Resurgen los aceites de baja fricción

Me tengo que repetir y referirme a la nota anterior. Me da un poco de “miedito” al pensar que esta serie de artículos se puede convertir en una novela. En las descripciones de las nuevas normas de los fabricantes vimos que aparecen los grados de viscosidad SAE “livianitos” y el concepto de “low SAPS” (aceites de Bajo contenido de Cenizas Sulfatadas, Azufre y Fósforo). Quiero aclarar que las bajas viscosidades son nuevas para el llenado en servicio de la unidad. Pero para el llenado en fábrica vuelvo al ejemplo del Ford Falcon, que ya en 1978 usaba un multigrado mineral SAE 10W-30 (API SF/CC con algunos ensayos adicionales)…este aceite estaba recomendado sólo para los primeros 3000 Km y lo tomábamos de alguna manera como aceite de “asentamiento”.

Ahora, en servicio, hablamos de aceites que deben durar entre 15000 y 20000 Km según la recomendación del fabricante, y esto implica que deben ser aceites sintéticos. El rigor que soportan los aceites puede representarse por la “densidad de potencia” que deben manejar (a veces lo vemos en la literatura como “oil stress”).

Cuando creo ponerme creativo, trato de resumir en un sólo gráfico los diferentes parámetros que caracterizan la performance del aceite. Aquí les muestro mi último intento. El tamaño de las “burbujas” representa la densidad de potencia, es decir los caballos que “soporta” cada litro de aceite en el carter, y lógicamente cuanto más alto está la burbuja, es decir cuantos más kilómetros debe durar el aceite, mayor exigencia también.

De los autos actuales, evidentemente el Vento es el que más exige al aceite, y una mirada al viejito Falcon 3,6 litros nos demuestra que podía andar perfectamente con un mineral multigrado.

El método tiene una “trampita”: en realidad habría que mostrar la relación entre la potencia y todo el aceite empleado, es decir la capacidad del carter más el aceite agregado entre cambios. Los aceites y motores modernos no tienen gran variación, porque en la mayoría de los casos se agrega menos de un litro en los 15000 Km, pero el Falcon se “comía” medio litro cada mil kilómetros, es decir que su “esferita” sería aún más pequeña.

CIANCIO Oil Stress

Para la próxima edición de este gráfico habrá que agregar el peso del vehículo y factores que tengan en cuenta el tipo de servicio (arranques y paradas frecuentes, aceleraciones y frenadas, etc.). Será cuando Don Bill Gates me haga más fácil el gráfico tridimensional.

Debe notarse que la capacidad antioxidante del aceite debe duplicarse para pasar de 10000 Km a 15000 Km de período entre cambios de aceite. Es una de las causas principales que nos obligan a recurrir a los sintéticos avanzados para PeCA superiores a 15000 Km. En un buen esquema de diseño, los aceites con “alto Stress” deberían estar más abajo. Las esferas grandes deberían andar “por el piso”.

¿Qué daños ocasionan a un motor los aceites con alto contenido de cenizas o SAPS? La primera respuesta que encontramos es que el Fósforo y el Azufre de los aditivos antidesgaste corroen a los metales de los catalizadores de oxidación, llevando a su taponamiento o “envenenamiento”. Esto también aplica a los motores diésel ligero que tienen Filtro de Partículas (DPF).

Sin embargo debemos recordar que en motores de alta performance, con muy altas rpm, la temperatura del pistón sube rápidamente (mis vecinos dirían que “más que proporcional” a las rpm). Entonces en la cabeza del mismo se forman depósitos metálicos, residuo del aceite quemado. Esos depósitos se ubican en la parte externa, en lo que llamamos corona del pistón.

¿Qué daño pueden causar esos depósitos? En los motores nafteros provocan autoignición y “desorden” de la combustión, que lleva al pistoneo en distintas condiciones de marcha.

En los motores turbodiésel los depósitos aceleran la carbonización tanto del combustible (más grave aun cuando tenemos 10% de biodiésel, menos estable) y también degrada al aceite que llega después de cumplir su función de protección del aro superior o “de fuego”.

Esto no es todo. También se forman depósitos en lo que llamamos “primera meseta del pistón” y esto presenta el riesgo de acercarse tanto a la pared del cilindro que, en ciertas condiciones, puede rozarla y producir el desgaste o pulido del bruñido del cilindro, y mientras tanto provocan una ALTA FRICCIÓN y pérdida de energía. Un aceite de bajas cenizas evitará este problema: minimiza el desgaste y economiza combustible.

CIANCIO Depósitos de Pistón

Y finalmente, como se ha comprobado también en los motores GDI (inyección directa de nafta) los aceites con altas cenizas provocan muchos depósitos en las válvulas de admisión. Esos depósitos impiden un buen enfriamiento de la tulipa de la válvula y así se genera un círculo vicioso: si bien la base del diseño es proteger a los asientos de válvulas con un “colchón” de cenizas provenientes de ese aceite quemado, un EXCESO de metales en la fórmula hace que esas cenizas se vuelvan abrasivas. El desgaste posterior se debe al giro de las válvulas sobre el asiento.

CIANCIO Depósitos en las válvulas

Pero entonces, ¿por qué algunos fabricantes prefieren los aceites con altas cenizas? Es una condición particular. Por ejemplo, Volkswagen ha decidido estratégicamente exigir un aceite REO (aceite robusto para motor) en los países donde se debe operar con combustible de muy baja calidad, enfocando a China, India y Brasil. En esos países ha prohibido el uso de sus aceites de máxima performance VW 504.00 y 507.00, a fin de que nadie quiera usarlo por el kilometraje definido en Europa (20000 Km para nafteros y 30000 Km para diésel).

Por otro lado, se encuentra con la vigencia de la norma Euro 5, y los vehículos deben ser “flex fuel”: trabajan con nafta y alto contenido de etanol (E100 y E85) y también con metanol, y dudan mucho de la calidad del combustible diésel. Así resulta un aceite sintético SAE 5W-40 “Full SAPS” es decir que tiene TODA LA CENIZA posible. Por supuesto que las petroleras que lo venden advierten que no es apto para sistemas de control de emisiones de gases tóxicos en el escape, en especial con el filtro para partículas diésel (DPF).

Entonces, ¿los aceites con altas cenizas irán desapareciendo?

Podemos decir que hay una fuerte tendencia en ese sentido, pero depende del criterio del fabricante. Por ejemplo, Mercedes Benz en Argentina sigue recomendando su aceite de alto TBN, con la especificación MB 229.5, que nació allá por 1998 al diseñar el primer motor OM 611 para automóviles. El aceite diseñado en conjunto fue el Mobil 1  0W-40. Esto también refleja un criterio de cautela hasta que estén disponibles en todo el país los combustibles con bajo azufre, como los llamados Diésel Euro, cuyo contenido de azufre es menor a 10 ppm (10 miligramos por cada Kg de combustible).

 

¿Cómo reconocemos que es un aceite “low SAPS”? En las normas americanas no hay una “codificación” pero debemos saber que las normas API SN y SM limitan el contenido de Fósforo, entre 0,06 y 0,08 % en peso, y eso es indicativo de que hay compatibilidad con los catalizadores de tres vías de los motores nafteros. Los americanos no tienen diésel ligero, por lo cual con esas normas cumplidas no tenemos garantías para usarlo por ejemplo en un turbodiésel de última generación. En cambio, en las normas ACEA, se han creado las categorías “C” específicas, compatibles con los sistemas de escape. Por ejemplo ACEA C1 y C2 son aceites “low SAPS”; y ACEA C3 y C4 tienen contenido MEDIO de cenizas, aptos para diversos postratamientos europeos.

 

Los aceites de baja fricción para lograr Economía de Combustible

El cambio indispensable en los aceites es bajar la viscosidad. Se acepta que un valor muy representativo que correlaciona con el Fuel Economy es la Viscosidad a Alta Temperatura y Alto Esfuerzo Mecánico, identificada como HTHS (High Temperature; High Shear). Es la representación de lo que ocurre en los cojinetes de biela de un motor a plena potencia.

En la nube de puntos hay alternativas diversas de aditivos Modificadores de Fricción y de Mejoradores de Viscosidad. En general se buscan las alternativas más económicas para lograr cada objetivo; y aun así el futuro cercano indica que los aceites sintéticos son necesarios. Dentro de esa gama de sintéticos 100% están los básicos Grupo III, lo más conocidos son los hidrocraqueados y los Gas-to-Liquid- Son sintéticos económicos comparados con las más efectivas PoliAlfaOlefinas (PAO) que se utilizan en la línea Mobil 1 ó Mobil Delvac 1. Las PAO agregan a este Fuel Economy su mayor eficiencia en zonas muy críticas como los árboles de leva a la cabeza y todo el conjunto llamado tren de válvulas.

Otra zona muy interesante donde las PAO sobrepasan largamente a las Grupo III es el paquete de aros de pistón contra la pared de cilindro.

CIANCIO Consumo y HTHS

Entonces vale la pena recordar que no todos los sintéticos son iguales. Mobil 1 es un sintético avanzado, insuperable; y por debajo de su nivel aparecen los aceites sintéticos 100%, como son los nuevos aceites Mobil Super 3000 y todos los de la competencia.

CIANCIO Nuevos Mobil 1

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.