El aceite de competición

Para muchos, incluso en las carreras, la elección del aceite se basa la mayoría de las veces en la forma del bote, la recomendación de un amigo o un distribuidor, y sobre todo, del nombre de la marca. La razón es que el lubricante sigue siendo un gran desconocido.

Pepe Burgaleta. Fotos: MPIB -
El aceite de competición
El aceite de competición

Cuando eliges algo para tu moto, lo habitual es que busques y rebusques, que compares precios y características, pero resulta que cuando hablamos de lubricante, actuamos de manera distinta. De hecho, ni siquiera se tienen en consideración sus propiedades, o su precio –si no te lo regalan, claro–, los factores que normalmente más importan. Supones que el conocimiento que tengan los técnicos que han hecho el lubricante es más importante, y que la marca es lo que pesa más.

Aunque la formula de un lubricante es muy compleja, todos tienen dos componentes, por una la base y por otra los aditivos. Cambiando sus proporciones, puedes decantarte por unos u otros compromisos, dependiendo de las necesidades del motor.

El aceite se tiene que encargar de separar los componentes del motor en movimiento para lograr un deslizamiento entre ellos, y lo tiene que hacer con las mínimas pérdidas por rozamiento, y reduciendo al mínimo el desgaste de las piezas, pero hace más cosas. También se encarga de enfriar piezas a las que el agua de refrigeración no puede llegar, como los pistones o la distribución. Los ácidos que se crean en el motor pueden corroer las piezas de metal, por lo que los aceites tienen que tener componentes que lo impidan, tienen que eliminar los depósitos de carbono provenientes de la combustión y además interviene en el sellado del pistón con el cilindro. Estas tareas se complementan con otras como la lubricación de los engranajes del cambio, que le obligan a soportar la gran presión que hay entre los dientes de los piñones.
En un aceite de motor de los que habitualmente usamos, la base forma entre el 75 y el 85% del total. Esta base está formada normalmente por cadenas de hidrocarburos. La calidad del aceite depende en gran parte del tipo y de la cantidad relativa que de los diferentes tipos contenga. Para obtener un lubricante normal se emplean cadenas de hidrocarburos que contienen entre 22 y 44 átomos de carbono. Hay diferentes tipos de hidrocarburos, que podemos dividir en cinco grupos: cadenas saturadas, –n-parafinas e isoparafinas–, cadenas no saturadas, –olefinas o alquenos–, anillos saturados –cicloparafinas o nafteno–, anillos saturados –cicloalquenos o ciclolefinas–, y finalmente aromáticos,–benceno y sus derivados–.

Cada uno de estos grupos de hidrocarburos proporciona unas propiedades, los aceites basados en naftenos están libres de ceras, que solidifican en frío, así que tienen bajas temperaturas de fluidez. En cambio los aceites parafínicos las contienen, lo que aumenta su viscosidad.

A lo largo del tiempo las necesidades de los motores han aumentado, y mezclas de estos hidrocarburos de base han sido incapaces de satisfacer sus necesidades, y ha habido que mejorarla para conseguir mayores calidades. Como la cosa de las mezclas se complicaba, hace unos se crearon una serie de categorías para designar las prestaciones relativas de los aceites, pero aún se mantiene la vieja clasificación que define los aceites designándolos por su base. Los del Grupo I son los que tienen un alto contenido en saturados, por encima del 90%. Son los productos menos refinados y actualmente se emplean solo en las aplicaciones que requieren menos exigencias. El Grupo II lo forman aceites moderadamente hidrocrakeados, e incluye algunos en los que se han eliminado ceras catalíticamente y tienen un IV (índice de viscosidad) entre 80 y 120. Son buenos lubricantes, con mejores prestaciones frente a la volatilidad y la oxidación, pero su capacidad a baja temperatura decrece. Los productos del Grupo III son aún más refinados, empleándose para su obtención procesos de hidrocracking o hidroisomerización. Tienen VI de más de 120 y niveles de sulfuro muy bajos. En el proceso de designación, el Grupo IV es un capítulo aparte por causa de sus polialfaolefinas –PAO–. Estas bases tienen mejores propiedades de flujo a baja temperatura, y son más estables a largo plazo. Los aceites PAO son denominados habitualmente «completamente sintéticos» en una forma de distinguirlos de los del Grupo III, y son productos químicos puros más que mezclas refinadas. Los aceites con base de PAO de alta calidad pueden tener habitualmente VI de 150 y aún más altos, y una vez mezclados con polímeros pueden superar los 200.

Finalmente, el Grupo IV está reservado para absolutamente todo lo demás. Hay aceites sintéticos que no son PAO, y en este grupo se incluyen diésteres, naftenos alquinados y bencenos alquinados, además de muchos otros. Los ésteres se emplean para equilibrar el incremento de las características sellantes de muchos productos PAO, que tienen buenas propiedades a baja temperatura y fluyen fácilmente en arranques en frío, manteniendo buenas características a alta temperatura. Sin embargo, a veces se tiende a confiar en modificadores de la fricción y aditivos antidesgaste, para lo que se opta a veces por los ésteres. La ventaja de añadir estos compuestos es que son bipolares, y se sienten fuertemente atraídos por las superficies metálicas, algo que hay que mantener controlado, porque pueden entrar en competencia con otros aditivos y anularlos, lo que obliga a aumentar la cantidad de otros aditivos, o ajustar la polaridad de los ésteres, para lograr equilibrar la mezcla.

El aceite tiene que poder lubricar durante tanto tiempo como se necesite y en todo tipo de circunstancias, y esto se logra empleando aditivos, que podemos dividir en tres categorías. La primera modifica las características de la base del aceite para controlar su viscosidad, el punto de vertido, y factores como las características de expansión para el sellado entre piezas. El segundo protege al aceite durante su vida de uso, son los antioxidantes, desactivadotes del metal, y antiespumantes químicos. El tercer tipo se centra más en la protección de las superficies metálicas dentro del motor.

En condiciones de lubricación límite, cuando la velocidad entre las piezas es baja, la base del lubricante está en su límite de uso. Hay que añadir componentes antidesgaste para separar las piezas y prevenir la abrasión de dichas superficies. El producto clásico ha sido el ZDDP –zinc dialquiditiofosfasto–, que ha sido utilizado durante mucho tiempo. Es muy barato y efectivo, pero contiene fósforo y sulfuros, elementos que envenenan los catalizadores, y están siendo eliminados. Esto puede provocar problemas en motores de diseño antiguo con sistemas de distribución con vasos invertidos que han sido desarrollados contando con ellos, como ocurrió con el efecto del plomo en el combustible sobre los asientos de las válvulas al eliminarse de la gasolina.

Los depósitos de carbono son inevitables en un motor y acaban también en el aceite, aunque sobre todo en motores Diesel. Por eso se incorporan aditivos detergentes para atrapar y retenerlos en su interior, y también otros dispersantes para asegurarse que el carbón se distribuye uniformemente y no se acumula en un punto, porque pueden llegar a bloquear el filtro.

Otros aditivos cada vez más importantes en busca de menor consumo y mayor potencia, son los modificadores de fricción. Conforme el aceite se refina, su capacidad de lubricación se ve afectada. Por ejemplo, los aceites del Grupo I pueden ser térmicamente inestables y se oxidan fácilmente, pero su lubricidad es muy buena, así que se emplean para incrementarla en aceites más refinados. También tenemos los inhibidores de la corrosión, ya que en un motor se producen grandes cantidades de agua. La mayoría es expulsada por el escape, pero parte acaba encontrando una vía de entrada al cárter, y si no se controla forma óxidos.

Todos estos aditivos tienen algo en común, son activos solo sobre las superficies, y están polarizados para que se vean atraídos por el metal. Esta característica común puede provocar que varios compitan por cubrir la misma pieza, y es necesario que no haya uno demasiado potente respecto a los otros, porque los desplaza, así que es muy importante que no haya ninguno demasiado polarizado. Al diseñar el conjunto de aditivos, hay que encontrar el balance adecuado para que un aditivo no domine sobre los otros y los anule.

Un parámetro crítico en cualquier lubricante es la viscosidad, que es la resistencia de una capa a fluir sobre otra. Cuando el aceite está frío, es frecuente que esto sea difícil. Cuando se calienta, la viscosidad disminuye, y el flujo aumenta rápidamente. Este cambio en la viscosidad con la temperatura está medido por un número empírico llamado índice de viscosidad, o IV, antes mencionado. Un IV bajo significa que hay un gran cambio de la viscosidad con la temperatura, mientras que si es alto, éste es relativamente bajo. Antes, los aceites eran monogrado, SAE 30 o SAE 40 normalmente, y había que cambiados en invierno y en verano para lograr una viscosidad adecuada con los cambios estacionales de temperatura. Sin embargo, la presión para reducir la frecuencia de los cambios y el coste para el consumidor, trajo consigo el multigrado, que es suficientemente poco viscoso para el arranque en frío en invierno, pero todavía mantiene las propiedades para proteger el motor durante el verano. Un conjunto de aceites designados como 5W50, 10W50, 15W50 o 20W50 tendrían cada vez más viscosidad en frío, pero aproximadamente la misma a 100 ºC, porque todos han sido clasificados como aceites con grado 50.

Estos aceites confían en la adicción de cadenas de polímeros, que interfieren poco en el aceite en frío, pero cuando la temperatura aumenta, se desenroscan, e impiden al aceite perder tanta viscosidad como habría tenido lugar sin ellos. Los aditivos de este tipo se denominan modificadores de la viscosidad o VM. Al usarlos con aceites con alto VI, con el tiempo, las altas temperaturas y las altas velocidades de corte, las cadenas pueden irse rompiendo en moléculas más pequeñas, perdiendo efectividad, especialmente con altas velocidades de corte, como en los cojinetes. Entonces, los VM en vez de conservar varias capas en su interior, forman una con las cadenas orientadas a lo largo de la línea de esfuerzo, lo que produce una pérdida temporal de viscosidad, hasta llegara estar muy próxima a la del aceite base. Por esto, salvo que se requieran unas ciertas características de viscosidad muy concretas, se restringen a un 3% como mucho.

En competición se necesita reducir la fricción en el motor y en la calle aumentar la economía de combustible, y los fabricantes buscan aceites más y más fluidos. Actualmente la clasificación de aceites va de 0W a 25W en el rango de baja temperatura y de SAE 20 hasta SAE 60, para las altas temperaturas, aunque en las carreras se han usado aceites de viscosidades mucho más bajas que SAE 20 durante muchos años. Por eso, las marcas están pensando bajar el límite inferior de la escala de la viscosidad a alta temperatura. El actual es SAE 20, pero puede ser ampliada para incluir dos grados más, SAE 15 y SAE 10. E incluso extenderlo a un tercero, el SAE 5. Vamos, que es posible que pronto podamos ver un bote que marca 0W10 ó 0W5.

El aceite se escapa a través de las guías de las válvulas, y pasa entre los segmentos y el pistón para salir con los gases de escape. Puede ser un incordio, pero también una bendición. Si hay que rellenar frecuentemente es que hay fallos en el motor, pero si las cantidades son moderadas, es una oportunidad para introducir más aditivos al lubricante y reemplazar los que se han consumido.

La volatilidad del aceite se mide con parámetro conocido como NOACK, que indica el volumen de aceite perdido cuando es calentado a 250 ºC, y soplado con un cañón de aire. Algunos aceites del Grupo I, tienen cifras NOACK de un 30% o más, mientras aceites completamente sintéticos están frecuentemente por debajo del 15%.

Como ves, elegir el aceite de motor adecuado consiste en encontrar el equilibrio entre la fricción, que al fin y al cabo es la potencia, y la duración del motor y del mismo aceite. Una mayor viscosidad del aceite da la mayor protección, una menor las menores pérdidas parásitas y mayores prestaciones del motor. Pero dependiendo del diseño del motor, algunos de ellos pueden trabajar mejor con un 10W/60, mientras otros están tan contentos con un 0W/20, si las tolerancias de los cojinetes son menores. Cuando las velocidades de deslizamiento son bajas, entonces, se debería usar un aceite con alta viscosidad junto con modifi cadores de la fricción. Donde un motor tiene menos lubricación límite total, y por lo tanto mayores velocidades relativas, un aceite con menor viscosidad es más adecuado.

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