Entendiendo los aceites lubricantes (IV)

Continuando con esta serie de entradas sobre los aceites lubricantes, voy a hacer referencia a las normas y clasificación que rigen sobre los mismos.

Existen tres normas o clasificaciones generales para cualquier tipo de aceite: norma SAE, API y JASO.
De la norma SAE ya hablamos en anteriores entradas y es la que clasifica los aceites con relación a su viscosidad. En concreto, la norma SAE J 300 define el Grado de Viscosidad para cada lubricante. Por ejemplo, SAE 40 caracteriza la viscosidad de dicho aceite en verano. Cuanto más elevado es el número indicado, mejor es el mantenimiento, por parte del aceite, de su viscosidad a alta temperatura.

Por el contrario, con frío el aceite tiende a espesar, y es importante que el aceite se mantenga fluido para que cumpla con su función, incluso a bajas temperaturas. Por ello, la norma SAE caracteriza un aceite por un grado de viscosidad de invierno. Por ejemplo, SAE 10W, donde la letra W hace referencia a invierno (winter, en inglés). Cuanto menor es el número, mayor es la fluidez del aceite a baja temperatura o en el momento del arranque.
Esto en lo que se refiere a los aceites monogrado, usados cuando la temperatura de funcionamiento varía poco. Cuando dicha temperatura varía apreciablemente se usan los aceites multigrado, caracterizados por SAE con una graduación de invierno y otra de verano, simultáneamente. Así, un aceite SAE 10W 40, responde a una graduación 10 para invierno y 40 para verano.

La norma API (American Petroleum Institute) hace referencia a la calidad del aceite y hay tres normas distintas: API Transmisión, API Motor Gasolina y API Motor Diesel.
En el apartado Transmisiones, la norma va desde API-GL1 hasta API-GL5, en orden creciente de calidad exigida al aceite en cuestión. Para los motores de gasolina y diesel, el nivel de calidad viene representado por un código, generalmente de dos letras, siendo la primera letra "S" para los motores de gasolina y "C" para los motores diesel. La segunda letra designa el nivel de calidad.
En los motores de gasolina se inició en 1968-1970 con un nivel de calidad SD, para continuar con SE, SF, SG, SH, SJ,..., siendo el actual API SM. Al igual que en la norma API para transmisiones, y sin entrar en detalle de significado, según va siendo más alta la segunda letra, alfabéticamente hablando, se incrementa el nivel de exigencia del aceite de que se trate.
En particular, en los motores de dos tiempos, que usan mezcla gasolina-aceite para su funcionamiento, existe una norma específica que va precedida por la letra "T" y que, tiene su nivel más alto de exigencia en "TC".

Análogamente en motores diesel, la norma API se inicia en CC, CD, CDII, CE, CF4, CG4 y CF.

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Entendiendo los aceites lubricantes (III)

Continuando con las características de los aceites lubricantes, el hecho de que la viscosidad SAE del aceite en cuestión sea medida a 100ºC se debe a que esa es la temperatura promedio de funcionamiento de un motor, aunque bien es cierto que existen ciertas partes del motor que están expuestas a una mayor temperatura, como pueden ser los segmentos del pistón (unos 150ºC).

Un motor que opere a menos de 90ºC no lo está haciendo bien, presentará alta cantidad de depósitos y gastará mayor cantidad de combustible. Cuando la temperatura ambiente es menor de 20ºC, un aceite monogrado (el típico SAE 40) no circula ni protege el motor en el momento del arranque. Además, el aceite es demasiado viscoso para pasar por el filtro de aceite, lo que puede provocar, en motores con engrase a presión, que abra la válvula de alivio de presión, en dicho filtro, haciendo que pase al circuito de lubricación aceite sucio, sin filtrar, con el consiguiente riesgo de desgaste prematuro de las piezas sometidas a lubricación.

Para paliar este problema se desarrollaron los aceites multigrado. Un aceite multigrado es un aceite menos viscoso que el que correspondería a esa temperatura de operación, al que se le añaden aditivos (polímeros, básicamente) que expanden a medida que el aceite va cogiendo temperatura y hacen que dicho aceite se comporte como otro de mayor viscosidad, protegiendo entonces el motor a su temperatura típica de funcionamiento. Los aceites baratos o de inferior calidad utilizan aceite base de baja calidad y poca resistencia, y se corrigen por muchos aditivos, principalmente polímeros, que mejoran sus características. Estos aceites pierden sus propiedades, viscosidad particularmente, con el uso y acaban por aumentar el desgaste del motor. Los aceites sintéticos típicos no contienen polímeros ni aditivos que mejoren su viscosidad. Simplemente, son aceites de alta viscosidad y muy alta calidad, con un índice natural de viscosidad que cubre, prácticamente, todas las temperaturas típicas de operación.

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Entendiendo los aceites lubricantes (II)

Siguiendo con el tema de la viscosidad de los aceites lubricantes, ya dijimos que esta propiedad, la viscosidad dinámica o absoluta, se mide en Poise y, existe otra viscosidad, llamada cinemática, que se mide en centiStoke (cSt) y que se define como la relación existente entre la viscosidad absoluta y la densidad del aceite en cuestión.
Se referencia a 40º C y a 100º C y, en la práctica, se determina midiendo el tiempo que tarda en atravesar un tubo capilar una determinada cantidad de aceite, por gravedad, a 40ºC y/o a 100º C.

Normalmente se habla de viscosidad ISO (estándares ISO) para aceites industriales y viscosidad SAE (Society of Automotive Engineers) para aceites de automoción. Estos términos de viscosidad ISO y SAE no se refieren a ningún tipo de aditivo incorporado o propósito específico, sino que, únicamente, se refieren a la viscosidad.

El término “viscosidad ISO” refiere a la viscosidad del aceite, en cSt, a 40º C (ISO 150 = 150 cSt a 40º C; ISO 220 = 220 cSt a 40º C). El término VG, que todavía puede verse en la denominación de algunos aceites industriales, hace referencia al Viscosity Grade (Grado de Viscosidad), bajo la norma DIN 51519, y es redundante, es decir, un aceite ISO VG 220 es exactamente el mismo que un aceite ISO 220, y se usaba antes de la estandarización de la norma ISO.
Además de esto, la norma ISO permite un cierto intervalo de viscosidad para poder denominar un aceite como tal; así, se permite una variación de un 10 % en la viscosidad del aceite; por tanto, un aceite ISO 32 puede presentar una viscosidad de 28,8 cSt y 35,2 cSt, a 40º C, y seguirá siendo un aceite ISO 32.

La viscosidad SAE normalmente se referencia a la temperatura de 100 ºC, puesto que es ésta la temperatura más habitual de funcionamiento de los motores de combustión interna.

Cada aceite lubricante presenta a su vez lo que se llama Índice de Viscosidad (IV), y que podemos entender como la correlación existente entre la viscosidad y su variación con la temperatura. Es un nº que, a grandes rasgos, indica cuánto podría variar la viscosidad con la temperatura. A mayor índice de viscosidad, menor variación de ésta con la temperatura.

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Entendiendo los aceites lubricantes (I)

Al igual que hice hace unas entradas con las gasolinas, en esta pequeña serie de artículos voy a intentar desentrañar los misterios que hay detrás de toda la nomenclatura que rodea a los aceites lubricantes que usamos en nuestras Vespas y Lambrettas, y de paso, poder entender mejor cómo funcionan y por qué lo hacen así.

En primer lugar decir que, los aceites lubricantes para automoción (de dos y cuatro ruedas), se dividen en dos grandes grupos: minerales y sintéticos. Los primeros, minerales, son extraídos del petróleo; los segundos, sintéticos, son creados en laboratorios, tomando como base diversas sustancias y componentes. También están los semi-sintéticos que, como su nombre indica, tienen características y propiedades, en cuanto a su origen, de los minerales y de los sintéticos.

Actualmente, están imponiéndose los aceites sintéticos debido a que, para los motores modernos, tanto en automóviles como motocicletas, tienen propiedades más idóneas, puesto que las moléculas que los forman, tienen un tamaño más homogéneo y uniforme, y esta es una de las causas de su mayor durabilidad frente a los minerales.

La propiedad más importante de los aceites lubricantes es su viscosidad, que se define como la resistencia de un líquido a fluir; se mide en Poise (en el Sistema Internacional) y su valor varía inversamente proporcional con la temperatura, es decir, a mayor temperatura, menor viscosidad del fluido en cuestión, razón por la cual, su valor no tiene excesiva utilidad si no se relaciona con la temperatura a la que fue medida o comprobada.

Otro concepto a tener en cuenta en este tema es lo que se denomina lubricación hidrodinámica, y que consiste en la separación de las piezas (engranajes, ejes y cojinetes, superficies en contacto,…) por una especie de colchón de aceite que se forma hidrodinámicamente, es decir, cuando dichas piezas están en movimiento relativo, inmersas en el aceite lubricante.

Utilizar un aceite lubricante con la viscosidad correcta para la aplicación es de vital importancia:

- Si la viscosidad es muy baja para la aplicación dada, el desgaste de las piezas será mayor debido a que será imposible que se forme el colchón hidrodinámico del que antes hablábamos.

- Si la viscosidad es muy alta, el consumo de energía será mayor y el desgaste también lo será por falta de circulación del lubricante entre las piezas.

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