Por qué no hay que agregar aditivos a la transmisión

Los diseños de las cajas manuales y transmisiones automáticas son cada vez más sofisticados. Los aceites deben ser específicos.

Las cajas manuales sincronizadas tradicionales deben competir no solo con las transmisiones automáticas tradicionales, tan desarrolladas con más de 8 velocidades…sino también conlas Transmisiones de Velocidad Continuamente Variables (CVT por las siglas en inglés) quehan evolucionado para las altas potencias de los automóviles de 2 o más litros de cilindrada. Hace unos 15 años decíamos que estas CVT estarían limitadas a 1,6 L o menos de cilindrada.

Para otro tipo de público están las denominadas Tiptronic y las de doble embrague (DCT por las siglas en inglés) o Powershift para los norteamericanos. Ni hablar de su complejidad… Surge entonces la pregunta que nos decepciona e irrita un poco: ¿qué argumentos tenemos para que el usuario no agregue aditivos complementarios a su caja de velocidades?
De vez en cuando el pasado contraataca. Van 38 años que estoy fuertemente involucrado con la industria automotriz. Ford Motor Argentina fue mi escuela de formación de excelencia, y mi campo de especialización desde hace 31 años en el desarrollo de los fluidos para automotores de todo tipo y la utilización de la tribologíacomo herramienta de valor agregado. ¿Qué es latribología?Es la ciencia que estudia la fricción y el desgaste en diferentes condiciones de operación, con la interrelación de la metalurgia de los materiales de las piezas móviles, las características de las superficies y sus tipos de maquinado. Así se determina la influencia de los lubricantes y sus aditivos.

En esos largos años, la experiencia dicta un primer concepto que está grabado a fuego: hay que usar los repuestos originales y respetar a rajatabla las recomendaciones de los fabricantes de automóviles y sus componentes. Contradecir esto es despreciar a los departamentos de ingeniería y de desarrollo de las automotrices y autopartistas. Para dar una idea del potencial y profesionalismo de las mismas,les voy a dar dos ejemplos simples y contundentes: Ford tenía en Argentina más de 200 personas en Ingeniería del Producto y Desarrollo, y realmente su función era adaptar a nuestro suelo los sistemas del vehículo y corroborar la funcionalidad y durabilidadde esos cambios. En definitiva, estamos hablando de asegurar la confiabilidad del producto ofrecido al cliente, con todas las letras. Por otro lado, Peugeot/Citroën (PSA) cuenta en Franciacon más de 7.000personas entre técnicos, ingenieros especialistas en diseño y científicos, para crear sus afamados modelos. Entoncesno hace falta agregar comentarios: experimentar con modificaciones de los lubricantes es una aventura que no tiene ningún respaldo serio, y puede ocasionar severos daños o deficiencias de funcionamiento, que en algunos casos, como el de las cajas manuales y automáticas de distinto tipo, llega a AFECTAR LA SEGURIDAD.

Y ahora vamos a su descripción, aclarando que la transmisión es uno de los conjuntos menos reconocidos, quizás por no lograr la pasión que el propulsor despierta siempre. Pero sin hacer ruido (en condiciones normales de manejo), la caja de cambios participa en la performance del automóvil. Es esencial en la acelerada que nos saca del taponamiento de tránsito, en el rebaje oportuno para acomodarnos a las curvas y en el frenado con el motor, tan importante para dar seguridad en el manejo bajo la lluvia.
La economía de combustible también depende en gran medida de un manejo “sincronizado” entre el hombre y la máquina, que logre mantener al motor en un régimen óptimo de rpm… y eso lo realiza la transmisión.
Arrancamos por la caja manual, la más difundida entre nosotros. Podemos hacer unadescripción grosera de la tribología de las superficies de los aros sincronizadores que interactúan con el cono de acero de los engranajes de fuerza como muestra la Figura N° 1.

Figura N° 1: En letras azules se indican los aspectos funcionales, y en rojo las necesidades para una larga vida del conjunto.

Figura N° 1: En letras azules se indican los aspectos funcionales, y en rojo las necesidades para una larga vida del conjunto.

Diferentes necesidades sobre El Lubricante

Los cambios de marcha pueden realizarse en forma más eficiente y cómoda si los aros sincronizadores logran frenar a los componentes de la caja que giran a velocidades diferentes, igualándolas, a fin de que el conjunto sincronizador pueda ser desplazado por las horquillas para el acople de marchas. Se elimina también el típico “ruido de caja” o choque entre dentados (familiarmente llamados “dientes de perro”).
Necesitamos entonces tener la mayor fricción posible entre el aro sincronizador y el cono de acero de los conjuntos de engranajes (ver FiguraN° 2 de un ensamble típico de caja manual).

La película lubricante debe romperse, hay que “evacuar” lo más rápidamente posible todo el aceite que está entre las dos piezas. Para favorecer este procesose fabrican las acanaladuras y rosca helicoidal sobre la superficie cónica del aro, como se ve en la Figura N° 1:Son las vías de “escape” del fluido.

Figura N° 2: Secuencia del proceso de acople de la marcha

Figura N° 2: Secuencia del proceso de acople de la marcha

Cuanto menor es la viscosidad a la temperatura de operación, más fácilmente se realizarán las secuencias: escape del aceite-frenado-sincronización de velocidades y la subsecuente colocación de la nueva marcha en la caja.

Cuanto menor contenido de aditivos Extrema Presión, mejor funcionarán los sincronizadores. Por supuesto que también depende del tipo de aditivo Extrema Presión que se utilice.

El aditivo EP es eminentemente un “emparejador” de las superficies. Es el más clásico, con fuerte y ácido olor, yreacciona fuertemente con los metales, modificando la metalurgia superficial y provocando la disminución del coeficiente de fricción metal-a-metal. En una palabra: todo lo contrario a lo que necesita el sincronizador.
Hace unos años, Mitsubishi estudió la manera en que distintos aditivos provocanmayores tasas de desgaste y con ello pérdida de la fricción del aro sincronizador contra el cono de acero “Macho”.

Figura N° 3: Pruebas de banco de Mitsubishi.

Figura N° 3: Pruebas de banco de Mitsubishi.

Mitsubishi muestra un aceite con nivel de aditivación API GL-4 (línea verde), que pierde muy rápido su capacidad de frenado, cae su fricción a límites inaceptables después de los 4.000 ciclos de ensayo. Tiene agente Extrema Presión SP; es decir azufre fósforo…y pensemos que un aceite mineral típico para diferencial tiene EL DOBLE de EP que estos aceites: por eso provocan más patinamiento, recalentamiento y desgaste; y además con esa alta temperatura se descompone el aceite, empezando por el mismo aditivo EP y así se forman depósitos negros en el interior de la caja.

Otros aditivos, como el DISPERSANTE, colaboran en la rotura de la película lubricante, por eso muchas veces se recurre para lubricar cajas manuales a las formulaciones que lo contienen, por ejemplo los fluidos para transmisiones automáticas (ATF)…que contradicción ¿no?.Con el mismo concepto, los aceites para motor MONOGRADO aparecen entre los recomendados por algunos fabricantes de cajas manuales de vehículos pesados (EATON).

Cuanta menos untuosidad tenga el aceite en condiciones de lubricación mixta y lubricación límite, más fácilmente haremos los cambios de marcha.
Recordemos que en este sentido no solo intervienen los aditivos: el tipo de base lubricante es definitorio. Así, tenemos como poco adecuados para esta función a sintéticos como el PAG (PoliAlquilenGlicol), un excelente fluido para lograr economía de combustible(otorga mínima fricción),y entre los minerales son contraindicados los básicos nafténicos.

Por otro lado, las bases sintéticas de polialfaolefinas (PAO) que son excelentes para disminuir la fricción entre piezas fuertemente cargadas con buena velocidad relativa entre ellas, tienen el extraño comportamiento de tender aocasionar engranado o agripado de las superficies cuando el movimiento es muy lento, y esto es ideal para el sincronizador.Por esta propiedad, hace unos 40 años las PAO eran resistidas para su uso en aceites de motor, ya que sehabían notado deficiencias en el ensayo conocido como pistonscuffing (literalmente engranamiento de pistón, con desgaste adhesivo).Esas viejas historias quedaron muy presentes en la cabeza demecánicos veteranos que no supieron aceptar cómo a través de aditivos y combinación con otros básicos como diesteres y/o alquilnaftalenos se superó fue ampliamente esa “deficiencia”. Fue parte de lo que llamamos desarrollo de fórmulas balanceadas. Es decir, la ciencia de la tribología puesta al servicio del lubricante sintético.
Todas estas características que hemos mencionado como beneficiosas para el trabajo del subconjunto sincronizador son, por el contrario, indeseables para una protección superior de los engranajes, horquillas, rodamientos y otros componentes de la caja. La caja tiene necesidades contrapuestas que obligan a un compromisoconlos aditivos: tenemos que lograr alta fricción para los metales de los aros sincronizadores y baja fricción para el resto de los componentes de la caja.

Un aditivo suplementario, muy en boga en losámbitos de competición,describe así a su producto:

Figura N° 4: Descripción del aditivo con cloro.

Figura N° 4: Descripción del aditivo con cloro.

Se desprende que el aditivo para tratamiento de las transmisiones “se comporta en lo referente a fricción y temperatura de la misma forma que el MT-10 (tratamiento para motores)”  ignora olímpicamente a las necesidades de los sincronizadores.Por supuesto que sí sirve para las cajas secuenciales de competición, en las cuales el acople se hace por los clanes,protuberancias que hacen el acople. Eso sí, hay que tener la habilidad de los pilotos para hacer los cambios…

Vale la pena comentar quecontiene un 6% de cloro,por eso entra en conflicto directo con la ecología y las leyes de EE.UU. Allí, un organismo llamado FTC (Federal TradeCommission), encargado de verificar la veracidad de las aseveraciones de las propagandas, le ha hecho juicio a varias firmas productoras de aditivos por usar este tipo de sustancias. El cloro, a las temperaturas de fricción entre las piezas del sincronizador, se pone muy corrosivo y ataca fuertemente a las superficies de los metales blandos, ya sea aleaciones de cobre-aluminio (las más difundidas), capa de molibdeno depositada por plasma sobre acero, o últimamente fibra de carbono. Eso genera primero un alisamiento indebido que aumenta el patinado, con elevación inadmisible de la temperatura, y posteriormente lleva al desgaste y acortamiento de la vida útil del aro sincronizador.
Otro tipo de aditivo, la suspensión coloidal de disulfuro de molibdeno (S2Mo),tiene sólidos que no pueden integrarse a la red de hidrocarburos del aceite y ante el batido y fuerzas centrífugas se depositan y estorban en lugares claves para la sincronización, como las roscas del aro sincronizador y los “autitos”(o combinación de bolilla y resorte común, como se muestra en la Figura N° 2) que saltan para permitir el desplazamiento de acople del cubo sincronizador.

De ninguna manera queremos decir con esto que el S2Mo sea un mal aditivo. Todo lo contrario, opinamos que en el armado de cualquier conjunto mecánico es irremplazable (usado en cantidades mínimas, tal cual se prescribe).
A su vez, en las grasas, es importantísimo cuando se esperan altas cargas de impacto, sobre todo en movimientos lentos.
Con esto queremos decirquehay que usarlo en los lugares y en la forma apropiada:

  • Cuando pasamos a las cajas automáticas, obtener una buena fricción entre los distintos discos forrados materiales específicos contra las placas de acero es aún más complicado. La diversidad de tecnologías de materiales de fricción lleva a los fabricantes a solicitar prácticamente un fluido especial para cada modelo de caja.
    Así nacen especificaciones internas que se distinguen con nombres comerciales, como Dexron III H y Dexron VI de GM; Mercon de Ford, TES-295 o TES-468 de Allison, ATF+4 de Chrysler, etc. Tan especiales son sus propiedades de fricción que no son intercambiables… y peor aún;no se pueden mezclar.
  • Las cajas automáticas denominadas CVT (Continuosly Variable Transmission) funcionan gracias a la fricción acero-a-acero de la cadena de transmisión contra dos poleas de paso variable. El logro de la fricción adecuada es toda una especialidad.
  • Quizás sea por eso, por tenerle más miedo, que la gente agrega con menos frecuenciaaditivos suplementarios a las cajas automáticas y a las CVT. Y eso se nota enseguida, porquela caja se pone lenta y pesada para hacer los cambios, y el vehículo no tiene la performance que debiera.

Entonces vale la pena repetir lo que anticipábamos al principio de la nota: NO DEBEN agregarse aditivos a las cajas de velocidades, porque con ello no solo se está distorsionando la fórmula que aprobó el fabricante de la caja y después el fabricante del vehículo, sino que esto también afecta la performance de la caja, porque el pasaje de cambios será más difícil y errático, y se comprometería seriamente su durabilidad.
Además, en condiciones extremas o clima muy frío puede AFECTAR A LA SEGURIDAD, y me remito a la siguiente experiencia que vivimos en Ford Motors Argentina: los vehículos habían pasado toda la noche en el exterior a 15 grados bajo cero (San Carlos de Bariloche). El lugar de estacionamiento tenía una pendiente hacia abajo, y como corresponde a las normas de seguridad, los autos se habían posicionado apuntando a su salida. Los gerentes empezaron el test trip a la 8:30 a.m. Pusieron primera sin ningún inconveniente, y a los pocos metros, cuando quisieron poner segunda, notaron que la palanca estaba tan dura que no entraba de ninguna manera (eso es porque los sincronizadores estaban patinando).

Entonces,claro, trataron de volver a primera, pero como ahora había movimiento relativo entre los conos macho y el sincronizador, y el aceite “no se escurría”, la primera no entraba y el auto estaba totalmente fuera de control…(algunos conductores estaban muy pálidos, y otro se “tiraron” rápidamente contra el pequeño talud del camino)

La revisión final indicó que todas las cajas tenían un aceite SAE 80W-90; API GL-5 (el apropiado para diferencial, pero malo para la caja), y la mitad de ellos (todos los Sierra 1,6 L) tenían disulfuro de molibdeno.

Es decir: demasiada viscosidad, demasiado agente Extrema Presión y un aditivo que tapó las roscas de los aros sincronizadores y trabó a los “autitos” que se retraen cuando se completa el cambio.Todo mal.

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.

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