REVISION DEL ESTADO DEL ARTE DE LA APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LOS LUBRICANTES PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES TRIBOLÓGICAS

REVISION DEL ESTADO DEL ARTE DE LA APLICACIÓN DE NANOPARTÍCULAS EN LOS LUBRICANTES PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES TRIBOLÓGICAS.

El aceite lubricante es un componente fundamental para el funcionamiento de motores de vehículos modernos debido a las diversas funciones que cumple como la reducción de fricción, mejoramiento del sellado, disminuir la corrosión, etc. Debido a ello, en consideración de su importancia, se plantea el mejoramiento de sus propiedades tribológicas a través de la aplicación de nanomateriales. Ante ello, los lubricantes base más utilizados en las experimentaciones son el SAE 5W-30,SAE 10W-40 Y SAE 20W-50, asimismo, los nano aditivos más utilizados son ZnO, MoS2, Gr y AL203.

Los nanolubricantes son la combinación de un fluido base con nanopartículas en un estado de suspensión estable. Para su preparación, a modo de buscar estabilidad y duración de las mezclas se plantea dos métodos para la producción de nano fluidos.

 En primer lugar, se presenta el método de un paso, que como su propio nombre indica parte solo de la aplicación de forma dispersa y simultanea de nanopartículas en el fluido base a través de distintas técnicas como la ablación láser (enfoque de la superficie del material con un rayo láser), la de arco sumergido (sumersión de una varilla de cobre en líquido dieléctrico) y la de disposición de vapor (formación de una capa delgada de fluido base en la pared del recipiente)

En segundo lugar, se encuentra el método de dos pasos, que debido a su bajo costo es el más utilizado. Este método consiste en preparar primero las nanopartículas en polvos secos para luego pasar recién a dispersarlo en el fluido base. Como se puede apreciar en este método tenemos que separar la preparación de nanopartículas con la de nano fluidos. El primero contará de técnicas como la técnica del sol - gel, y la de síntesis de hidrotermal. Así, la preparación de nano fluidos contará con la técnica de ultrasonido, la de agitación magnética, ajustes del PH y la de combinaciones.

Una ves preparado el nano fluido en aplicación de uno de los métodos, se procede a verificar la estabilidad de este. A partir de ello, surgen también técnicas distintas, entre ellas la técnica de el espectrofotómetro, cimentado en la acción de aprovechar el cambio de intensidad de la luz a travesar un fluido. Primero se hace un escaneo para encontrar la absorbancia máxima de las nanopartículas para luego a través de concentraciones diluidas preparar un estándar que se ajuste a la relación lineal terminando con el reposo del nano fluido tratado y midiendo la estabilidad relativa.

Entre otras formas se encuentran, la prueba de potencial Zeta, que estudia los comportamientos electroforéticos para comprobar la calidad de estabilidad de los nano fluidos. La técnica de captura de fotos, primordial para el conocimiento de sedimentación de los nano fluidos, se basa en fotos posteriores a la preparación con la reserva de cantidades de la suspensión. Así también el método de balance de sedimentación, enfocado en sumergir la bandeja de una balanza de sedimentación en el nanofluido fresco, donde el peso de la sedimentación indicará la estabilidad. Por último, también se encuentra el método de las tres omegas, donde se evalúa la estabilidad por medio del crecimiento de la conductividad térmica.

En efecto, es fundamental la aplicación de nanopartículas resaltando que desempeñan una función importante en las zonas de fricción en virtud de su tamaño diminuto. Asimismo, en cuanto a la preparación de mano lubricantes el método de dos pasos es el que más se utiliza, así también como la técnica de dispersión. En relación a ello, considerando el paso y método ya mencionado, Singh tiene el mayor porcentaje de reducción de coeficiente de fricción con un 91,6%.

INTRODUCCIÓN

El concepto de tribología fue introducido en 1966 por el departamento de educación y ciencia del Reino Unido en un reporte conocido como el reporte de Jost. La tribología es el estudio de la ciencia e ingeniería de la interacción de superficies en movimiento relativo incluyendo el estudio y la aplicación de los principios de fricción, lubricación y desgaste.

De acuerdo con el informe planteado por “Efraín Zuluaga, Paula A. Cuervo - : 3 de junio de 2021- Colombia” muestra que.

“En el informe se reportó que se puede reducir en un 38% la emisión de gases contaminantes implementando un uso racional y eficiente de la energía, un área en la que la tribología puede contribuir.” También afirma que en el mundo de la tribología tiene el potencial de ahorrar a corto plazo 21.5EJ de energía, 1460 Mt de CO2 ahorrando así una cantidad de 455000 millones de euros, pero a un largo plazo la cantidad de energía ahorrada seria mayor a 45 EJ de energía, 3140 Mt ahorrando así 973000 millones en el mundo de la tribología.

Se han realizado extensos estudios sobre modificaciones de la superficie para lograr un rendimiento tribológico beneficioso, y se ha identificado el texturizado de la superficie como uno de estos métodos, el cual ha atraído mucha atención recientemente.

Que superficies con una textura definida dando a entender que Los métodos de texturización de superficies se pueden clasificar en 5 grupos: micro mecanizado de energía térmica, texturizado electroquímico, conformación plástica, micro/nano acabado y micro mecanizado mecánico. En lo que se refiere a este último, el mecanizado con chorro de agua abrasivo, micro rectificado y micro granallado abrasivo son formas típicas de crear superficies texturizadas por remoción de material. En los métodos por remoción de material es común encontrar procesos industriales de mecanizado tradicional como torneado, fresado o rectificado para obtener acabados superficiales.

El cual tiene como ventaja que permite un mejor control en la trayectoria de las herramientas y en la calidad de la forma de la textura diseñada.

Dada a la información de la “Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, Departamento de Materiales y Minerales, Grupo de Tribología y Superficies, Medellín, Colombia (2021)”

Que no obstante, lo anterior no es frecuente encontrar estudios en la literatura especializada al respecto del análisis de la eficiencia energética en procesos de micro mecanizado y, por lo tanto, de texturizado, que son importantes en el área de tribología para la reducción de la fricción, el desgaste y el consumo de energía en procesos industriales. Es necesario realizar un análisis del desempeño energético del centro de mecanizado y del proceso en general, incluyendo la duración de las herramientas para hallar un proceso de texturizado de superficies barato y efectivo. En este trabajo se definió un conjunto de cinco texturas que siguen un patrón determinístico, las cuales fueron fabricadas por un proceso de mecanizado controlado por CNC y se evaluó el consumo energético de acuerdo con el área a texturizar.

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