempos. También es un desafío formular aceites que lubrican integralmente a los motores de 4 Tiempos, conjuntamente con el embrague húmedo multidisco y la caja de velocidades.

Podemos empezar a evaluar las diferencias pensando en el régimen de giro: las 14.000 rpm no son extrañas en las motos de alta performance, y por otro lado la alta potencia específica (HP por litro de cilindrada) lleva apensar en cosas muy serias…Ver la Figura N°1. Figura N°1

Figura N°1

Pensemos solo que la temperatura del pistón aumenta fuertemente con la potencia desarrollada y también con las rpm del motor (Según Fayette-Taylor aumenta entre 3 y 4 °C por cada 100 rpm, a Presión Media Efectiva constante). Imaginen el calentamiento hasta las 15.000 rpm. Es decir, que todo el conjunto está sometido a grandes esfuerzos mecánicos y térmicos, en especial los pistones; y por supuesto, el lubricante también. Por eso es que la relación Potencia/ Litros de cárter es menor que en los autos, es decir que las motos tienen más litros de aceite por cada HP erogado…y además el consumo de aceite se hace comparativamente mayor al de los autos aproximadamente a los 15.000 km. Vale la pena reforzar la recomendación de controlar el nivel de aceite frecuentemente (muchos usuarios de las motos de 2Tiempos no tienen incorporada esta costumbre).

Figura N° 2

La tradición “fierrera” también involucró a los huelgos o juegos, que son superiores a los de los autos de calle, y sin ninguna duda la duración del motor no tiene los mismos alcances. Por eso se han hecho muy populares los grados SAE 20W-50 para los aceites minerales, para los semisintéticos los SAE 10W-40 y en los sintéticos avanzados el SAE 15W-50. Por supuesto que la tendencia es ir hacia aceites más livianos, típicamente los SAE 10W-30…¡pero esto implica un cambio de cultura que llevará años!El lubricante es multifuncional, en la gran mayoría de los casos con el mismo fluido protegemos el motor, la caja de velocidades y el embrague húmedo multidisco.

Este último requiere características muy especiales de ALTA FRICCIÓN, diametralmente opuestas a todos los otros mecanismos: cojinetes, engranajes cadenas, rodamientos, etc. que aparecen tanto en el motor como en la transmisión. En todos ellos necesitamos películas de aceite muy resistentes para minimizar el desgaste, pero al mismo tiempo deben proporcionar BAJA FRICCIÓN, para reducir el consumo de combustible y aumentar la potencia disponible.

Figura N° 3

Pero por otro lado el embrague en baño de aceite necesita ALTA FRICCIÓN para transmitir íntegramente la potencia del motor, en forma progresiva pero rápida, sin vibraciones o trepidaciones ni ruidos molestos. Entonces se requiere un cuidadoso estudio de las superficies de placas y discos, incluyendo tipo de materiales, durezas y rugosidades, y hasta el proceso de fabricación de cada una (por ejemplo,acero sinterizado), ya que todo esto afectará la adherencia del aceite a cada pieza. Debemos pensar en aumentar la velocidad con la que el fluido desaloja el espacio entre estos componentes de fricción: cuanto más rápido “desaparezca”, más firme será el acople y la aceleración.

De ahí que las placas y discos se diseñan con ranuras y canales para facilitar el escape del aceite,y por supuesto también colaboran las fuerzas de inercia generadas por el extraordinario régimen de giro en el momento que se hace el cambio entre marchas.

Figura N° 4

Hay muchos diseños avanzados en Japón, y por ello sus normas específicas JASO tienen mucha importancia a nivel global, además de contemplar los puntos fundamentales de la performance del aceite.

Empezamos por la evaluación de la eficiencia del embrague. Se hacen ensayos en un banco de ciclado sobre un dispositivo SAE #2 de control de fricción, en tres condiciones distintas, como se ve en la tabla:

Parte C: Propiedades de Fricción: JASO T 903: 2011 vs. 2016

Aquí vemos que hubo un cambio muy reciente en la especificación, con los rangos de índices de fricción nuevos en color verde y los rojos del 2011 que irán desapareciendo. La especificación nivel 2016 se aprobó, pero se está implementando progresivamente. En varios casos aparecen sus valores como más permisivos para las tres categorías.

Figura N° 5

Una cosa tan importante como el diseño del embrague es ver cómo se utiliza: si el conductor no suelta adecuadamente el manillar del embrague se producirá un patinamiento prolongado que recalentará y desgastará las superficies y materiales de fricción. Es decir, que se esfuman todos los esfuerzos de los formuladores de aceite y de los fabricantes de la moto.Ahora veamos los requisitos específicos para el motor en sí:

JASO T903: Requerimientos para el motor (2011 y 2016)

Parte A: Performance:

(*) NO deben contener aditivos modificadores de fricción para ganar economía de combustible, por eso tampoco se aceptan los aceites GF-4 / GF-5.

Parte B: Propiedades Físico/Químicas

Estas especificaciones sugieren que, ante tan variadas funciones que debe cumplir el aceite, se puede ceder un poco en el nivel de las especificaciones API o ACEA para favorecer otros aspectos como el rendimiento en el embrague…sin caer en el consabido “el que mucho abarca poco aprieta”. Un aceite API SG bien balanceado puede brindar una excelente performance general.

Este es uno de los desafíos que deben enfrentar los formuladores para dar satisfacción total al conductor y proteger a la máquina.

En la Tabla B, las propiedades Físico-Químicas nos indican que no pueden ser tan estrictos en la compatibilidad con los catalizadores, porque su contenido de fósforo (0,08-0,12 % en masa, un poco alto para lo que se usa en autos) apunta a una mejor protección de los engranajes de la caja de velocidades. Recordemos que el fósforo es un elemento fundamental en la composición de los aditivos antidesgaste.

De la misma manera, la viscosidad a alta temperatura y alto esfuerzo de corte es de las mayores de la industria automotriz (se identifica como HTHS, se mide a 150°C con rpm y juegos que simulanla condición dinámica de los cojinetes, sumínimo es 2,9 cP). Otra vez vemos que la prioridad es la protección mecánica, porque con estos valores se forma una película lubricante más resistente, más “gruesa”, pero al mismo tiempo se resigna la oportunidad de bajar la fricción, cosa muy importante para los aceites para automóviles.

Línea de productos Mobil, una solución para cada necesidad:


Vemos que el Mobil 1 Racing 4T, a pesar de tener un rendimiento muy superior ante las altas temperaturas y rigores del uso en motos de competición, muestra un nivel API inferior, y eso tiene que ver con lo que decíamos antes: se cede un poco en la clasificación API formal para optimizar la performance en el embrague.

La limpieza que proveen los lubricantes al interior del motor es fundamental para mantenerla performance a través del tiempo y para que se aumente la vida útil de la máquina. Una manera contundente de complementar a los niveles de calidad API es realizar ensayos con motos “reales de calle”. Después de un seguimiento exhaustivo, se desarman los motores y se califican y miden cada una de las piezas.

Estas “calificaciones” o ratingsson otorgados por especialistas en la materia. En el gráfico se muestran tres aceites de punta, después de haber recorrido32.000 km, en Bangkok, Tailandia, con ciclo ciudadano mixto. Los ensayos se corrieron con modernas motos japonesas de 125cc (4T y con caja manual). El aceite se cambió cada 10.000 km, realizando análisis de aceite usado cada 2.500 km. (Estos datos fueron suministrados por la firma Infineum, una de las compañías de desarrollo de aditivos más prestigiosas del mundo.)

Figura N° 6

Es decir, que la limpieza de la falda de pistón (control de barnices), nuestro semisintético SAE 10W-40, es competitivo con las otras alternativas de sintético y semisintético SAE 5W-30, mientras que en los otros dos parámetros (control de depósitos duros) se comporta mejor.

Por eso celebramos la llegada del Mobil Super Moto 4T MX 10W-40, un semisintético con calidades API SL y JASO MA2, que tiene un amplísimo rango de temperatura de operación para satisfacer a las motos de alta performance. Con él completamos nuestra “colección” de aceites para motores de 4 Tiempos.Finalmente debemos hablar de la protección de los engranajes de la caja. Y hay que reconocer que aún no se ha podido definir un ensayo que satisfaga a todos los protagonistas: fabricantes de motos, de transmisiones y de lubricantes. Se pensó mucho en la modificación del ensayo en el “banco cuadrado” FZG, muy usual en los engranajes industriales.

Pero no es fácil contemplar la velocidad y flexibilidad de los ejes de las cajas de moto.Por eso cada petrolera hace su propia experiencia en la protección de los engranajes, para evitar casos como este, con rotura de una caja BMW:

Figura N° 7

Para evitar este tipo de problemasdebe usarse el sintético avanzado Mobil Racing 4T 15W-50,  con bases de Polialfaolefinas (PAO), con mejor resistencia de película lubricante, capaz de soportar las fuertes cargas de impacto y altas cargas térmicas. Es un lubricante que  disminuye la temperatura de operación. Para las otras alternativas debe seguir continuamente el trabajo de desarrollo, siguiendo a las nuevas alternativas de diseño de engranajes y materiales disponibles con sus novedosos tratamientos térmicos.Esto es material para nuevas notas, así como la “resurrección” de los motores de 2 Tiempos…


Por 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.

 

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