Sistema de lubricación del motor

El motor del automóvil es una máquina térmica que funciona a alta velocidad de rotación y con numerosas piezas interiores con movimiento relativo, sometidas a rozamiento mutuo, y a grandes cargas, y, como máquina térmica al fin, genera abundante calor en su interior que debe ser disipado al exterior a fin de mantener los niveles de temperatura de las piezas en valores adecuados para el funcionamiento. Debe ser un sistema muy seguro, su fallo, aunque sea por tiempo breve, arruina por completo el motor.
La mayor parte del calor generado, y que no se convierte en trabajo útil, se disipa a través de los sistemas de escape y enfriamiento, pero estos sistemas no pueden llegar a extraer el calor de las partes mas internas del motor, por lo que esta tarea la tiene el sistema de lubricación.

De esta forma podemos decir que el sistema de lubricación tiene dos tareas básicas:

Llevar el lubricante a una presión adecuada a las partes con rozamiento mutuo.
Enfriar aquellas zonas de altas temperaturas que no están en contacto con el sistema de enfriamiento, como son pistones, y cojinetes de bielas.

Si ha leído los artículos sobre lubricación y lubricantes enlazados mas arriba en el texto, se habrá dado cuenta que el sistema de lubricación no se limita solamente a hacer llegar el lubricante a todas las partes del motor, si no, que también debe hacerlo a determinada presión para que la función del lubricante sea óptima. A esto hay que agregarle que el volumen de aceite bombeado al motor debe ser tal que ayude a eliminar el calor de las partes mas calientes de su interior por tal motivo el sistema de lubricación tiene cierta complejidad que veremos a continuación.

Figura 1. Diagrama de bloques
del sistema de lubricación

En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques de los componentes que puede tener un sistema de lubricación, las flechas rojas muestran el camino del flujo del aceite hacia el motor y la flecha azul su retorno al recipiente. En el diagrama se pueden distinguir los elementos siguientes:

Recipiente de aceite.
La bomba de aceite.
Válvula de regulación de la presión.
Filtro de aceite.
Radiador de aceite
Partes móviles del motor.

Veamos ahora algunos detalles de los componentes.

El recipiente de aceite en los motores, es casi universalmente un volumen que se encuentra en la carcasa inferior o cárter del motor. En este cárter se acumula una cantidad relativamente grande de aceite (varios litros). La necesidad de esta cantidad de aceite se debe a tres cosas: primero, a que el aceite se mueve con una bomba, y esta, necesariamente tendrá que tener un pozo con aceite donde hacer la succión; segundo, que durante el uso, el motor consume pequeñas cantidades de aceite por lo que siempre será necesaria una reserva para evitar que la lubricación falle por falta de fluido; tercero, que el aceite necesita un cierto tiempo de reposo para transferir el calor recibido de la circulación por el motor al ambiente, a través de las paredes del cárter.
La bomba de aceite es del tipo de desplazamiento positivo y recibe el movimiento desde el cigüeñal a través de un engrane, de forma que el acoplamiento sea seguro y sin patinaje.
La válvula de regulación de la presión es necesaria para mantener la presión de trabajo del aceite, aun con el pronunciado cambio de su viscosidad con los cambios de temperatura. Como se apuntó arriba, el aceite además de lubricar también participa en el enfriamiento de las piezas mas calientes del interior del motor, por tal motivo, las bombas de aceite producen un caudal mucho mayor que el necesario solo para la lubricación, de esta forma fluye abundante aceite por la uniones en rozamiento recogiendo el calor producido. Pues bien, cuando se arranca el motor con la temperatura ambiente muy baja, y por tanto una gran viscosidad del aceite, el paso de este por los conductos internos del motor, así como por las estrechas holguras de los cojinetes se dificulta, pero como la bomba es de desplazamiento positivo, el resultado es una elevadísima presión en el sistema, peligrosa para la integridad del mecanismo de la propia bomba o su accionamiento. En ese caso la válvula se abre, y deriva parte del flujo de aceite de retorno al cárter para mantener la presión en valores adecuados.
El filtro de aceite sirve para separar y retener las partículas sólidas que acompañan el aceite, en forma de partículas metálicas debido al desgaste, o formadas por oxidación del propio aceite, las que resultan nocivas para los cojinetes del motor acelerando el desgaste.
El radiador de aceite no es común en los automóviles y es mas común en los grandes motores sometidos a cargas pesadas, como en el caso de grandes camiones o maquinaria de construcción. Para casos menos severos, el radiador de aceite se sustituye por paredes de los cráteres con aletas de disipación del calor.
Resulta evidente que el final del aceite debe llegar hasta las partes móviles del motor.

Las piezas calientes del motor.

En la figura 2 se muestra un esquema donde se pueden ver las temperaturas de régimen, a groso modo, de un motor en sus diferentes piezas internas. En ella es fácil darse cuenta que las piezas mas críticas son el pistón y las cabezas de las válvulas, cuya temperatura, para grandes cargas y velocidades, puede llegar a los 400ºC, después, en orden, están los cojinetes de biela y cigüeñal. Se desprende entonces, que a estas piezas debe llevarse un buen caudal de aceite que permita recoger y transportar ese calor al cárter para luego allí ser disipado. Se exceptúan las válvulas, a las que no puede llegar aceite, lo que formaría lacas que terminan atorándolas, en este caso el calor se disipa por otros métodos.
La forma de hacer llegar el aceite en grandes cantidades a estas piezas es a través de conductos que se practican como perforaciones en la masa del bloque del motor hasta los cojinetes, y luego, alimentándose de los cojinetes fijos al bloque, por otras perforaciones hechas a través del propio cigüeñal hasta los cojinetes móviles de las bielas.
Para el caso de los pistones, y en casos críticos, como en los grandes motores que se someten a cargas elevadas, hay un conducto a lo largo de la biela, que toma el aceite desde el cojinete inferior y lo conduce hacia arriba, lo que lubrica el pasador del pistón, e inyecta un chorro de aceite interiormente en la cabeza del pistón. No obstante, en la mayor parte de los motores, basta con una agujero de salida en la parte alta del cojinete de la biela por el que sale aceite que es proyectado a todas partes debido al rápido movimiento de ella, esta niebla de gotas de aceite a alta velocidad alcanza el fondo del pistón y el pasador de este.

Figura 2. Temperaturas aproximadas
de régimen de un motor

Figura 3. Esquema de un sistema de
lubricación real.

En a figura 3 se ha representado esquemáticamente un sistema de lubricación de un motor real, observe las partes descritas arriba.
Es práctica común que la salida de la bomba de aceite llegue directamente a un conducto de diámetro grande que corre a lo largo del motor, este conducto se llama canal maestro o principal, de este se derivan el resto de los conductos de menor diámetro que conducen el aceite a todas las piezas del motor que lo necesitan.
Siempre se trata de hacer los conductos perforados dentro de la masa del bloque del motor y evitar en lo posible la utilización de tubos, que, de hecho, pueden ser una causa de fallo del sistema de lubricación si se averían.
La válvula de regulación de la presión no siempre es un componente físico visible, en ocasiones está dentro de la propia bomba, y en otras, se usan bombas que pueden regular la presión de manera automática por su propia construcción.