Cada vez que un motor arranca, miles de piezas metálicas empiezan a moverse a gran velocidad. El cigüeñal gira, los pistones se desplazan, los árboles de levas abren las válvulas y los cojinetes soportan enormes cargas. Todo esto va acompañado de fricción.

Sin película de aceite, el daño empieza casi al instante: los cojinetes del turbocompresor, donde la película tiene solo 6-9 micrómetros de espesor a más de 100.000 rpm, pueden fallar en cuestión de segundos tras perder presión de aceite. Los cojinetes de bancada y de biela del cigüeñal son más resistentes, pero también empiezan a dañarse en 30-60 segundos, y el desgaste irreversible aparece ya en pocos minutos. Precisamente por eso, la principal función del aceite de motor es crear una película de aceite resistente que separe las superficies de los componentes.

De dónde viene la fricción

Bajo el microscopio, incluso un metal perfectamente mecanizado está cubierto de microirregularidades, lo que se conoce como rugosidad superficial. Al moverse las piezas, estas protuberancias microscópicas interactúan entre sí, generando resistencia al movimiento y provocando fricción. Es precisamente la relación entre el espesor de la película de aceite y la altura de estas irregularidades lo que determina cuán fiablemente están protegidas las piezas entre sí.

Tres regímenes de lubricación: la curva de Stribeck

Los tribólogos (especialistas en fricción) describen el comportamiento de la lubricación mediante la curva de Stribeck, llamada así por el ingeniero alemán Richard Stribeck, quien a principios del siglo XX investigó la relación entre la fricción y la velocidad de las piezas móviles. La curva muestra que, según la velocidad, la carga y la viscosidad del aceite, la lubricación dentro del motor funciona en uno de tres regímenes.

En el régimen hidrodinámico, el espesor de la película de aceite suele oscilar entre unos pocos y unos cien micrómetros, suficiente para separar por completo las superficies a alta velocidad. Es importante entender que los tres regímenes de lubricación actúan simultáneamente dentro de un motor en marcha, simplemente en distintos componentes y en distintos momentos del ciclo.

Dónde actúa cada régimen en el motor

Los cojinetes de bancada y de biela del cigüeñal funcionan la mayor parte del tiempo en régimen hidrodinámico: la alta velocidad de rotación genera una película de aceite estable que separa por completo el eje y el casquillo. Los segmentos del pistón, en cambio, se encuentran regularmente en condiciones de lubricación límite: en el punto muerto superior e inferior, el pistón se detiene momentáneamente, la velocidad cae casi a cero, y la película de aceite no tiene tiempo de alcanzar su espesor completo. El tren de válvulas (el contacto entre el lóbulo del árbol de levas y el seguidor) también funciona predominantemente en régimen límite o mixto, debido a las altas cargas puntuales y la baja velocidad de deslizamiento.

Por qué el metal no se suelda

Si no hay película de aceite entre las piezas, el contacto directo metal-metal provoca un desgaste rápido, un sobrecalentamiento localizado y daños en las superficies de trabajo, hasta llegar a la microsoldadura de puntos de contacto concretos. Por eso el régimen de lubricación límite, donde ese contacto es en parte inevitable, requiere no tanto una viscosidad de aceite determinada como aditivos antidesgaste especializados.

El aditivo antidesgaste clásico, el ZDDP (dialquilditiofosfato de zinc), actúa precisamente en el régimen límite: al producirse fricción, forma sobre la superficie metálica una película protectora, habitualmente de 50 a 150 nanómetros de espesor, que se sacrifica en lugar del metal base, desgastándose y regenerándose progresivamente. Esta película se forma solo donde es necesaria, es decir, precisamente en las zonas de lubricación límite, y no de manera uniforme en toda la superficie del motor.

Ideas erróneas frecuentes

La fricción en el motor siempre es mala.

No exactamente. La función del aceite no es eliminar la fricción por completo, sino llevarla a un régimen controlado y predecible que minimice el desgaste, en lugar de impedir físicamente cualquier interacción entre las superficies.

Cuanto más gruesa la película de aceite, mejor en cualquier situación.

No. En régimen límite (por ejemplo, en el arranque del motor o en los puntos muertos del pistón), el espesor de la película está físicamente limitado por la velocidad y la carga, y en esas condiciones la protección no la proporciona el espesor de la película, sino la composición química de los aditivos antidesgaste.

En un motor bien lubricado el metal nunca toca al metal.

No. El contacto breve entre irregularidades superficiales en los regímenes límite y mixto es una parte normal del funcionamiento del motor, especialmente en componentes como los segmentos del pistón cerca de los puntos muertos y el tren de válvulas. Los aditivos existen precisamente para proteger en esos momentos, no para eliminarlos por completo.

Preguntas frecuentes

¿Por qué un motor se desgasta más rápido en el arranque en frío?

Al arrancar, el aceite todavía no ha sido bombeado por todo el sistema y tiene una viscosidad más alta debido a la baja temperatura, por lo que muchos componentes se encuentran brevemente en régimen de lubricación límite con mayor riesgo de contacto metal-metal.

¿Qué es la curva de Stribeck en términos sencillos?

Es una gráfica que muestra cómo cambia la fricción según la velocidad de las piezas móviles, la carga y la viscosidad del aceite, dividiendo claramente el comportamiento de la lubricación en regímenes límite, mixto e hidrodinámico.

¿Puede un mismo componente del motor funcionar en distintos regímenes de lubricación a la vez?

Sí. Por ejemplo, un segmento de pistón pasa del régimen límite en los puntos muertos al régimen hidrodinámico en la mitad de la carrera del pistón, donde la velocidad es máxima, todo ello dentro de una sola vuelta del cigüeñal.

¿Depende el régimen de lubricación de la viscosidad del aceite?

Sí, la viscosidad es uno de los tres factores de la curva de Stribeck junto con la velocidad y la carga: un aceite más viscoso, en igualdad de condiciones, acerca un componente al régimen hidrodinámico, pero no puede eliminar por completo el régimen límite allí donde la velocidad cae a cero.

Conclusión

La fricción dentro de un motor no es un fenómeno único, sino la combinación de tres regímenes físicos distintos que actúan simultáneamente en diferentes componentes: desde la separación casi total de las superficies en los cojinetes del cigüeñal hasta el contacto breve entre irregularidades superficiales en los puntos muertos del pistón. Entender este panorama explica por qué el aceite de motor no es simplemente un líquido viscoso, sino un sistema complejo en el que la viscosidad y los aditivos resuelven tareas distintas en condiciones distintas.