FUNDAMENTOS SOBRE LUBRICACIÓN

INGENIERIA EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

TRIBOLOGÍA

FUNDAMENTOS SOBRE LUBRICACIÓN

PRESENTA:

Fernando Espinoza Escobedo

DOCENTE

Ing. Álvaro Valles Chávez

Septiembre-Diciembre del 2013

La lubricación se define como la interposición entre dos superficies que se encuentran en movimiento relativo la una con respecto a la otra de una sustancia cualquiera conocida con el nombre de lubricante. Un buen lubricante debe disminuir al máximo el desgaste de las superficies lubricadas, el calor generado por fricción, el consumo de energía, el ruido, y el impacto negativo sobre el ambiente cuando finalmente se deseche, como resultado de su proceso de oxidación normal. Sin el empleo del lubricante adecuado, las superficies metálicas de los mecanismos lubricados se soldarían, dejando inservible la máquina y convirtiéndola en chatarra en unos cuantos minutos.

PELICULA LUBRICANTE.

La película lubricante permite separar las rugosidades de dos superficies que se encuentran en movimiento relativo evitando que entren en contacto directo metal-metal. La película lubricante puede ser sólida en el momento de la puesta en marcha de un mecanismo ó constituida por la unión de capas laminares cuyo número es alto si la lubricación es fluida y bajo si es EHL. El espesor de la película lubricante define el tipo de lubricación y aumenta con la viscosidad del aceite y con la velocidad de operación del mecanismo.

TIPOS DE LUBRICACIÓN.

Lubricación sólida o límite. Una de las condiciones más críticas en la operación de un mecanismo es en el momento en que se pone en marcha ya sea por primera vez (aún más crítica) ó después de que ha permanecido detenido durante un período de tiempo determinado. Cuando la velocidad nominal de operación de un mecanismo (engranajes, rodamientos, cojinetes lisos, cadenas, etc), disminuye, las rugosidades de las dos superficies se acercan y un gran número de ellas interactúan hasta que finalmente, cuando la velocidad es igual a cero, se entrelazan de manera semejante a cómo quedan los dientes de dos serruchos cuando se superponen. Es fácil imaginar lo que sucedería si en la realidad se tomasen dos serruchos y se colocaran de tal forma que todos sus dientes quedaran entrelazados y luego se le aplicara a uno de ellos una fuerza lo suficientemente alta como para ponerlo en movimiento. Como es obvio lo más probable es que un buen número de dichos dientes se fracturarían quedando inservibles los dos serruchos. Pues bien, en los mecanismos de las máquinas puede suceder lo mismo cuando se lubrican de una manera inadecuada, se utiliza un lubricante incorrecto ó éste se sigue utilizando, cuando ya se haya oxidado.

La eficiencia de un buen lubricante para evitar el desgaste adhesivo en condiciones de película límite depende de la velocidad de reacción de sus compuestos de untuosidad ó de sus aditivos anti desgaste con las superficies metálicas, del espesor de la película sólida ó límite y del coeficiente de fricción de dicha película sólida. El valor del coeficiente de fricción sólida del lubricante juega un papel muy importante en la reducción del desgaste adhesivo ya que entre más bajo sea su valor, la rata de desgaste de la película sólida será menor y por lo tanto también el número de contactos metal-metal dentro de un período de tiempo determinado.

Lubricación fluida. A medida que el mecanismo va incrementado su velocidad, las crestas de las dos superficies chocan menos y se van separando lentamente debido al bombeo de aceite originado por el movimiento de dichas superficies; antes que el mecanismo alcance su velocidad nominal de operación se presenta una condición intermedia entre lubricación sólida y fluida conocida como lubricación mixta; en este caso solo una parte de la carga es soportada por la acción hidrodinámica y la otra, por la película sólida que recubre las rugosidades que aún interactúan. Una selección incorrecta de la viscosidad del aceite al igual que una disminución de ésta en operación puede dar lugar a que el mecanismo quede funcionando bajo condiciones de lubricación mixta.

En lubricación fluida las rugosidades de las dos superficies quedan completamente cubiertas por una capa del lubricante y las demás se deslizan entre sí presentándose entre ellas fricción fluida; la intensidad de esta fricción depende del valor del coeficiente de fricción del lubricante utilizado y del espesor de la película lubricante.

La lubricación fluida debe tener características de flujo laminar para garantizar que la capa limite que se encuentra adherida a las dos superficies metálicas no se desprenda (velocidad cero) evitando que el desgaste erosivo que se presenta durante la explotación normal del mecanismo sea superior a su valor normal; este tipo de flujo se caracteriza por tener un Número Reynolds menor o igual a 2000.

El Número Reynolds (Re) que define el tipo de flujo se puede calcular de la siguiente ecuación:

Re = v d /ν Ecuación No1

Donde:

Re: Número Reynolds, adimensional.

v : Velocidad lineal del mecanismo.

d: Diámetro de la tubería, en este caso es igual al espesor de la película lubricante (ho).

ν: Viscosidad cinemática del aceite a la temperatura de operación del mecanismo.

Se puede observar de la Ecuación No1 que el parámetro que más influye en las condiciones de flujo de la película lubricante es la viscosidad del aceite, la cual disminuye a medida que la temperatura de operación aumenta (esta temperatura está influenciada por la temperatura ambiente y por el incremento de temperatura debido a la fricción fluida en la película lubricante), este último parámetro es constante mientras que la temperatura ambiente es variable) dando lugar a que si la viscosidad disminuye significativamente con el aumento en la temperatura de operación (aceite con un bajo índice de viscosidad) las condiciones de flujo de la película lubricante pueden pasar de laminar a turbulento y por lo tanto propiciar un incremento en el desgaste erosivo de las superficies metálicas del elemento lubricado. Los otros parámetros de la ecuación de Reynolds como la velocidad (v) de régimen del mecanismo por ser constante no tiene ninguna incidencia mientras que el espesor de la película lubricante (ho) al variar ligeramente con los cambios en la temperatura de operación puede incidir en la misma proporción en el tipo de flujo, pero en un porcentaje muy bajo con respecto a la que tiene la viscosidad.

La influencia de la velocidad del mecanismo y de la viscosidad del aceite en el establecimiento de la lubricación fluida.

Los factores que inciden en el establecimiento

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