Presión de aceite demasiado alta provoca problemas en el motor

Es usual comparar al circuito de lubricación de un motor con nuestro sistema sanguíneo. Pocas veces vemos a un médico que se preocupe por la baja presión. ¿Por qué entonces muchos mecánicos quieren tener una presión de aceite lo más alta posible?

La analogía que recordamos en el encabezado, asume que la bomba de aceite equivale a nuestro corazón que impulsa al fluido vital. Los riñones representan a los filtros y el cárter a los pulmones, donde hay cierta regeneración del aceite y liberación de aire y gases nocivos, más el enfriamiento relativo. Después tenemos una serie de conductos de lubricación por los que circula el aceite filtrado, hacia los puntos críticos del motor (serían las arterias), pero el retorno se hace por salpicado y chorreado desde la mayoría de los conjuntos: podríamos decir que el motor no tiene venas.
Claro que las diferencias empiezan a notarse porque el lubricante se cambia y renueva,y la sangre, normalmente,no.

En lo que nos enfocaremos ahora es en la alta presión. Esta puede ser provocada por suciedad y taponamiento de los conductos de aceite y ciertos componentes, en forma similar a los trastornos humanos ocasionados por el colesterol.
La diferencia fundamental es que mientras los órganos, arterias y venas de nuestro cuerpo carecen de una “protección de seguridad”(con riesgo de infartos o ACVs), cada conjunto sensible del circuito de lubricación tiene sistemas de alivio para cuando hay alta presión, y eso demuestra también que los diseñadores del motor se preocupan más por esto que por la baja presión, desmintiendo así un mito popular.
Comencemos por la bomba de aceite. En la mayoría de los casos se utilizan las de desplazamiento positivo ¿Qué significa esto? Que está diseñada para “empujar” en cada vuelta la misma cantidad de aceite y el mismo volumen, independientemente de la presión de salida que debe vencer (por supuesto que no es absoluto, hay algunas pequeñas “pérdidas” por los juegos entre las piezas). Veamos un caso límite y exagerado, donde ponemos una brida ciega cerrando totalmente la salida de aceite.

Si la bomba gira, impulsada por su eje conductor, el aceite que “viaja” entre los dientes de los engranajes (y que es prácticamente incompresible), lo que hace que la presión suba indefinidamente, hasta la falla de la bomba. En realidad puede suceder que haya una deformación, por ejemplo, de las tapas laterales que provocan que haya un reflujo del lubricante.
Para evitar esta situación, se coloca una válvula de alivio o “Bypass”, que en general consiste en un mecanismo tensado por un resorte, el cual se comprime cuando sube la presión a la salida de la bomba, abriendo un conducto que desvía a una parte del aceite hacia el cárter.

Con esa “sangría”, la presión de salida queda restringida, reducida al valor de regulación de la válvula, que normalmente está entre 4 y 6 Kg/cm2. Es para destacar que en el arranque, el aceite está muy viscoso, con lo cual la válvula estará totalmente abierta, quedando mucho menos caudal para los conductos que llevan al lubricante hacia las piezas críticas. Y no estamos hablando sólo de arranques en clima patagónico o antártico: a 20°C, un aceite multigrado SAE 15W-40 tiene 20 veces más viscosidad correspondiente a 100°C, que es la condición de diseño del motor. Quiere decir que si hacemos una cuenta aproximada (y quizás criticable académicamente) teniendo en cuenta que la presión normal que “tira” la bomba es de 5 Kg/cm2, en el arranque subiría a 100 Kg/cm2. Es inaceptable para la entereza estructural de la bomba. Entonces a 20°C también se abre el “By-pass”.
Si se diera la situación de una alta presión sostenida por mucho tiempo, después del calentamiento, el resultado sería una lamentable pérdida de energía para hacer recircular inútilmente este aceite de la derivación. Por eso, es inconveniente usar aceites más pesados que lo recomendado, como un SAE 20W-50 o un monogrado SAE 40.
En el filtro, se da una situación análoga a la de la bomba.

También el mecanismo de la válvula de “By-pass”, está basada en la compresión de un resorte calibrado y se ubica en el interior del cartuchoen la gran mayoría de los motores.
Ocurre que cuando el aceite está demasiado viscoso, no puede atravesar bien el corrugado papel celulósico, que es el verdadero elemento filtrante. En esas condiciones, se puede colapsar la estructura del filtro interior, y en casos muy graves, se puede hinchar la carcasa. Son los casos en que se puede haber manipulado la válvula de la bomba de aceite, apretándola y ocasionando esa alta presión, o bien se ha agregado al aceite aditivos poliméricos para aumentar la viscosidad (todo lo cual está estrictamente prohibido por los fabricantes).

Otra vez, con el razonamiento que hicimos para un arranque a 20°C, podemos darnos cuenta de que la válvula del filtro permanecerá abierta por un rato, durante el calentamiento. Y en ese período estará pasando por todo el circuito de lubricación aceite sucio, contaminado con partículas que pueden rayar a los cojinetes, muñones o daños similares en otros conjuntos.
Por todo esto, es que le tememos tanto al desgaste que se produce en el calentamiento tras el arranque:
1. Tenemos menos aceite utilizable, porque en la bomba se está desviando una gran parte hacia el cárter.
2. El aceite circula sin filtrar.
3. El aceite está muy “pesado” para circular. Por su alta viscosidad, es muy lento como para alcanzar las piezas más lejanas en tiempo y forma como para establecer una cuña lubricante que realmente proteja.
¿Vale la pena entonces esperar un par de minutos con el motor regulando antes de darle potencia? Claro que sí. Es uno de los viejos consejos, pero mantiene su vigencia.
Volvamos ahora a las presiones de aceite y cómo se mide. El sensor o bulbo suele estar en la salida del filtro o bien en el conducto principal de lubricación, que está inmediatamente luego del filtro. Es decir que su valor medido, estará fuertemente influenciado por las válvulas de “By-pass” y por el taponamiento del papel celulósico, que es una condición normal para el funcionamiento. Pensemos que en un diésel, tenemos al hollín que se forma en la combustión y es un elemento clave para saturar al elemento filtrante.

Atendiendo a quienes se preocupan por la baja presión, recordamos que muchos fabricantes fijan para ralentí en caliente 0,5 Kg/cm2, y para ralentí en caliente 1,5 Kg/cm2.
La mayoría de la genta se asusta aún con valores muy superiores, pero hay que tener en cuenta que para la condición de marcha mínima, no hay cargas importantes en los cojinetes.Con el motor caliente y en régimen, podemos hablar de 3 a 4 Kg/cm2 como mínimo.
Aun así, hay que puntualizar que esta es una presión de circulación, no la presión que tenemos en la película lubricante. En el pico de presión, entre la leva y su seguidor (cualquiera sea su tipo), tenemos 21000 Kg/cm2. Sí, mucho más que la tensión de rotura estática a la tracción del acero templado, pero el metal lo aguanta por ser una carga dinámica de choque. Y el aceite también debe soportarla para quedarse entre las dos piezas, lo que logra aumentando exponencialmente la viscosidad: el aceite cambia su viscosidad, no sólo con la temperatura, sino también con la presión.
En los cojinetes de biela de un motor moderno, el pico de presión es de 2000 Kg/cm2.
La conclusión es que no debemos tener tan en cuenta a una presión baja. Debe bastar para que haya Alto Caudal disponible. Después, cada mecanismo se encargará de generar la cuña de lubricante con su alta presión correspondiente.
El componente siguiente que sufre por la alta presión es el enfriador de aceite. Tiene en su estructura pasajes muy chicos, con tubos y láminas de metales livianos (aleaciones de cobre o aluminio) insertados o soldados a los colectores.
Con esa estructura tan delicada, la alta presión puede provocar fisuras y deformaciones inaceptables o como el caso que se ve en la figura, roturas de un sello “O ring”.
En esos casos (de enfriamiento por el refrigerante de motor), debemos estar muy atentos, pues ya no se trata sólo del daño al enfriador: si se mezcla el refrigerante con el aceite, este último perderá muy rápido las propiedades, se pone ácido y ataca a los cojinetes.
En casos graves se forma un gel negro, tipo melaza en el cárter.

Por eso, también el enfriado tiene una válvula de “By-pass” regulada para una presión diferencial entre entrada y salida de 2 Kg-cm2.
En conclusión, vemos que los fabricantes previenen el aumento de presión, para cuidar de la salud del motor.
¿Nos animaremos a pedirle algo similar a nuestros médicos? Seguro nos dirán que si hace falta, después de cumplir con la dieta, abandonar la vida sedentaria, controlar el estrés, etc., ellos podrían imaginar una cosa así. Y no debe ser patearla al corner, sino asignar bien las prioridades.

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.