Piñón de la bomba de aceite del motor: cómo funciona y por qué es importante

¿Es la bomba de aceite parte del motor?

Sí, la bomba de aceite es un componente integral del motor, no un accesorio atornillado ni un elemento reparable en los ciclos de mantenimiento de rutina. En la gran mayoría de los motores de vehículos de pasajeros, la bomba de aceite está alojada dentro del propio bloque del motor, sumergida o colocada inmediatamente encima del cárter de aceite y accionada directamente por el cigüeñal o el árbol de levas. No se puede quitar ni reemplazar sin drenar el aceite, quitar el cárter de aceite y, en muchos motores modernos, un desmontaje importante de la parte delantera del motor.

La integración de la bomba de aceite en el motor varía según la época de diseño y la filosofía del fabricante:

En todas las configuraciones de accionamiento mecánico, la rueda dentada o el engranaje impulsor de la bomba de aceite es la interfaz crítica. Una rueda dentada desgastada, agrietada o mal montada produce el mismo resultado que una bomba defectuosa: falta de aceite. Es por eso que la condición de la rueda dentada, la cadena de transmisión y el tensor de la cadena deben evaluarse como parte de cualquier procedimiento de reemplazo de la bomba de aceite: reemplazar la bomba dejando una rueda dentada desgastada y una cadena estirada corre el riesgo de que se repita inmediatamente la falla original.

¿Cómo funciona la bomba de aceite del motor?

La bomba de aceite funciona como una bomba de desplazamiento positivo: mueve un volumen fijo de aceite por revolución independientemente de la presión del sistema, a diferencia de las bombas centrífugas cuya salida varía con la contrapresión. Esta característica de desplazamiento positivo es lo que permite que la bomba genere presión de aceite contra la resistencia de las galerías de aceite, las holguras de los cojinetes y los componentes del tren de válvulas hidráulicas. Dos diseños de bombas dominan las aplicaciones de motores modernos:

Bomba de aceite tipo engranaje

La bomba de engranajes utiliza dos engranajes engranados que giran en una carcasa de tolerancia estrecha. A medida que los engranajes se desengranan en el lado de entrada, crean un volumen en expansión que extrae aceite del sumidero a través del tubo de recogida. A medida que engranan en el lado de salida, reducen progresivamente el volumen atrapado entre los dientes del engranaje y la pared de la carcasa, expulsando el aceite bajo presión a través del puerto de presión. La bomba de engranajes es la más antigua y mecánicamente más sencilla de los dos diseños dominantes. Sus limitaciones son el ruido (el engrane de engranajes genera pulsos de presión a una frecuencia igual al número de dientes por revolución multiplicado por las RPM de la bomba) y el desplazamiento fijo que produce una presión excesiva a altas velocidades del motor si no se alivia con la válvula de alivio de presión.

Bomba de aceite gerotor (rotor interior-exterior)

La bomba gerotor utiliza un rotor interior con n lóbulos que engranan con un rotor exterior con n 1 lóbulos, ambos girando excéntricamente. El montaje desplazado produce volúmenes alternos de expansión y contracción entre los lóbulos a medida que gira el conjunto. Las bombas gerotor son más silenciosas que las bombas de engranajes, más compactas para un desplazamiento determinado y más tolerantes a la contaminación menor del aceite. Actualmente son el diseño dominante en los motores de los vehículos de pasajeros modernos. El rotor interior es accionado por la rueda dentada de la bomba de aceite; el rotor exterior es impulsado por el rotor interior a través del contacto del lóbulo.

Bomba de aceite de desplazamiento variable

La bomba de aceite de desplazamiento variable, cada vez más estándar en los motores modernos de bajo consumo de combustible, utiliza un anillo de control deslizante cuya excentricidad relativa al rotor se puede ajustar mediante retroalimentación de la presión del aceite o mediante control directo de la ECU a través de una válvula solenoide. Al reducir el desplazamiento de la bomba con cargas bajas del motor (cuando no se requiere presión de aceite total), la bomba consume significativamente menos potencia del cigüeñal. Las pérdidas parásitas medidas de una bomba de desplazamiento fijo que funciona contra una válvula de alivio de presión a velocidades de crucero en carretera son de aproximadamente 3 a 7 kW; una bomba de caudal variable en las mismas condiciones consume menos de 1 kW. La mejora en la economía de combustible es del 2% al 5% en la conducción en el mundo real, suficiente para que los fabricantes absorban el mayor costo de producción del diseño más complejo de la bomba.

La rueda dentada de la bomba de aceite del motor: función, falla y reemplazo

En los sistemas de bombas de aceite accionadas por cadena, que incluyen la mayoría de los motores V8 estadounidenses de los últimos 30 años y una proporción cada vez mayor de aplicaciones modernas de cuatro cilindros y V6, la rueda dentada de la bomba de aceite es un componente mecanizado con precisión que debe mantener la precisión dimensional y la integridad del perfil de los dientes durante la vida útil del motor. Las fuerzas transmitidas a través de la rueda dentada son sustanciales: al ralentí del motor, la demanda de presión de aceite es baja, pero la rueda dentada aún transmite el torque requerido para superar la fricción de la bomba y generar una presión de aceite mínima (generalmente 25 a 40 psi en ralentí). A altas RPM bajo carga, la misma rueda dentada transmite la demanda de torsión máxima contra la presión máxima del sistema.

Cómo se acciona la rueda dentada de la bomba de aceite

En la familia de motores GM LS, una de las plataformas V8 estadounidenses más comunes, la bomba de aceite está montada en la parte delantera del bloque del motor, inmediatamente debajo de la línea central del cigüeñal. Una cadena de rodillos de una sola hilera va desde una rueda dentada en la boca del cigüeñal (a la misma altura que la bomba de aceite) hasta la rueda dentada en el eje de la bomba de aceite. Esta disposición significa que la bomba de aceite gira a la velocidad del cigüeñal, significativamente más rápido que una bomba accionada por levas, lo que permite que un desplazamiento de bomba más pequeño proporcione un flujo de aceite equivalente. La cadena se tensa mediante una guía fija de nailon y una zapata tensora con resorte. El desgaste de la rueda dentada, el estiramiento de la cadena o el colapso del tensor permiten que la cadena salte dientes, interrumpiendo momentáneamente el suministro de aceite en un patrón que produce una presión de aceite fluctuante y un ruido metálico característico al arrancar, una señal clásica de advertencia temprana de una falla inminente en el sistema de lubricación.

Señales de problemas con la rueda dentada de la bomba de aceite y la cadena de transmisión

• Testigo de presión de aceite al ralentí: Si la presión del aceite es adecuada a RPM más altas pero la luz de advertencia se enciende o parpadea en ralentí cálido, la bomba tiene dificultades para mantener la presión a baja velocidad. Esto puede indicar una bomba desgastada, holguras excesivas en los cojinetes que permiten que el aceite se escape demasiado rápido o un recogedor parcialmente obstruido, pero una rueda dentada desgastada y una cadena estirada que produce un deslizamiento intermitente también son una causa. La presión de arranque en frío que se recupera rápidamente, pero la presión de ralentí en caliente que cae, es el patrón específico más consistente con el desgaste de la cadena de transmisión.
• Ruido metálico al arrancar en frío que desaparece en 5 a 15 segundos: el sound of a loose oil pump drive chain is a low-frequency rattle from the front of the engine, distinct from the higher-frequency piston slap and the ticking of a collapsed hydraulic lifter. The rattle clears as oil pressure builds and the chain tensioner pressurises because the tensioner is fed by engine oil pressure — confirming that the chain is slack before pressure builds is diagnostic for this failure mode.
• Desgaste o grietas en los dientes visibles en la inspección: Cuando se retira el cárter de aceite por cualquier motivo (reemplazo de la bomba de aceite, reconstrucción del extremo inferior o investigación de una baja presión de aceite reportada), se deben inspeccionar visualmente la rueda dentada de la bomba y la cadena de transmisión. El estiramiento de la cadena de rodillos se mide tirando de la cadena floja hacia un lado desde su línea central tensada; más de 6 a 8 mm de deflexión lateral en el tramo central indica que la cadena está en el límite de servicio o más allá. Los dientes de la rueda dentada que muestran desgaste en forma de gancho (perfil de aleta de tiburón en lugar de perfil de diente simétrico) confirman que la cadena está desgastada y ha estado funcionando con tensión.
• Piñón de la bomba de aceite flojo o girando en el eje: En algunos modos de falla, falla la conexión entre la rueda dentada y el eje en lugar de la rueda dentada en sí. La rueda dentada suele ser un ajuste a presión o una conexión de chavetero y perno al eje de la bomba. Una rueda dentada que ha girado en el eje de la bomba (identificable por el metal pulido o desgastado en el orificio del eje y en el diámetro interior de la rueda dentada) ha estado entregando presión de aceite cero durante algún período. Este modo de falla está asociado con daños graves por falta de aceite del motor y generalmente indica que el motor requiere una inspección del extremo inferior antes de regresar al servicio.

Descripción general del procedimiento de reemplazo de la rueda dentada de la bomba de aceite

Reemplazar la rueda dentada de la bomba de aceite, ya sea como parte del reemplazo de la bomba o como una acción correctiva independiente, requiere acceso a la parte delantera del motor. En la mayoría de las aplicaciones esto significa:

La mejor práctica al reemplazar la bomba de aceite o la rueda dentada de la bomba de aceite es reemplazar el kit de transmisión completo (bomba, rueda dentada, cadena, tensor y guías) como un juego combinado. El costo incremental de las piezas de un kit completo en comparación con los componentes individuales suele ser de entre 20 y 60 dólares, mientras que el costo de la mano de obra para regresar al trabajo si algún componente individual falla dentro del siguiente intervalo de servicio es de varios cientos de dólares en un entorno de taller.

¿Es el aceite de bomba lo mismo que el aceite de motor?

Sí, "aceite de bomba" y "aceite de motor" se refieren al mismo lubricante. El aceite que fluye a través de la bomba de aceite es el mismo aceite de motor que lubrica los cojinetes, enfría los pistones, protege el árbol de levas y opera el tren de válvulas hidráulicas. No existe un "aceite de bomba" separado en un sistema de lubricación de motor convencional. La confusión surge ocasionalmente de tres fuentes:

• Aceite de cebado utilizado durante el montaje: Cuando se ensambla o reconstruye un motor, o cuando se instala una bomba de aceite nueva, la bomba debe cebarse con aceite de motor limpio antes de arrancar el motor. Este "aceite de cebado" es simplemente el mismo aceite de motor que se utiliza en servicio; el término "cebado" describe el propósito (llenar la cavidad de la bomba para que pueda generar presión inmediatamente en el primer arranque) en lugar de una especificación de aceite diferente.
• Lubricante de montaje aplicado a los componentes internos de la bomba: Algunos procedimientos de ensamblaje del motor requieren que los engranajes de la bomba se recubran con lubricante de ensamblaje (una grasa espesa y pegajosa) antes de la instalación. Este no es "aceite de bomba" y no debe confundirse con el lubricante de funcionamiento. El lubricante de montaje se disuelve en el aceite del motor en el primer arranque y no deja residuos.
• Sistemas hidráulicos que utilizan aceite separado: Las bombas de dirección asistida, las bombas de transmisión automática y los sistemas hidráulicos separados en equipos pesados utilizan sus propios fluidos específicos (líquido de dirección asistida, ATF, aceite hidráulico) que están completamente separados del sistema de lubricación del motor. Estos sistemas tienen sus propias bombas, depósitos y especificaciones de fluidos; la confusión entre estos y la bomba de aceite del motor es comprensible, pero los sistemas son completamente independientes.

Especificaciones de la bomba de aceite y la rueda dentada por familia de motores