Lubricación de engranajes automotrices
Las claves para el uso correcto de fluidos de transmisión y aceites para diferenciales. Cada uno de los componentes lubricados que se encuentran en un vehículo requieren de un aceite especialmente formulado para cumplir con sus requisitos individuales y son los que permiten que el vehículo funcione correctamente. Por lo tanto, es fundamental conocer los diferentes tipos de componentes y sus características para proporcionarle el fluido de transmisión o el aceite de diferencial correcto y, de esta forma, evitar dañarlo. En esta oportunidad, Mobil brinda detalles acerca de los elementos que forman parte del tren automotriz y sus correspondientes lubricaciones: Caja de Transmisión o caja de cambios: Proporciona múltiples relaciones de reducción. La mayoría usa conjuntos de engranajes de relación fija seleccionados manualmente por el conductor o automáticamente. Las transmisiones son muchas veces el componente más costoso de un vehículo y el más complejo mecánicamente. Si bien pueden variar mucho en diseño y operación, todas contienen muchas de las siguientes partes mecánicas: engranajes, cojinetes, sistemas hidráulicos, materiales de fricción, sistema de suministro de aceite, componentes de metales amarillos, elastómeros y caja o carcasa. Es la combinación de diseño y las condiciones de operación las que dictan el tipo de lubricante requerido para su óptimo funcionamiento. En cuanto a los aceites, se puede usar una amplia variedad, dependiendo de la configuración de la transmisión (manual, manual secuencial, automática, entre otras) y de las condiciones ambientales. Cajas manuales: Son las más comunes y están lubricadas predominantemente por cárter húmedo, por lo que el aceite debe ser fluido siempre. En bajas temperaturas, el aceite debe fluir rápidamente, ya que si es demasiado espeso dificultará los cambios, impedirá la lubricación por salpicadura en engranajes y cojinetes y desperdiciará combustible; mientras que en altas temperaturas debe tener la viscosidad suficiente para separar los dientes de los engranajes con una película resistente. Transmisiones manuales automatizadas: Los requisitos de lubricación son similares a los de una transmisión manual convencional. La norma SAE: Es la que define los grados de viscosidad de los aceites para engranajes y tiene dos grupos de aceites: los de invierno, identificados con la letra “W” acompañando los números (por ejemplo, 70W, 75W), y los grados “de verano”, identificados solamente por números (por ejemplo, 85, 90, 140). Puntualmente hay dos métodos de prueba para esta aplicación: Cinemática (que se mide a 100 grados, para evaluar los grados de verano o las viscosidades mínimas para los grados W operando a temperaturas normales después que se calienta la caja de engranajes) y Brookfield (solo se utiliza para medir viscosidades a temperaturas negativas, bajo cero grados, de modo a asegurar que el aceite permita el movimiento de los engranajes cuando se arranca un vehículo en un invierno riguroso). Cajas manuales secuenciales: Más comúnmente en motos y autos de carrera. En los autos de carrera se suelen utilizar aceites de motor o aceites de engranaje con aditivos antidesgaste. En las motos se recomienda utilizar aceites de motor que cumplan con los estándares JASO T903 (norma que define el aceite correcto para cada tipo de moto) por cuenta de los requerimientos de fricción de los embragues en baño de aceite normalmente utilizados. Cajas automáticas: Pueden ser muy complejas en diseño y operación, e involucrar muchos materiales y tecnologías diferentes. Existen más de 20 especificaciones diferentes de líquidos de transmisión automática requeridos para los automóviles que circulan actualmente, razón por la cual Mobil recomienda consultar el manual del propietario a la hora de elegir un producto. En este caso, el fluido evita el desgaste de engranajes y cojinetes, además de ser el medio hidráulico para transferencia de potencia; actúa como fluido de transferencia térmica eficiente; resiste a la degradación y a la formación de depósitos, entre otras funcionalidades, destacándose las propiedades de fricción únicas requeridas para cada tipo de diseño de la transmisión. Cajas Continuamente Variables (CVT): Cada vez más populares en los autos de tamaño medio. Emplea una correa segmentada de acero que opera sobre poleas de diámetro variable. Normalmente requieren cambios de aceite y tienen propiedades de fricción muy específicas, dependiendo de cada modelo de auto, por lo que no es aconsejable poner el mismo fluido CVT en todos los vehículos sin antes corroborar en el manual cuál es el indicado. Cajas de Doble Embrague: Los requisitos de lubricación están determinados por el tipo de embrague y los engranajes. Para los engranajes doble embrague y cajas de cambio CVT es muy importante la renovación del aceite dado que un aceite viejo puede modificar la fricción y crear ruidos o mala operación de la caja. Juntas universales del eje cardán: Las juntas universales proporcionan un acoplamiento flexible entre la transmisión y el diferencial para transmitir el movimiento. A menudo contienen horquillas y cojinetes de agujas para permitir movimientos y oscilación. Normalmente están lubricadas con una grasa de complejo de litio sin molibdeno. Juntas de velocidad constante (CV) u homocinéticas: Las ruedas delanteras de un automóvil no solo deben viajar en la dirección vertical absorbiendo las irregularidades de la ruta, sino que también deben permitir la rotación alrededor de un eje vertical al conducir el vehículo. Este requisito adicional limita el uso de juntas universales comunes, lo que hace que se utilice una junta de velocidad constante o junta homocinética, que posee un diseño esférico en un casquillo para garantizar una transmisión suave de la potencia, incluso cuando se giran las ruedas. Típicamente la lubricación es permanente y para ello se debe utilizar una grasa a base de poliurea que cumpla con los requerimientos específicos de los fabricantes. Diferenciales: El diferencial redirige la entrada de energía única a las ruedas motrices. Contiene engranajes cónicos helicoidales o hipoides que deben permitir la diferencia de velocidades de las ruedas al tomar curvas. Normalmente, requieren aceite para engranajes hipoides. El grado de viscosidad depende de la carga y el ambiente. A menudo, los componentes internos de los diferenciales son lubricados con aceites de calidad API GL-5 (clasificaciones para engranajes), aprobación SAE J2360, o requerimientos específicos de fabricantes de equipos originales como, por
La regla del 50/50
En muchos casos hay un concepto erróneo al pensar que en climas templados o en verano pueden usarse porcentajes menores de etilenglicol en el radiador, como por ejemplo a 33 %. De esa manera no se protege adecuadamente a las camisas húmedas ni los blocks de aluminio. Las mezclas agua-etilenglicol son las más utilizadas en nuestro mercado como refrigerante automotriz. Las reglamentaciones vigentes en Argentina han cambiado hace unos años y permitieron que los refrigerantes sean comercializados como concentrado, o bien mezclas 50/50 (igual proporción del agua desmineralizada y etilenglicol). En el pasado solo se podían vender en forma concentrada y esto traía muchos problemas, porque se utilizaba agua inadecuada y era difícil lograr la proporción correcta. El error al ver esta curva, muchas veces presentada en los envases de refrigerantes en forma de tabla, es considerar “con un 33% de glicol estoy cubierto para arranque hasta unos -25°C, por lo tanto voy a usar esa proporción”. Cabe pensar, en principio, que con este criterio solo pocos lugares en el mundo usarían la relación 50/50. ¿Les parece que los fabricantes de motores hacen esa recomendación, para toda aplicación, cometiendo ese error tan infantil? Es que la importancia de la relación 50/50 no proviene de la función como anticongelante. Está relacionada con la protección de las camisas húmedas de los motores diésel de servicio pesado y los pasajes internos de refrigeración de los automóviles. Allí se pone en evidencia la protección contra la CAVITACIÓN del etilenglicol. La cavitación es una forma en la que se producen dañosseveros que en muchos casos derivan en la falla del motor. En cierta manera podemos pensar en un efecto similar a “la gota que horada la piedra”, pero en realidad es un golpeteo incesante de pequeños pero poderosos “jets” que se forman al colapsar las burbujas que se generan en el refrigerante. Esas burbujas no contienen aire en su interior sino vapor de agua, y se forman por dos motivos: por el calentamiento cerca de la camisa húmeda y por el repentino cambio de presión que se origina por el brusco ensanchamiento de la camisa cuando pasa el juego de aros de pistón, y luego la subsiguiente contracción por recuperación elástica del metal. Eso es suficiente para la “nucleación” y formación de burbujas, que alcanzan un tamaño crítico, y como son inestables, al ser sometidas a la presión del líquido colapsan y se forma el “jet” muy concentrado y de mucha potencia, capaz de originar el “pit” o pequeño hueco en el acero de la camisa. La función del glicol es impedir la formación de esas burbujas, cosa que hace cambiando la tensión superficial y en especial el aumento de viscosidad de la mezcla cuando la proporción es 50/50, y no otra menor. La viscosidad es tres veces superior y controla al tamaño y estabilidad de las burbujas. A esta acción se suma la de los aditivos específicos del refrigerante, principalmente nitritos y molibdatos, cuando se utilizan compuestos de sodio o boro en los inorgánicos y los poderosos aditivos orgánicos en la tecnología OAT. Volviendo a la acción de la temperatura sobre la ebullición en las camisas, que pueden llegar a unos 150°C en la zona cercana a la cámara de combustión, empieza a jugar el aumento del punto de ebullición de la mezcla al 50/50. En el gráfico siguiente se puede ver cómo va cambiando el pasaje de calor de la superficie metálica al fluido refrigerante, mientras empiezan las distintas etapas de la ebullición pasando a la evaporación. Hay un punto crítico donde empieza la formación “por nucleación y crecimiento” de las burbujas, que precede al máximo de transferencia de vapor, pero si se excede la diferencia de temperaturas por encima de los 30°C se pasa a la zona de evaporación, con pasaje de calor muy reducido y riesgo de “fundida”. La mezcla 50/50 de agua-glicol nos aleja de ese peligro, aumentando la temperatura de ebullición a toda presión del sistema. Aquí se muestra cómo cambia la temperatura de ebullición de la mezcla, con distintas proporciones y con el aumento de la presión, cómo toma lugar en el sistema de enfriamiento. Más desventajas por no usar Glicol en el refrigerante Si bien las mezclas con etilenglicol NO aumentan la capacidad de transferencia térmica del fluido frente al agua, desde el punto de vista de la eficiencia de la conducción y convección térmica, las desventajas de usar esta última son decisivas. Debemos aclarar que aunel agua bien tratada con aditivos inhibidores y anticongelantes, es una opción del pasado: solo se la podía considerar cuando los motores erogaban una potencia baja, con los metales trabajando a temperaturas menores. Por eso algunas empresas de transporteque usan agua encuentran camisas corroídas y picadas por cavitación, no se provee la protección para los distintos metales y materiales poliméricos del sistema de enfriamientoy, sobre todo,está desprotegido contra las infecciones de microorganismos: hongos, bacterias y hasta algas que pueden crecer en el sistema son adecuadamente “eliminados” por el glicol que se ha mostrado como un biocida muy efectivo.Estas son las razones definitivas para la optar por los refrigerantes formulados, QUE GARANTIZAN BENEFICIOS PARA UNA OPERACIÓN EFICIENTE, LIBRE DE PARADAS IMPREVISTAS. Formulación de los refrigerantes Toda la tecnología para obtener un anticongelante/refrigerante y que brinde alta protección está garantizada en el 3 % (aproximadamente) de aditivos, con los inhibidores de corrosión y herrumbre, oxidación y otros aditivos para la protección contra la cavitación, etc. Existen dos variantes clásicas: Tecnología Inorgánica- Refrigerantes totalmente formulados Es una tecnología tradicional, pero aún muy efectiva,y la prefieren muchos operadores y fabricantes. Usualmente aparecen como componentes de los aditivos inhibidores: El refrigerante Mobil Heavy Duty (que reemplaza en todos sus usos al Mobil Mining Coolant) viene ya totalmente formulado, es decir, no necesita carga inicial de ningún aditivo SCA (Supplemental Cooling Additive) como se utilizaba en el pasado. Tecnología Acido Orgánica- Refrigerantesde avanzada-Vida extendida El producto con futuro en todas las aplicaciones es el Mobil Delvac ELC (Extended Life Coolant).Los aditivos que aparecen en esta tecnología
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