SISTEMA SISTEM A S DE LUBRICACIÓN J UAN BUR B URNE NEO O IVAN RODRIGUEZ
GENERALIDADES Se conoce como el Sistema de Lubricación S.L.- al conjunto mecánico que genera un circuito cerrado, cuya misión es de lubricar, refrigerar, limpiar, proteger y sellar los componentes del motor.
FUNCION La principal función del –S.L.-, es reducir al mínimo el desgaste de las piezas móviles del motor, que se produce por su rozamiento además de evitar el agarrotamiento debido al exceso de calor. Esto se consigue gracias a la interposición de una fina película de lubricante entre las piezas o superficies metálicas que puedan llegar a tener contacto.
Además de evitar el roce directo entre las piezas cumple con muchos otros objetivos, de los cuales dependeré directamente la vida, fiabilidad y rendimiento del motor: Refrigeración de las partes móviles. Asegurar la estanqueidad del cilindro Reducir el coeficiente de rozamiento dinámico Absorber choques entre elementos sometidos a presión Limpieza mediante el arrastre de impurezas
ELEMENTOS Y PARTES DEL SISTEMA DE LUBRICACION
TIPOS DE ROZAMIENTO Rozamiento Seco
Rozamiento Semilíquido
.
Rozamiento Líquido
.
TIPOS DE LUBRICACION Existen 5 tipos diferentes de lubricación los cuales son muy importantes, éstos son:
Hidrodinámica Hidrostática Elastohidrodinámica De película mínima o al límite Con material sólido
LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA Se las realiza en superficies que se encuentran en constante contacto (cojinete y flecha) y que soportan carga (como el peso) y que generan esfuerzos mecánicos, están separadas por una capa de lubricante relativamente gruesa a manera de impedir el contacto entre metal y metal.
LUBRICACIÓN HIDROSTÁTICA Se obtiene introduciendo el lubricante en el área de soporte de la carga a una presión suficientemente elevada para separar las superficies con una capa relativamente gruesa de lubricante.
LUBRICACIÓN ELASTOHIDRODINÁMICA Ocurre cuando se introduce un lubricante entre las superficies que están en contacto rodante como los engranes y los cojinetes.
LUBRICACIÓN DE PELÍCULA MÍNIMA O AL LÍMITE
Este tipo de lubricación es muy importante porque se genera cuando se presenta una condición anormal en el motor, por ejemplo: • Cuando existe un sobrecalentamiento por falta del líquido refrigerante del motor. • Cuando hay un aumento repentino de carga (sobrecalentamiento por falta de lubricante). • Cuando hay fuga del lubricante en sellos o juntas.
Estas condiciones pueden impedir la formación de una película de lubricante lo suficientemente gruesa entre los componentes en movimiento y generar una película de lubricante de unas cuantas micras de espesor antes de que se rompa esta película de lubricante y se genere la falla de los componentes.
LUBRICACIÓN DE LAS PIEZAS MÓVILES DEL MOTOR: Sistema de lubricación por Borboteo o Salpicadura
Este sistema dispone de una bomba, que remonta el aceite a unas bandejas en los que mantiene un determinado nivel y donde golpean unas cucharillas dispuestas en cada codo de cigüeñal con lo que se asegura su engrase. Al salpicar esparce el aceite de la bandeja en forma de niebla de aceite pulverizado, llegando así a todos los puntos que hayan de ser engrasados.
El aceite es proyectado desde el cárter hasta la parte superior del motor, en forma de pequeñas gotas o niebla de forma que existe suficiente lubricación en los elementos móviles del sistema. Este sistema resulta bastante ineficaz en los motores actuales.
Sistema Mixto (Combinación de la Lubricación por Salpicadura y por Presión) Se diferencia del anterior en que el aceite es llevado por la bomba B, además de las bandejas, hasta los cojinetes G del cigüeñal, en los que penetra a presión y se reparte en su superficie, rebosando por los bordes hasta el cárter, las cabezas de biela se engrasan por cucharilla y el árbol de levas por pocillos P
Sistema de lubricación a Presión El aceite llega impulsado por la bomba a todos los elementos, por medio de unos conductos, excepto al pie de biela, que segura su engrase por medio de un segmento, que tiene como misión raspar las paredes para que el aceite no pase a la parte superior del pistón y se queme con las explosiones.
El funcionamiento de este sistema lo podemos resumir en 6 pasos: 1.El aceite es recogido desde el cárter. 2.La bomba envía el aceite. 3.Para limitar la presión suministrada por la bomba existe la válvula de alivio, la cual funcionara paralelamente. 4.Una vez regulada la presión, el aceite pasa por el filtro encargado de limpiar el aceite, reteniendo las impurezas en un elemento filtrante. 5.Luego asegurándose de la limpieza del lubricante, el aceite circula por las vías libremente lubricando las partes a las que es conducido. 6.Después de haber cumplido su cometido, el aceite cae por gravedad al cárter, arrastrando todo tipo de impurezas. Luego el ciclo vuelve a empezar.
Lubricación a Presión Total Es el sistema más perfeccionado. en él, el aceite llega a presión a todos los puntos de fricci ón (bancada, pie de biela, árbol de levas, eje de balancines) y de m ás trabajo del motor, por unos orificios que conectan con la bomba de aceite.
Sistema de lubricación por mezcla de lubricante con el combustible Este sistema es utilizado en motores de 2 tiempos. Para este sistema los lubricantes empleados deben poseer una buena miscibilidad con el combustible y además deben poder disociarse del combustible antes de que este haga explosión. Este sistema se basa en hacer llegar a las partes móviles una mezcla de aire – combustible – lubricante. Cuando esta mezcla toca las partes calientes del motor, la gasolina se evapora primero y el lubricante queda depositado sobre las partes, por eso el aceite no se quema durante el proceso de combustión
LUBRICACIÓN POR LA DISPOSICIÓN DEL ACEITE EN EL CARTER: Sistema de lubricación por Cárter Seco Poco empleada en automóviles, se usa mas en motores de 2T y de aviación., son motores que cambian frecuentemente de posición y por este motivo el aceite no se encuentra siempre en un mismo sitio.
Consta de un depósito auxiliar D, donde se encuentra el aceite que envía una bomba B. Del depósito sale por acción de la bomba N, que lo envía a presión total a todos lo órganos de los que rebosa y, que la bomba B vuelve a llevar a depósito D.
En este sistema el aceite está en un depósito separado, hay dos bombas una de las cuales se encarga de suministrar el aceite a las partes del motor que se van a lubricar, la segunda bomba se utiliza para retornar el aceite que cae al cárter y se envía al depósito separado del mismo.
Para que la lubricación sea perfecta, en cualquier sistema empleado, el nivel de aceite ha de mantenerse en el depósito entre dos niveles, uno máximo y otro mínimo. Es preferible que el Nivel se encuentre más próximo del valor máximo que del mínimo.
Sistema de lubricación por Cárter Húmedo El cárter está ubicado en la parte inferior de la carcasa del motor donde aloja el aceite (por esta razón se denomina sistema de cárter húmedo) y una bomba con los que se lubrican las partes del motor.
El cojinete del pie de la biela se puede lubricar de dos formas, el primero utiliza un agujero que atraviesa esta, la segunda utiliza la salpicadura. En algunos motores el aceite entra al eje de levas por medio de un conducto central, de modo que lubrica directamente los cojinetes y asientos.
Para completar el sistema debe tenerse en cuenta la lubricación en el eje de balancines y el tren de válvulas la cual se lleva a cabo mediante goteo directo.
CIRCUITO DE ACEITE EN EL MOTOR Algunos parámetros de los que dependerá el circuito de lubricación son: Numero de soportes del cigüeñal Disposición y numero de árbol de levas Tipo de bomba utilizada Si se utilizan o no empujadores hidráulicos Si el sistema de engrase es mixto, a presión o a presión total La disposición y numero de sistemas de regulación y seguridad Si el motor es atmosférico o sobrealimentado El sistema de filtrado Si utiliza o no algún tipo de enfriador
CIRCUITO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE LUBRICACION
COMPONENTES DEL SISTEMA DE LUBRICACION
EL CÁRTER Es un recipiente o deposito que contiene el aceite necesario para la lubricación del motor. El cárter también cumple a veces la función de enfriador del aceite, es construido con materiales resistentes a impactos y de buena conductividad térmica, reforzado en ocasiones con aletas para que ocurra una mejor transferencia de calor.
BOMBA DE ACEITE La principal función de cualquier tipo de bomba de aceite es aspirar el lubricante y dirigirlo bajo presión a través de las canalizaciones hacia los elementos a engrasar. La bomba debe asegurar una presión suficiente en cada uno de los puntos requeridos de engrase y además proporcionar un caudal suficiente. A unas 3000 rpm, una bomba efectiva proporciona 55 l/min Las mas comunes son: Engranes. Engranes Internos. Émbolo. Paletas. Lóbulos.
SISTEMAS DE SEGURIDAD Válvula Reguladora o de Descarga de Presión de Aceite Si la bomba de engrase manda una excesiva cantidad de aceite al sistema de engrase, la válvula reguladora se abre y el aceite sobrante vuelve al cárter y, una vez establecida la presión deseada, se cierra.
Válvula de alivio – Filtro de aceite
Las válvulas de alivio de presión, también llamadas válvulas de seguridad, están diseñadas para liberar fluido cuando se llegue a taponar completamente el filtro de aceite, pues es preferible que el sistema funcione con aceite no filtrado a que funcione sin aceite.
SISTEMAS DE FILTRADO ELEMENTOS FILTRANTES La principal función de estos elementos es eliminar las impurezas que se encuentran en suspensión en el aceite. Las impurezas pueden ser partículas metálicas, residuos de combustión o elementos extraños introducidos en el interior del motor. Estas pueden dañar las piezas y vagarían libremente por todo el circuito si no fuera por los filtros estratégicamente conectados. El primer paso para prevenirlo debe hacerse antes de que el aceite llegue a la bomba, de esto se encarga el pre filtro de la bomba: Colador de succión. Es el lugar por donde la bomba aspira el aceite del cárter. Lleva una rejilla metálica que impide que entren en la bomba restos o impurezas que arrastre el aceite.
Una vez el aceite ha sido enviado a presión al circuito de engrase, han de distinguirse dos sistema de filtrado: Filtrado en serie o total
Todo el aceite mandado por la bomba pasa por el filtro. La principal desventaja es que si el filtro se llega a obstaculizar, todo el sistema se queda sin aceite o por lo menos existe una deficiencia en el engrase. Para evitar esta anomalía existe una válvula que si ocurre este problema redirecciona el aceite al conducto principal de engrase, pero obviamente sin haber sido filtrado
Filtrado parcial o en paralelo
No tiene el problema anterior pero aun así no se lo utiliza mayormente. El aceite pasa a lubricar directamente el sistema y en el camino parte del mismo ingresa a un filtro, el cual lo regresa al cárter, aunque la mayor parte del aceite mandado por la bomba no lo hace.
FILTRO DE ACEITE Retiene las partículas abrasivas y los contaminantes que pueden dañar a elementos tales como partículas metálicas que proceden del rodaje de las piezas, partículas debidas a los residuos de la combustión y producto de alteración del aceite, etc.
ELEMENTOS DE REFRIGERACION La fricción y el calor de la combusti ón aumentan la temperatura del aceite, reduciendo su viscosidad. Si la temperatura del aceite llega a ser muy alta, la baja viscosidad hace que la película de aceite protectora sea demasiado fina para ofrecer un sellado y una protecci ón eficaces. El resultado es un mayor desgaste en las piezas móviles, una menor eficacia para la m áquina y una vida útil del aceite más corta. Dependiendo de las exigencias del motor algunos sistemas de lubricación cuentan con sistemas de refrigeración paralelos. Los más utilizados son los intercambiadores de calor aceite – agua y aceite – aire.
En el sistema aceite – agua se hace circular el líquido del sistema de refrigeración por un elemento externo al block de cilindros en el cual existe un serpentín por donde circula el refrigerante, y en cuyo núcleo pasa el aceite a refrigerarse. En el sistema aceite – aire se utiliza el aire exterior a través de un radiador de aceite, de manera que es el mismo aire el que enfría el lubricante
