Piñón de la bomba de aceite del motor: función, presión y causas de falla

el piñón de la bomba de aceite del motor es el engranaje dentado que conecta el cigüeñal a la bomba de aceite a través de una cadena o malla directa, transfiriendo fuerza de rotación para que la bomba pueda presurizar el aceite y hacerlo circular por todo el motor. Cuando esta rueda dentada se desgasta, se astilla o salta los dientes, la presión del aceite cae inmediatamente y, en cuestión de segundos, las superficies de los cojinetes, los lóbulos del árbol de levas y los anillos del pistón comienzan a secarse. Comprender cómo funciona la bomba de aceite, qué mantiene estable la presión y qué destruye las bombas antes de tiempo es esencial para cualquiera que mantenga o reconstruya un motor de alto kilometraje.

Cómo funciona la bomba de aceite del motor

el oil pump is a positive-displacement device: it moves a fixed volume of oil per revolution regardless of demand. Most passenger car engines use one of two pump designs — the gear-type pump or the gerotor pump — and both rely on the same fundamental principle of creating expanding and contracting chambers to draw in and expel oil.

Bomba de aceite tipo engranaje

Dos engranajes rectos engranados giran dentro de una carcasa de tolerancia estrecha. A medida que los dientes se desengranan en el lado de entrada, crean una zona de baja presión que extrae aceite del sumidero a través del tubo de recogida. El aceite se transporta por los espacios entre los dientes del engranaje alrededor del exterior de la carcasa. A medida que los dientes se vuelven a engranar en el lado de salida, el volumen atrapado se reduce y el aceite sale bajo presión hacia la galería de aceite principal. La holgura entre los dientes del engranaje y la carcasa suele ser de 0,025 a 0,076 mm; Una vez que el desgaste abre este espacio más allá de 0,15 mm, la eficiencia volumétrica cae bruscamente y la presión máxima cae.

Bomba de aceite gerotor

Un gerotor utiliza un rotor interior con un lóbulo menos que el rotor exterior. La rotación descentrada crea continuamente cámaras en forma de media luna que crecen y se contraen a medida que giran los rotores. Las bombas Gerotor son más compactas, silenciosas y mecánicamente eficientes que las bombas de engranajes, razón por la cual dominan los motores V6 y de cuatro cilindros modernos. El rotor interior generalmente es impulsado directamente por la punta del cigüeñal o por la rueda dentada de la bomba de aceite en una cadena corta, un diseño ampliamente utilizado en los motores GM Ecotec, Ford Duratec y Chrysler Pentastar.

Bombas de aceite de desplazamiento variable

Un número cada vez mayor de motores (BMW N20, Ford EcoBoost 2.0, Honda i-VTEC) utilizan bombas de aceite de desplazamiento variable que ajustan su volumen de salida en función de la carga y la temperatura del motor. Una válvula de control, gestionada por la ECU, varía la excentricidad del rotor de la bomba, reduciendo el desplazamiento a velocidades de crucero para reducir las pérdidas parásitas. Estas bombas todavía utilizan una transmisión de rueda dentada desde el cigüeñal, pero el perfil de carga de la rueda dentada varía mucho más que en los diseños de desplazamiento fijo, lo que hace que la calidad de la rueda dentada y la tensión de la cadena sean aún más críticas.

¿Debería fluctuar la presión del aceite del motor?

Una cierta variación de presión es completamente normal. La presión del aceite no es un valor fijo: responde de manera predecible a la velocidad del motor, la temperatura del aceite y la viscosidad. Lo que separa una fluctuación normal de una señal de advertencia es la magnitud, el momento y la dirección del cambio.

Comportamiento de presión normal

• Arranque en frío: La presión aumenta a 60 a 80 psi en 1 a 2 segundos porque el aceite frío es viscoso y la válvula de alivio aún no se ha abierto. Esto es normal e inofensivo.
• Inactivo (cálido): La presión se establece entre 15 y 25 psi en la mayoría de los motores de aspiración natural. Algunos fabricantes aceptan tan solo 10 psi en ralentí en caliente, pero por debajo de esto, SAE J1349 exige una luz de advertencia.
• Velocidad de crucero (2000 a 3000 rpm): La presión aumenta a 40-65 psi a medida que aumenta la salida de la bomba. La válvula de alivio se abre para evitar la sobrepresión una vez que se alcanza el límite superior (normalmente entre 70 y 80 psi en motores de gasolina).
• Altas revoluciones (por encima de 4.500 rpm): La presión se mantiene en el techo de la válvula de alivio; La salida adicional de la bomba simplemente se desvía de regreso al sumidero.

Fluctuaciones de presión que indican un problema

• La presión cae al ralentí pero se recupera a velocidad: Signo clásico de partes internas de la bomba desgastadas o holgura excesiva del cojinete principal. Si la holgura de la película de aceite de los cojinetes ha aumentado más allá de 0,076 mm (el límite de servicio típico para la mayoría de los motores V8), el aceite se fuga por los extremos de los cojinetes más rápidamente de lo que la bomba puede reponerlo a baja velocidad.
• Movimiento errático de la aguja: Una oscilación rápida y aleatoria que no sigue la velocidad del motor generalmente indica una falla en la unidad emisora de presión, pero primero debe investigarse como una falla de la bomba, ya que una rueda dentada de la bomba de aceite dañada puede causar una pérdida de presión intermitente si la cadena salta.
• Presión normal en frío, baja en caliente: A medida que el aceite se adelgaza a la temperatura de funcionamiento (un aceite 10W-40 cae de aproximadamente 90 cSt a 40 °C a 14 cSt a 100 °C), las holguras desgastadas de la bomba se vuelven mucho más significativas. Una bomba que apenas soporta 10 psi en ralentí necesita atención inmediata.
• Pérdida repentina de presión sin previo aviso: Señala una falla catastrófica: un tubo de recogida roto, un cojinete girado o una rueda dentada de la bomba de aceite rota.

¿Qué bomba de aceite es impulsada directamente por el cigüeñal?

el most direct crankshaft-driven oil pump design is the bomba gerotor montada en la punta del cigüeñal , donde el rotor interior se presiona o estria directamente sobre la parte delantera del cigüeñal sin ninguna cadena, engranaje o piñón intermedio. Este diseño elimina la rueda dentada de la bomba de aceite y su cadena como posibles puntos de falla, pero hace que el acceso y el reemplazo de la bomba sean mucho más complicados, lo que generalmente requiere retirar la cubierta frontal y, a veces, desarmar la correa o cadena de distribución.

Motores comunes que utilizan transmisión directa por cigüeñal

• Honda serie B y serie K: el gerotor pump is bolted to the front cover with the inner rotor keyed directly to the crankshaft. Extremely reliable; the pump rarely fails before 200,000 miles unless starved of oil.
• Toyota 1ZZ-FE y 2ZZ-GE: Gerotor de accionamiento directo del cigüeñal integrado en la tapa de distribución. La falla de la bomba en estos motores casi siempre es causada por lodos provenientes de cambios de aceite poco frecuentes que bloquean la rejilla del captador.
• Volkswagen EA888 Generación 3 (1.8 TSI / 2.0 TSI): Utiliza una bomba de desplazamiento variable impulsada por una cadena separada de la rueda dentada del cigüeñal; técnicamente es una transmisión por cadena corta, no un acoplamiento directo, pero la cadena tiene solo 240 mm de largo con un tensor dedicado.

Motores que utilizan una cadena y un piñón de bomba de aceite exclusivos

Muchos motores V8 y en línea estadounidenses utilizan una cadena corta y una rueda dentada separadas para impulsar la bomba de aceite en una relación específica con respecto a la velocidad del cigüeñal. el piñón de la bomba de aceite En estos motores hay un componente de precisión: el perfil de los dientes, el diámetro de paso y la dureza de la carcasa están diseñados con tolerancias exactas para mantener la sincronización correcta de la bomba bajo las cargas de choque de los arranques en frío y el funcionamiento a altas revoluciones.

• V8 GM series LS y LT: Una rueda dentada de dos pernos en el cigüeñal impulsa la bomba gerotor a través de una cadena de rodillos dedicada. El diámetro del paso de la rueda dentada es de 38,1 mm con 19 dientes en una cadena con paso de 3/8 de pulgada. Las actualizaciones de las ruedas dentadas de palanquilla del mercado de accesorios son populares en construcciones de alto rendimiento donde el desgaste de las ruedas dentadas estándar se acelera mediante el funcionamiento repetido a altas revoluciones.
• Ford Modular 4.6L y 5.4L: el oil pump is chain-driven from the crankshaft with a separate short chain forward of the primary timing chain. Tensioner failure on high-mileage examples allows the chain to jump sprocket teeth, causing immediate loss of oil pressure.
• Chrysler 5.7L y 6.4L HEMI: Bomba gerotor accionada por cigüeñal a través de una rueda dentada de transmisión dedicada y una cadena dúplex. La rueda dentada está ajustada con interferencia al cigüeñal; El torque de instalación incorrecto es la causa más común de deslizamiento de la rueda dentada durante la reconstrucción.

¿Qué causa la falla de la bomba de aceite del motor?

La falla de la bomba de aceite rara vez es espontánea. En la gran mayoría de los casos, es el resultado final de una cadena predecible de negligencia o abuso mecánico. Comprender las causas fundamentales permite tomar las medidas preventivas adecuadas antes de que una falla de la bomba se convierta en una reconstrucción del motor.

Falta de aceite debido a un tubo de recogida desgastado o agrietado

el pickup tube draws oil from the bottom of the sump. If the o-ring at the tube-to-pump joint deteriorates, the pump draws air instead of oil — immediately dropping pressure by 30–50%. On GM 5.3L Vortec engines, pickup tube o-ring failure was common enough between 2007 and 2013 to generate a technical service bulletin (TSB 10-06-01-008F). The symptom is exactly the same as a failing pump: low pressure at idle that recovers briefly at higher rpm.

Lodos y desechos que bloquean la bomba o la válvula de alivio

El aceite que no se cambia en los intervalos recomendados (normalmente cada 5.000 a 7.500 millas para el aceite convencional, o cada 10.000 a 15.000 millas para el totalmente sintético) se oxida y forma lodos. Este lodo se acumula en la rejilla de recogida, lo que reduce el flujo hasta en un 60 % antes de que el motor muestre alguna luz de advertencia. Una vez que el lodo llega a la bomba, puede mantener abierta la válvula de alivio de presión, evitando que se acumule presión, o atascar los engranajes de la bomba, provocando atascamientos. Los motores más susceptibles incluyen el Toyota 1MZ-FE V6, el Volkswagen 1.8T y el Audi A4 2.0 TFSI en las primeras generaciones.

Desgaste de la rueda dentada de la bomba de aceite y estiramiento de la cadena

En los sistemas impulsados por rueda dentada y cadena, la cadena entre el cigüeñal y la rueda dentada de la bomba de aceite se estira gradualmente a medida que se acumula el kilometraje. Una cadena que se ha estirado más del 0,5 % de su longitud de paso nominal (medible por el número de eslabones que se pueden levantar de un diente de rueda dentada) hará que la bomba funcione a una velocidad ligeramente inferior a la diseñada, lo que reducirá la presión máxima en ralentí. Lo que es más grave, una rueda dentada desgastada con perfiles de dientes en forma de gancho puede hacer que la cadena salte bajo la carga de choque de los arranques en frío, produciendo una breve pero completa pérdida de presión. En un motor GM LS con 150.000 millas, se recomienda medir la altura de los dientes de la rueda dentada de la bomba de aceite con respecto a la nueva especificación de 5,8 mm y reemplazarla por debajo de 5,2 mm antes de cualquier reconstrucción del motor.

Usar la viscosidad del aceite incorrecta

Utilizar un aceite que sea demasiado diluido para las condiciones de operación (por ejemplo, usar 0W-20 en un motor especificado para 5W-30 en un clima cálido) reduce el espesor de la película de aceite en las superficies de los cojinetes y aumenta la tasa de fuga interna a través de los espacios libres de la bomba. Por el contrario, el uso de aceite demasiado espeso (10W-40 en un motor moderno diseñado para 0W-20) aumenta la carga sobre la cadena de transmisión de la bomba y la rueda dentada, acelerando el desgaste. Verifique siempre la especificación de viscosidad OEM para el rango de temperatura ambiente antes de seleccionar un grado de aceite.

Daño mecánico por partículas extrañas

Las partículas metálicas de un cojinete que gira, un anillo de pistón roto o un asiento de válvula que se desintegra pueden pasar a través de la rejilla de recogida de la bomba si la rejilla está dañada. Un solo fragmento de aluminio de 3 a 5 mm puede rayar las superficies del rotor de la bomba o atascar los engranajes, provocando un agarrotamiento inmediato. Después de cualquier falla interna del motor, reemplazar la bomba de aceite y el tubo de recogida como medida de precaución (no solo lavar el cárter) es el protocolo de reparación correcto.

Ralentí prolongado y funcionamiento a baja velocidad

Los motores que pasan períodos prolongados en ralentí (vehículos taxi, generadores estacionarios, vehículos de reparto en el tráfico urbano con paradas y arranques) hacen funcionar sus bombas de aceite a velocidad mínima durante períodos prolongados. En ralentí, el rendimiento de la bomba está en su nivel más bajo, la temperatura del aceite continúa aumentando y la película de aceite sobre los cojinetes es más delgada. En estas condiciones, una bomba que ya está marginal debido al desgaste no podrá mantener la presión de película adecuada, lo que provocará un desgaste acelerado de los cojinetes que a su vez aumenta las fugas internas: un ciclo degenerativo que termina con el reemplazo de la bomba o una revisión completa del motor.

Piñón de la bomba de aceite: signos de desgaste y cuándo reemplazarlo

Debido a que la rueda dentada de la bomba de aceite está dentro del motor y no es directamente visible, su condición generalmente se evalúa durante un servicio de la cadena de distribución o un desmontaje del motor. Los siguientes indicadores sugieren que se debe reemplazar la rueda dentada independientemente de su apariencia.

• Perfiles de dientes en forma de gancho, afilados o desgastados asimétricamente cuando se inspeccionan con una lupa; los dientes deben tener un borde anterior uniforme y ligeramente redondeado.
• Azulado visible o decoloración por calor en los dientes de la rueda dentada, lo que indica que la cadena estaba funcionando con lubricación insuficiente o tensión excesiva.
• La oscilación de la rueda dentada superior a 0,1 mm medida con un indicador de cuadrante en el círculo de paso de los dientes indica un orificio desgastado, un chavetero dañado o un asiento inadecuado en el cigüeñal.
• Cualquier motor con un historial documentado de baja presión de aceite, eventos de luces de advertencia de presión de aceite o intervalos prolongados de cambio de aceite; la rueda dentada y la cadena deben tratarse como consumibles en estos casos.
• Kilometraje superior a 120,000 millas en un sistema de bomba de aceite accionado por cadena donde la cadena nunca ha sido reemplazada, incluso si la rueda dentada parece aceptable en una inspección visual.