Introducción al Circuito de Lubricación. MCIA (1ºParte)

El Circuito de lubricación de un motor diésel es el conjunto de elementos que tienen como finalidad el almacenamiento, bombeo, acondicionamiento (filtrado y enfriado) y distribución del aceite con seguridad a lo largo del motor y sus elementos.

1. Componentes y Particularidades del Sistema de Lubricación

Tal como se menciona en la introducción, el circuito de lubricación en un motor es comparable al sistema de circulación del cuerpo humano, consta de una bomba que funciona como un corazón, impulsando el fluido lubricante y unos conductos a modo de venas que llevan el aceite por todo el motor a las zonas críticas que necesitan lubricación.

Los elementos principales del sistema de lubricación de un motor son:

1.1-Aceite Lubricante

Es el fluido principal del sistema de lubricación. El aceite en un motor diésel cumple diversas funciones, siendo las principales: garantizar una lubricación adecuada entre partes en movimiento disminuyendo la fricción y el desgaste; soportar el peso de los elementos giratorios evitando que entren en contacto con los cojinetes; mantener el interior del motor limpio previniendo la formación de corrosión; actuar como refrigerante y servir de sellador evitando la
entrada de contaminantes.

El aceite de un motor diésel es el resultado de la combinación de un aceite base (mineral o sintético) con una serie de aditivos que potencian las propiedades del aceite base y que añaden algunas nuevas. Los aditivos más habituales aportan las siguientes propiedades:

• • Antioxidantes: ralentizando el proceso de oxidación y envejecimiento, previniendo la formación de residuos e incrementos de viscosidad. Ver más
  • Inhibidores de la Corrosión: protegen los elementos metálicos del motor de la corrosión formada por la condensación de agua sobre sus superficies.
  • Antiespumantes: evitan la formación de burbujas. Ver más
  • Diluyentes: permiten el uso a bajas temperaturas.
  • Extrema Presión: evitan que el aceite se degrade al someterse a latas cargas de trabajo.
  • Detergentes: permite la limpieza de aros, cilindros, pistones, válvulas, …evitando la acumulación de depósitos carbonosos. Ver más
  • Dispersantes: minimizan el efecto de residuos contaminantes.
  • Aditivos para mejorar el TBN (Total Base Number): protegen a las piezas de los ácidos formados por la combustión. Ver más

La selección correcta del aceite lubricante debe basarse en los requisitos establecidos por el fabricante para las diferentes condiciones de trabajo, rendimiento, combustible, temperatura, etc. del motor.

Para ampliar tu conocimiento sobre los aditivos que pueden conformar los lubricantes, puedes hacer clic en el siguiente artículo: Teoría de Lubricantes

1.2-Cárter

Es el volumen donde se almacena el aceite en la parte baja del motor. En algunos motores de gran tamaño, el aceite se recoge en la parte inferior y se envía a un tanque separado (cárter seco).

Ejemplo de cárter seco

Hay que mantener una vigilancia constante del nivel del aceite en el cárter, ya que es un buen indicativo para detectar pérdidas y contaminaciones por otros fluidos. Cada fabricante recomienda el procedimiento correcto de medición del nivel para sus motores, proveyendo, en algunos casos, varillas de medición con doble escala (motor parado y aceite en frío y motor en ralentí con aceite caliente). Si no se dispone de indicaciones del fabricante, la recomendación es medir el nivel de aceite es con el motor parado y el aceite caliente; sin embargo, si el motor está en marcha de forma continua (propulsores o generadores principales), se ha de tener una referencia fiable del nivel en estas condiciones, que nos permita detectar cualquier anomalía.

Hay que mantener el nivel de aceite entre los parámetros marcados por el fabricante, los cuales se diseñan para garantizar la correcta lubricación en circunstancias diversas de temperatura, asiento y balance, etc. Un nivel bajo de aceite puede conllevar una interrupción del flujo causada por una pobre aspiración de la bomba. Así mismo, un sobrellenado de aceite puede conllevar que el cigüeñal se sumerja en este, perdiendo potencia e introduciendo aire en
el aceite. Esta espuma causa pérdida de capacidad de lubricación, reducción de presión, enfriamiento inadecuado, etc.

1.3-Bomba de Lubricación

Es el elemento que se encarga de aspirar el aceite del cárter y distribuirlo a lo largo del motor en las condiciones de volumen y presión correctas.
Las bombas de lubricación principales suelen ir acopladas a la distribución del motor, funcionando gracias a la energía del propio motor y a revoluciones proporcionales al régimen de giro.

En motores de mayor potencia, las bombas auxiliares de lubricación, se encargan de mantener el flujo de aceite con el motor parado, garantizando que existen las condiciones óptimas para el arranque. Normalmente son eléctricas y se desconectan automáticamente una vez el motor ha alcanzado unas revoluciones mínimas.

1.4-Enfriador de Aceite

Es el elemento que garantiza que el aceite sea distribuido por el motor a una temperatura adecuada que garantice sus propiedades.
Los encontramos de diversas construcciones, siendo los más habituales en motores de pequeñas y medianas potencias los enfriadores tubulares refrigerados por el propio refrigerante del motor.

1.5-Filtros de Aceite

Son los componentes encargados de garantizar que el aceite alcanza las partes móviles del motor libres de contaminantes sólidos (partículas) que puedan dañar las superficies de contacto causando averías.
Existen diversas tipologías, pudiendo encontrar filtros de cartuchos reemplazables o filtros fijos limpiables. En los motores marinos, los filtros de aceite suelen ir montados en tándem pudiendo seleccionar qué filtro está en uso: uno, otro, ambos o ninguno. Esto permite el reemplazo de uno o ambos filtros con el motor en marcha.

1.6-Galerías de Lubricación

Son los conductos por donde circula el aceite para entrar en contacto con las piezas en movimiento: cigüeñal, bielas, pistones, eje de levas, balancines y válvulas, turbos, etc. En función del tamaño del motor, las galerías se diseñan para garantizar el suministro continuo y adecuado a cada una de las partes móviles.

1.7-Elementos de Seguridad y Control

Son los elementos que permiten que el circuito de lubricación trabaje en condiciones correctas de presión, evitando la interrupción del caudal en caso de bloqueo en enfriador y filtros. La válvula de alivio de la bomba de lubricación garantiza el retorno al cárter de una parte del aceite garantizando que el volumen de aceite en el sistema sea el correcto y no supere los límites de diseño. Por otro lado, las válvulas de by-pass de enfriador y filtros garantizan que el motor no se quede sin lubricación durante el tiempo que tarda el aceite en alcanzar la temperatura de trabajo. Mientras está frío, la alta viscosidad del aceite frío, impide que este circule con normalidad a través de enfriador y filtros, por lo que las válvulas de by-pass se abren permitiendo la circulación. Así mismo, estos elementos también evitan que el motor se quede sin lubricación en el caso de taponamiento por suciedad o contaminación.

A estos componentes, se le suman los instrumentos de control del sistema, formados por sensores de presión y temperatura junto a presostatos y termostatos. Estos elementos permiten conocer el estado del circuito, así como el control eléctrico del mismo (cortando el funcionamiento de bombas auxiliares, disparando alarmas o en última instancia, apagando el motor).

2. Funcionamiento del Sistema de Lubricación

El funcionamiento del sistema de lubricación hace referencia al proceso que sigue el aceite desde el cárter hasta los elementos móviles del motor para retornar posteriormente al cárter.

El aceite se encuentra almacenado en el cárter (1) desde donde es aspirado por la bomba de lubricación (2). La bomba eleva la presión del aceite, garantizando un flujo continuo hasta el enfriador de aceite (5). El aceite enfriado continúa su camino hacia el filtro (6) donde deja las partículas que pudiera contener; una vez lo ha atravesado, el aceite entra en el motor.

El aceite se distribuye por las diferentes galerías, lubricando y refrigerando a su paso todos los componentes móviles: los cojinetes de bancada y cabeza de biela (8), el interior de los pistones a través de los jets (9), atravesando la biela para llegar al bulón en los motores más grandes; alcanzando la parte alta de las culatas y la zona de balancines, válvulas y eje de levas (10 y 11) y llegando al turbo compresor.

Una vez el aceite ha atravesado todo el motor, retorna por gravedad al cárter. La válvula de alivio de la bomba (3) garantiza que se suministre el caudal adecuado retornando al cárter el sobrante. Las válvulas by-pass del enfriador (4) y del filtro (6) garantizan el flujo hacia el motor en condiciones de alta viscosidad o bloqueo.

Este circuito es una representación esquemática de la versión más sencilla de un sistema de lubricación de un motor diésel. En función de la potencia, el tamaño y la aplicación podemos encontrar elementos adicionales: bombas auxiliares, más galerías, actuadores hidráulicos de bombas de inyección de alta presión, etc.

Para profundizar más en el tema de los circuitos de lubricación puedes hacer clic en el siguiente artículo: Circuito de Lubricación. MCIA (2ºParte)

Autor:

Roberto García en colaboración con Héctor Otero San Miguel

Ingeniero de Servicios de Motores Marinos