Motor frío, ¿iniciar la marcha o esperar un tiempo?

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Cuando más desgastes sufre el motor es al arrancar el motor frío y durante el proceso de calentamiento.

Los elementos móviles hasta que llegan a alcanzar determinada temperatura no se ajustan con la precisión de diseño con las que desarrollan su trabajo, y además el aceite está demasiado frío para poder lubricar y proteger como lo hará cuando suba la temperatura.

Ha habido una gran evolución en las características de los aceites que palian pero no eliminan estos efectos en frío.

La forma de arrancar el motor frío y como se ha de conducir para calentarlo ya es conocida y practicada por los profesionales para los que el vehículo y sus costes de uso y mantenimiento son trascendentales, lo hemos comentado en muchas ocasiones en el blog.

Al tener más en cuenta la contaminación que emiten los motores, se están dando unas informaciones y formaciones de conducción eficiente, en las que se incluye el comportamiento tras arrancar el motor frío.

Se dice que nada más arrancar el motor se inicie la marcha para reducir contaminación y consumo, ambas cosas son ciertas, pero hay un matiz, si se inicia la marcha con el motor frío hay desgastes adicionales en elementos móviles del motor que requieren lubricación, y en esas condiciones no es totalmente efectiva.

Un punto de partida que proponemos para los comentarios que siguen es este; la duración de un automóvil se suele determinar por los kilómetros que puede recorrer el motor hasta que se produce una avería que requiere su sustitución o completa reparación, habiéndose mantenido según las indicaciones del fabricante.

Si una duración del motor de entre 250.000 y 300.000 km es suficiente, seguir las pautas de conducción eficiente incluso en frío puede lograr esta meta, más o menos.

Si se sigue este otro proceso de arranque del motor frío y calentamiento del motor; esperar a ralentí un tiempo antes de iniciar la marcha y conducir a bajas/medias RPM y con aceleraciones progresivas hasta alcanzar la temperatura normal de funcionamiento, la duración del motor es bastante superior a las anteriores estimaciones.

Eso sí, se ha contaminado y consumido algo más combustible, bueno depende de como se haya conducido el automóvil que se ha comenzado a mover nada más arrancar el motor.

A continuación vamos a exponer y comparar los elementos técnicos afectados por las dos formas de utilizar el automóvil al arrancar el motor frío y calentamiento, y así contar con una base sobre la que asentar los últimos comentarios al final del artículo.

Circuito de lubricación y refrigeración (por líquido) con motor frío

Se representa en la imagen un automóvil de frente, con implantación de motor delantero transversal de cuatro cilindros en línea con turbocompresor y tracción.

Se resaltan los circuitos de lubricación, engrase y el cuadro de instrumentos.

Lubricación

1. El aceite está en el cárter a la temperara ambiente:

Circulando es el aire de la marcha el encargado de refrigerar el aceite durante el tiempo que está el aceite en el cárter entre los sucesivos ciclos de circulación para lubricar

2. Bomba de aceite:

Es accionada por el cigüeñal y succiona aceite del fondo del cárter, aumenta su presión y lo envía hacia el filtro de aceite
En frío la presión del aceite es más alta y es difícil y lenta su circulación hasta llegar a las zonas a lubricar y lograr un buen engrase

3. Intercambiador térmico aceite – agua (si se dispone de este sistema):

Una cámara con líquido de refrigeración rodea la zona de acoplamiento del filtro de aceite en el motor, como el “agua” (es líquido de refrigeración) se calienta antes que el aceite y va colaborando a que este suba más rápidamente de temperatura tras arrancar el motor frío

4. Filtro de aceite:

Acumula la suciedad e impurezas que recoge el aceite en sus recorridos de lubricación, para que se mantenga lo más limpio posible y así desarrolle mejor sus funciones
En frío su eficacia es menor

5. Circuito de engrase:

Desde el filtro el aceite limpio y a presión llega a la rampa principal de aceite, es un conducto longitudinal que recorre el bloque motor
Desde esta parten conductos a las diferentes zonas y elementos a lubricar, entre estas la parte alta del motor en la culata, donde están los elementos de distribución
El conjunto de canalizaciones de aceite desde el filtro es el circuito de engrase
Con motor frío no llega a lograr que el lubricante circule como debería por su baja temperatura

Turbocompresor

6. Lubricación:

Recibe aceite por un lado y retorna al cárter por otro, pero con motor frío no circula con total eficacia, lo que implica que la lubricación sea insuficiente
Funcionamiento; gira a muchas RPM (habituarme puede llegar a más de 200.000), por lo que precisa que la lubricación sea excelente, de no ser así se producirán más desgastes
Es muy sensible con motor frío y aceleraciones

Refrigeración

7. Radiador:

Por su interior circula el líquido de refrigeración y es enfriado por al aire que pasa por la superficie exterior
Con el motor frío el circuito del líquido está cerrado por el termostato, que abrirá al alcanzar la temperatura normal de funcionamiento permitiendo que el líquido circule por la acción de la bomba de agua

8. Vaso de expansión:

Mantiene la presión del circuito, pues el líquido aumenta de volumen calentarse
Con motor frío el nivel es más bajo y es cuando se puede controlar

9. Cámara interna:

Rodea las zonas a refrigerar dentro del motor
Al funcionar se va calentando el líquido y cuando abre el termostato comienza a circular, lleva el líquido caliente de la parte alta de la cámara interna al radiador, donde disminuye de temperatura y es enviado de nuevo a la parte baja de la cámara interna
Con motor frío está a la temperatura ambiente

10. Electroventilador:

Circulando a baja velocidad o en parado con el motor en marcha asegura que pase suficiente caudal de aire por el exterior del radiador

Cuadro de instrumentos

11. De las informaciones que aporta, las que interesan más durante el arranque del motor frío y calentamiento del motor son estas:

Indicador de temperatura del motor; va subiendo según se calienta el motor hasta llegar a la temperatura normal de funcionamiento
Puede haber un testigo de color morado con el motor frío, que se apaga al alcanzar la temperatura normal
Cuenta RPM; velocidad de giro del motor
Velocímetro; indica los km/h que tiene relación con las RPM del motor según la relación de cambio insertada
Testigo de precalentamiento con motor diésel; se ha de esperar a que se apague tras poner el contacto antes de arrancar el motor
Si no se ha esperado, la combustión imperfecta habrá ocasionado más generación de contaminantes tóxicos y dilución de gasóleo en el aceite, lo que es perjudicial para este

Zonas y elementos de lubricación crítica con el motor frío

Identificamos en esta imagen cuales son las partes más críticas a lubricar durante el arranque del motor y fase de calentamiento, y comentamos porqué.

Partimos de que el aceite que lleva el motor es el indicado por la marca por calidad y temperatura:

Calidad y adaptación al motor:

Se informa según las normas ACEA, mediante letras (A, B, C…) y números (1, 2, 3, 4…)
Depende de diversos factores, entre estos el tipo de alimentación de combustible y sistemas anticontaminación

Temperaturas ambiental y de funcionamiento:

La ambiental es muy importante para el arranque del motor frío y las previstas de funcionamiento normal y máxima durante la marcha
Se indican mediante la homologación SAEº con dos grupos de cifras y la letra W que acompaña al primer grupo de cifras, significa invierno (winter)
Se representa en la imagen el aceite SAEº 5W 40; el 5W informa de su comportamiento para el arranque del motor frío, y 40 con el motor caliente

Apoyos de bancada:

Reciben el aceite de la rampa del circuito principal, tras la bomba y filtro, lubrican los apoyos de bancada, asentamientos del cigüeñal en el bloque motor, cinco en este motor
Si la lubricación no es buena las fricciones van desgastando los casquillos, cigüeñal y apoyos

Cojinetes de biela:

Desde los apoyos de bancada hay unos conductos internos en el cigüeñal que llevan el aceite a los apoyos de las bielas
En caso de que haya alguna dificultad de engrase los casquillos de biela son los primero en sufrido al recibir los últimos el aceite, lo que se conoce como “fundido de biela”

Segmentos, pistones y cilindros:

Las fricciones entre estos elementos se reducen con aceite entre ellos
Cuando el aceite y el motor están fríos hay más rozamientos; por la menor capacidad del lubricante y no haberse dilatado las piezas a su medida normal en caliente, lo que implica desgastes adicionales
El desgaste natural de un motor es por exceso de holgura entre pistones, segmentos y cilindros, que propicia pérdida de compresión y prestaciones con excesivo consumo de aceite
Si la lubricación no es la adecuada en todas las condiciones de uso del motor este desgaste aparecerá a menos kilómetros

Árbol de levas y guías de válvulas:

Desde la rampa principal del circuito de engrase parte un conducto para lubricar la parte alta del motor, donde están las válvulas y, habitualmente el árbol de levas como en este motor
También se engrasan los conductos por donde se desplazan las válvulas al abrir y cerrar, guías
Con el motor frío la lubricación no es la adecuada
Si el accionamiento del árbol de levas es por piñones o cadena ha de recibir lubricación por conductos específicos, si es por correa dentada funciona en seco

Turbocompresor:

Está hace años integrado en los motores diésel como un elementos más, y casi en los de gasolina
En el turbocompresor, el eje que une la turbina (escape) y compresor (admisión) gira a muchas RPM, desde unas 6.000/10.000 con el motor a ralentí a más de 200.000 cuando abre la válvula de descarga limitando la presión de sobrealimentación
Para evitar desgastes rápidos y prematuros, el eje del turbocompresor gira flotando sobre una película de aceite sustentado por los casquillos flotantes
Si se produce contacto metal – metal a altas RPM el desgaste es excesivo
Para que se forme el efecto de flotación del eje del turbocompresor ha de estar el aceite a suficiente temperatura, y con motor frío es evidente que no lo está
Una de las razones de proponer aceites de menor SAEº en frío (W) es para favorecer la sustentación del eje del turbocompresor lo antes posible tras arrancar el motor frío
Como esta parte del turbo es la más crítica hay diversas formas de sustentación del eje que puedes consultar en el enlace

Anticontaminación con motor frío

La proporción de gases contaminantes que emiten los motores de gasolina, diésel y gas no son iguales en las diferentes condiciones de funcionamiento; RPM del motor y actuaciones sobre el acelerador son las que más influyen.

Para simplificar las explicaciones no hacemos distinción entre estos motores, nos centramos en lo que sale por el escape en frío ahora, y luego lo veremos en caliente.

Se representan con fondo negro los gases contaminantes tóxicos, que son estos; CO monóxido de carbono, HC hidrocarburos no quemados, MPC micropartículas y NO_X óxidos de nitrógeno.

El CO₂ dióxido de carbono es contaminante no tóxico pues es ingerible pero potencia calentamiento global.

Con fondo blanco están los gases no contaminantes; H₂O vapor de agua y N_X nitrógeno.

Pueden salir otros gases en mínima proporción, así como oxigeno.

El tamaño de la nube de cada gas da idea de la proporción de salida al exterior en frío.

Identificamos lo que se representa en la imagen:

1. Motor:

Aporta par (“fuerza”) y potencia (“velocidad”)
Los elementos móviles internos relacionados con la generación de par y potencia precisan excelente lubricación, que depende de la calidad del aceite y de la temperatura, que afecta al lubricante y a los elementos mecánicos relacionados, con motor frío es cuando hay más desgastes

2. Admisión turbocompresor:

Entrada de aire hacia el turbocompresor a través del filtro, para que sea lo más limpio posible

3. Turbocompresor (TC):

Los gases de escape hacer girar a la turbina y esta al compresor en admisión, la gran velocidad de giro hace que la presión del aire aumente sensiblemente y en proporción par y potencia
El eje del TC es muy sensible a la calidad de engrase con el motor frío y fase de calentamiento, es cuando hay más desgastes

4. Admisión motor:

El aire a presión sale del TC empujado por el compresor (accionado por el eje desde la turbina en el escape), se enfría en el intercooler y entra por el colector de admisión a los cilindros del motor

5. Escape, salida del motor hacia el TC:

Los gases de escape salen del motor a alta velocidad y presión incidiendo sobre la turbina del TC haciéndola girar a elevadas RPM

6. Escape, salida del TC:

Tras hacer girar la turbina los gases de escape continúan a menor presión por la línea de escape

7. Válvula de descarga:

Al alcanzar determinada presión de sobrealimentación abre haciendo que parte de los gases de escape no incidan sobre la turbina, limitando la presión y RPM del TC

8. Sistemas anticontaminación:

En la línea de escape tras el TC están los sistemas anticontaminación, para evitar que los gases contaminantes tóxicos salgan al exterior
Estos sistemas son para cada tipo de motor y tienen características específicas según su función y volumen de gases a tratar
Para que sean eficientes necesitan estar a temperaturas elevadas, por lo que con el motor frío no son operativos o mínimamente, van haciendo sus funciones según el motor se va calentando

9. Salida de gases de escape al exterior:

Tras pasar por los sistemas anticontaminación los gases de escape continúan por los silenciadores hasta salir al exterior
Con el motor frío los gases contaminantes tóxicos salen al exterior en mayor o menor proporción, para irse reduciendo según suben de temperatura los sistemas anticontaminación

Se aprecia que con motor frío y motor en marcha salen al exterior gases contaminantes tóxicos, que todavía no ha sido posible neutralizar, al menos todos los que son generados.