Hay muchos grados diferentes de viscosidad disponibles, y los aceites de motor más finos son cada vez más comunes. Lo primero que hay que tener en cuenta son los grados de viscosidad recomendados por el OEM. Si su motor es de serie, siga lo que los ingenieros utilizaron cuando diseñaron y desarrollaron su motor. La mayoría de los motores admiten varios grados de viscosidad, y eso le permite hacer la selección que mejor se adapte a la aplicación de su equipo. Si su motor ha sido modificado, entender esto puede ayudarle a hacer la elección correcta. Vamos a profundizar para que esto no sea sólo una selección de lanzamiento de moneda.
Comenzando con lo básico, hay dos tipos de viscosidad, cinemática y dinámica. La viscosidad cinemática se reporta en los números que todos conocemos en un recipiente de aceite. Un grado de viscosidad cinemática suele consistir en un solo número (grado de monoviscosidad) o en dos números con un guión entre ellos (grado de viscosidad múltiple). Dado que la mayoría de los aceites para vehículos pesados son de viscosidad múltiple, nos concentraremos en el sistema de dos números. En el 15W-40, el primer número a la izquierda (15 aquí) representa la viscosidad en frío y contiene la letra «W» (que significa invierno, los ingenieros son tan creativos). El segundo número de la derecha (40 en este ejemplo) representa la viscosidad cinemática a una temperatura normal de funcionamiento del motor, normalmente 100 grados C. Cuanto más bajo sea el número de viscosidad cinemática, más fino será el aceite. Por ejemplo, un aceite 5W-40 será más fino a temperaturas frías que un 15W-40, pero a temperaturas normales de funcionamiento ambos aceites fluirán igual. Sin embargo, cuando se compara un 10W-30 con un 15W-40, tanto a bajas como a altas temperaturas el 10W-30 será más fino, con menos resistencia al flujo. Sólo recuerde, el jarabe de maíz es alto, el licor de maíz es bajo.
Así que eso es la viscosidad cinemática. Ahora hablemos de la nueva clasificación API. ¿Cómo es que los aceites CK tienen diferente viscosidad que los aceites FA, aunque ambos sean 10W-30? La viscosidad se ve afectada por tres cosas, la temperatura, la presión y la velocidad a la que se cede (que está relacionada con la velocidad del motor). La mayoría de las veces trabajamos a presión atmosférica o un poco por encima, por lo que podemos considerarla relativamente constante. La variación de la temperatura va desde la temperatura ambiente hasta la temperatura normal de funcionamiento del motor, que suele ser de unos 100 grados C. Esto significa que la mayor variable es la velocidad. La viscosidad cinética se mide a una velocidad muy lenta, bajo la influencia únicamente de la gravedad. Hay tres medidas de viscosidad dinámica que definen el grado SAE. Dos a baja temperatura, la Viscosidad de Arranque en Frío, CCS, realizada a alta velocidad (cizallamiento) y la Mini Viscosidad Rotatoria, MRV, una a baja velocidad (cizallamiento). La viscosidad dinámica común utilizada para mejorar el ahorro de combustible se denomina viscosidad de alta temperatura y alto cizallamiento (HTHS). Hoy en día disponemos de la tecnología en el aceite para modificar la viscosidad de manera que ésta actúe de forma diferente según los cambios de velocidad, para ayudarnos a cumplir los requisitos de los motores modernos de hoy en día.
De la teoría a la práctica
La disyuntiva es elegir entre una viscosidad más baja para disminuir las pérdidas por bombeo y cizallamiento, frente a evitar que el cigüeñal toque los casquillos flotando en una cuña de aceite (el término técnico es lubricación hidrodinámica.) Un aceite de menor viscosidad reduce las pérdidas parásitas, mejorando el ahorro de combustible y la potencia. Las pérdidas parásitas son cosas que gravan la potencia del motor, piensa en un parásito, como una sanguijuela. ¿Ahora es una buena imagen mental? Una viscosidad más baja es más fácil de bombear y cizallar. Por eso, muchos aceites para vehículos pesados están pasando del tradicional 15W-40 al 10W-30. Si el motor está diseñado y fabricado para utilizar un 10W-30, puede mejorar el ahorro de combustible y la potencia con respecto a un 15W-40. La diferencia de bombeo es bastante sencilla, pero ¿qué pasa con el aceite de cizallamiento? Se trata de la lubricación hidrodinámica que se crea cuando el cigüeñal se desliza por la cuña de aceite que proporciona la bomba de aceite dentro de los cojinetes. El grosor hace que consuma más energía sólo para moverse. Piensa en lanzar una pelota de béisbol bajo el agua. Si realizas el movimiento muy lentamente, la cantidad de trabajo no es muy diferente a hacerlo en el aire (cinemática). Pero cuando intentas lanzarla más rápido, la fuerza necesaria aumenta a un ritmo mayor que el cambio de velocidad de tu brazo (dinámico). Piensa también en lo mucho que te costaría hacerlo en jarabe de maíz que en agua. Es el mismo problema que vemos en las pérdidas parásitas en los motores, los cigüeñales y otras partes móviles del motor deben cizallar el aceite. Y cuanto más lentamente se ceda, o cuanto más fino sea el aceite, menos energía perderemos. Por eso hemos visto una disminución constante del régimen de crucero de los motores pesados, de modo que se reducen las pérdidas parásitas y mejora el ahorro de combustible.
Los mismos factores que influyen en el ahorro de combustible también influyen en la potencia. Sin embargo, si seguimos bajando la viscosidad, llegaremos a un punto en el que el aceite no es lo suficientemente espeso como para evitar que el cigüeñal roce los bujes durante el funcionamiento. Entonces empezamos a perder vida útil y durabilidad del motor. Para entender el espesor necesario, tenemos que aprender sobre lo que los diseñadores de motores llaman la relación Lambda. Empecemos por el hardware. La distancia entre los cojinetes de deslizamiento y el cigüeñal depende principalmente de tres factores principales: la viscosidad del aceite, el área del casquillo que entra en contacto con el cigüeñal y la fuerza que empuja la biela. La carga del pistón a través de la biela hace que el casquillo superior de la biela y el inferior de los cojinetes de bancada sean los primeros en presentar desgaste. La fuerza de la combustión hace que la biela intente empujar el cigüeñal fuera del fondo del bloque.
Para simplificar, vamos a considerar Lambda como una relación entre el espesor del aceite, la fuerza sobre el casquillo y la altura de la aspereza. Hemos definido todos esos factores excepto la altura de la aspereza, así que empecemos por ahí. Cuando se mecanizan las piezas, incluso las superficies muy lisas no son tan lisas cuando se miran de cerca. Es lógico que cuanto más rugosas sean las superficies, mayor será el grosor del aceite necesario para que no entren en contacto entre sí. Cuanto más liso sea el cigüeñal, menos película de aceite necesitaremos para evitar el roce. Las mejoras en los procesos de fabricación de los fabricantes de motores, como el bruñido, el pulido y el superacabado de los cigüeñales, pueden permitir el uso de aceites más finos.
Sin embargo, al mismo tiempo, los diseñadores de motores que buscan un mayor ahorro de combustible están aumentando la presión de los cilindros, lo que aumenta la fuerza sobre la biela, presionando la película de aceite más fina. El aumento de la economía de combustible y la disminución de las emisiones de carbono se están logrando mediante la reducción de la velocidad del motor, por lo que el motor puede cizallar el aceite más lentamente (Recuerde lanzar la pelota de béisbol bajo el agua). Al mismo tiempo, el motor utiliza un aceite más fino para obtener un mayor ahorro de combustible, y aumenta la fuerza sobre la biela, lo que en el pasado requeriría un aceite más grueso. Las técnicas avanzadas de fabricación lo hacen posible, y trabajamos estrechamente con los fabricantes de motores para crear el equilibrio justo de economía y durabilidad.
Ahora una nota rápida para todos los que tienen chips o actualizaciones de alto rendimiento en sus motores diesel. Estos aumentan las presiones de los cilindros a menudo muy por encima de los límites de diseño de los fabricantes, por lo que no recomendaríamos un aceite de menor viscosidad. Si los cambios que ha realizado no han incluido técnicas de acabado de superficie incrementadas, al menos debe mostrar a sus cojinetes un poco de amor por el 15W-40.
En una flota comercial con buena economía de combustible, pasar a un aceite CK 10W-30 es un buen movimiento para la economía de combustible. Si está más preocupado por la durabilidad de su motor, y hace funcionar los motores hasta el final de su vida útil, y un par de puntos porcentuales de ahorro de combustible no es tan atractivo, entonces puede elegir 15W-40. Elija la viscosidad adecuada y su motor se lo agradecerá, ya que seguirá haciendo su trabajo.