La sabiduría convencional afirma que los aceites de motor que aumentan la economía de combustible permiten una menor fricción y prolongan la vida del motor. El propósito de este artículo es cuestionar la sabiduría convencional, especialmente en lo que respecta a los aceites de motor modernos (GF-3 ILSAC/API Starburst).
El ahorro de combustible: ¿Realmente le importa a alguien?
En primer lugar, debemos afrontar el hecho de que el consumidor estadounidense no suele preocuparse por el ahorro de combustible, excepto en épocas de dificultades económicas. El vehículo de pasajeros número 1 en ventas es la camioneta Ford F-Series. Cinco de los 10 vehículos más vendidos son camiones, y los camiones se venden más que los coches.
Algunos de los camiones se llaman vehículos utilitarios deportivos, también conocidos como SUV, porque sus propietarios no quieren admitir que son camiones. La masa (tamaño, peso) de estos vehículos no favorece un gran ahorro de combustible.
Figura 1. Desgaste de los rodamientos
Además, considere cómo se conducen la mayoría de los vehículos. Cualquiera que acelere lentamente o conduzca al límite de velocidad para conservar la energía es un peligro para sí mismo y para otros conductores que tienen mucha más prisa.
Los fabricantes de automóviles, por otra parte, se preocupan por el ahorro de combustible. El fabricante se enfrenta a grandes multas si la flota de coches que produce no cumple con los requisitos de Economía de Combustible Media Corporativa (CAFE) que les impone el gobierno federal.
La marcha hacia los aceites más finos
Los aceites más finos se utilizan hoy en día por tres razones: Ahorran combustible en los motores de prueba, las normas de viscosidad han cambiado y los fabricantes recomiendan grados más finos.
La Secuencia VI-B es la prueba utilizada para evaluar el ahorro de combustible para la especificación GF-3. El motor de prueba VI-B está equipado con una leva de rodillos, mientras que la antigua prueba Sequence VI utilizaba una leva deslizante. La antigua prueba Sequence VI respondía bien a los modificadores de fricción, pero la Sequence VI-B responde a aceites más finos.
La eficiencia de combustible del aceite de prueba se compara con la eficiencia de combustible de un aceite de referencia en la prueba Sequence VI-B. Para aprobar, el aceite de prueba debe mejorar el ahorro de combustible entre un 1% y un 2%, dependiendo del grado de viscosidad. El aceite SAE 5W-20 debe producir una mayor eficiencia relativa de combustible que el aceite SAE 5W-30.
Es interesante observar que el aceite de referencia es el aceite SAE 5W-30 totalmente sintético de PAO. Para poder optar al GF-3 Starburst, los aceites minerales ordinarios tenían que superar el ahorro de combustible del aceite de referencia totalmente sintético. (Parece que hay algo más en el ahorro de combustible que un aceite base mágico.)
Otro factor en el ahorro de combustible es el cizallamiento temporal de polímeros. Estos polímeros son aditivos conocidos como mejoradores del índice de viscosidad (o modificadores). Los polímeros son plásticos disueltos en aceite para proporcionar características de multiviscosidad. Al igual que algunos plásticos son más duros, más frágiles o más resistentes al calor que otros, los distintos polímeros tienen características diferentes.
Los polímeros son moléculas enormes con muchas ramificaciones. Al calentarse, se desenrollan y se extienden. Las ramas se enredan con las de otras moléculas de polímeros y atrapan y controlan muchas moléculas de aceite diminutas. Por lo tanto, una cantidad relativamente pequeña de polímero puede tener un efecto enorme en la viscosidad del aceite.
Cuando el aceite es forzado entre un cojinete y un gorrón, muchos polímeros tienen tendencia a alinearse entre sí, algo así como cucharas anidadas. Cuando esto ocurre, la viscosidad disminuye. Luego, cuando el aceite avanza por el rodamiento, las moléculas de polímero vuelven a enredarse y la viscosidad vuelve a ser normal. Este fenómeno se denomina cizallamiento temporal.
Debido a que la prueba de la Secuencia VI-B responde a reducciones de la viscosidad, los formuladores de aceite confían en el cizallamiento del polímero para pasar la prueba. Un polímero estable al cizallamiento hace que pasar la prueba de ahorro de combustible GF-3 sea mucho más difícil.
Las nuevas normas que definen los requisitos de flujo en frío de los grados de viscosidad SAE (SAE J300) entraron en vigor en junio de 2001. Los fabricantes de automóviles temían que los modernos sistemas de inyección permitieran al motor arrancar a temperaturas inferiores a las que el aceite podía fluir en la bomba de aceite. En consecuencia, las nuevas normas tuvieron un efecto de adelgazamiento del aceite.
Los fabricantes de automóviles recomiendan ahora aceites más finos para sus vehículos que en el pasado. Hace años, el grado de viscosidad más recomendado era el SAE 10W-40, que posteriormente pasó a ser el SAE 10W-30. Ahora el más popular es el SAE 5W-30, pero Ford y Honda recomiendan el SAE 5W-20. Es probable que se produzca una adopción más generalizada de SAE 5W-20 y otros aceites finos para ayudar a cumplir los requisitos de CAFE.
Debido al cambio en los requisitos de flujo en frío y a la prueba de ahorro de combustible que empuja a los formuladores hacia la parte inferior del grado de viscosidad, los aceites SAE 10W-30 actuales se parecen más a los aceites SAE 5W-30 de ayer (especificación GF-1). Además, hay una tendencia a que los fabricantes de automóviles recomienden grados más finos. Esto parece ridículo. Los SUV y los camiones, con su tracción a las cuatro ruedas intrínsecamente menos eficiente y su aerodinámica de pared de ladrillo, necesitan motores potentes y que consuman mucha gasolina para mover su masa a toda prisa. En respuesta, los fabricantes de automóviles recomiendan el uso de aceites finos para ahorrar combustible. Increíble!
Viscosidad y desgaste
Los aceites más finos tienen menos resistencia, y por tanto menos fricción y desgaste. ¿Verdad? Quizás en el motor de prueba o en los motores que experimentan un funcionamiento normal. Pero los aceites algo más espesos pueden ofrecer más protección para operaciones más severas como conducir por montañas, tirar de una embarcación, condiciones de polvo, viajes cortos, altas rpm, sobrecarga, sobrecalentamiento y sobreenfriamiento.
Figura 2. Desgaste de los anillos
Cualquier partícula abrasiva igual o mayor que el espesor de la película de aceite causará desgaste. Los filtros son necesarios para mantener los contaminantes pequeños. El otro lado de la ecuación es el espesor de la película de aceite. Las películas de aceite más gruesas pueden albergar contaminantes más grandes.
La temperatura tiene un gran efecto sobre la viscosidad y el espesor de la película. Como punto de referencia, es necesario un aumento de grado SAE en la viscosidad para superar la influencia de un aumento de 20 °F en la temperatura del motor. En un punto de referencia dado, hay aproximadamente una diferencia de 20°F. entre los grados de viscosidad SAE 30, 40 y 50. SAE 20 está algo más cerca de 30 que los otros saltos, porque SAE 30 debe ser 30°F más alto que SAE 20 para ser aproximadamente la viscosidad equivalente.
En otras palabras, un SAE 20 a 190°F es aproximadamente la misma viscosidad cinemática que un SAE 30 a 220°F, que es aproximadamente la misma viscosidad que un SAE 40 a 240°F. Esta aproximación funciona bien en el rango de temperaturas de 190°F a 260°F. Uno podría sorprenderse de la pequeña diferencia entre la viscosidad directa y los aceites multiviscosidad con el mismo número de respaldo (por ejemplo, SAE 30, SAE 5W-30 y SAE 10W-30).
Si un aceite SAE 50 a 260°F es tan delgado como un aceite SAE 20 a 190°F, imagine lo delgada que se vuelve la película de aceite cuando usted está usando un SAE 5W-20 y su motor se sobrecalienta. Cuando un motor se sobrecalienta, la película de aceite se vuelve peligrosamente fina y puede romperse.
Ford se enfrenta a sus requisitos CAFE y recomienda el aceite SAE 5W-20 para la mayoría de sus motores en Estados Unidos. Afirma que el aceite SAE 5W-20 es óptimo para la eficiencia del combustible y el desgaste.
Para determinar si los aceites SAE 5W-20 proporcionan el mismo nivel de protección que los SAE 5W-30, se consultó a Dagenham Motors en Inglaterra, uno de los mayores concesionarios de Ford en Europa. En Inglaterra se exige el SAE 5W-30 a efectos de garantía, y el SAE 5W-20 ni siquiera está disponible. Si el SAE 5W-20 fuera mejor tanto para el ahorro de combustible como para el desgaste, ¿por qué Ford no lo recomendaría para sus mismos motores en Europa?
Cambios en las propiedades antidesgaste
Otro cambio que se ha producido en los aceites de motor para turismos con GF-2 y GF-3 es un límite más estricto para el fósforo, que forma parte del aditivo antidesgaste fosfato de zinc (ZDDP). A los fabricantes de automóviles les preocupa que el fósforo se deposite en las superficies del catalizador y acorte su vida útil.
Este es un tema complicado, y los depósitos dependen de la química específica del ZDDP y de la formulación del aceite terminado. La industria no logró diseñar una prueba de motor para las tendencias de formación de depósitos en el convertidor catalítico de un aceite. Por lo tanto, los fabricantes de automóviles establecieron un límite arbitrario para el aceite de motor del 0,1 por ciento de fósforo.
Los aditivos antidesgaste son importantes en ausencia de una película hidrodinámica, como en el tren de válvulas. Los aditivos antidesgaste se activan por el calor de la fricción, lo que hace que reaccionen con la superficie caliente y formen una barrera química contra el desgaste.
El mecanismo por el que se forman los depósitos de fósforo en las superficies de los convertidores catalíticos no se conoce del todo. No se correlaciona directamente con la volatilidad o el consumo de aceite. Por otra parte, si el desgaste del motor hace que aumente el consumo de aceite, el riesgo de formación de depósitos de fósforo en el convertidor aumentaría drásticamente. Parece que prevenir el desgaste y el consumo de aceite debería ser una prioridad.
En el pasado, los formuladores de aceite podían hacer un producto premium simplemente añadiendo más ZDDP. Una medida similar hoy en día daría lugar a una formulación de aceite que no soportaría las garantías de los coches nuevos.
Pensamiento a corto plazo
A medida que aumenta el desgaste, la eficiencia de un motor disminuye. El desgaste del tren de válvulas modifica ligeramente la sincronización y el movimiento de las válvulas. El desgaste de los anillos y las camisas afecta a la compresión. El desgaste perjudica la eficiencia del combustible y la potencia en una cantidad imperceptible al principio, pero luego la diferencia en el ahorro de combustible entre un SAE 10W-30 y un SAE 5W-20 es apenas perceptible. La eficiencia sigue disminuyendo a medida que avanza el desgaste. Tal vez la optimización de la protección contra el desgaste sea la forma de reducir el consumo de combustible a lo largo de la vida del motor.
Ciertamente, los motores que han experimentado un importante desgaste de anillos y camisas se benefician de los aceites más gruesos. El uso de aceites más espesos da como resultado un aumento de la compresión, una mejora del rendimiento y una reducción del consumo de aceite.
Los aceites de alto kilometraje son una categoría relativamente nueva de aceites de motor para turismos. Estos productos suelen contener más aditivos detergentes/dispersantes y antidesgaste que los aceites para automóviles nuevos. Suelen contener un agente de hinchamiento del sello y están disponibles en grados de viscosidad más gruesos que los que recomiendan la mayoría de los coches nuevos. «Alto kilometraje» parece definirse como «tan pronto como su coche esté fuera de garantía».
Qué usar
Aunque los aceites más finos con menos aditivos antidesgaste superan a los productos más robustos en la prueba de ahorro de combustible de 96 horas, no está claro que dichos productos ahorren combustible a lo largo de la vida útil del motor.
Cada fluido es un compromiso. Los aceites recomendados por los fabricantes de automóviles parecen comprometer la protección contra el desgaste en condiciones severas para ganar en economía de combustible y en durabilidad del catalizador. Es importante reconocer que el uso de un producto que ofrece más protección contra el desgaste probablemente comprometerá su garantía. Los aceites más gruesos también comprometen el flujo a temperaturas frías, lo que puede ser preocupante dependiendo del clima y la estación del año.
La mejor protección contra el desgaste es probablemente un producto que es un poco más grueso (como SAE 10W-30 o 15W-40) y tiene más aditivos antidesgaste que los aceites que respaldan la garantía. El mejor aceite para su vehículo depende de sus hábitos de conducción, la edad de su motor y el clima en el que conduce, pero no es necesariamente el tipo de aceite especificado en el manual del propietario o estampado en la varilla de nivel.
