Lubricantes

Índice: Pag.

1.- Rozamiento y fuerzas de fricción--------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.- Ecuaciones fundamentales---------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1.-Viscosidad-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

2.2.-Ley de Petroff---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

3.- Concepto de Lubricación------------------------------------------------------------------------------------------------- 7

3.1 Estado Estático--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7

3.2 Estado Dinámico------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8

4.- Teoría de la lubricación (ecuaciones fundamentales)------------------------------------------------------------ 11

5.- Características de los lubricantes ------------------------------------------------------------------------------------- 16

6.- Clasificación de los lubricantes y normas industriales------------------------------------------------------------ 17

7.- Tipos de lubricantes------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19

8.- Comportamiento de los lubricantes bajo diferentes condiciones de trabajo------------------------------- 21

9.- Importancia de la lubricación en la industria------------------------------------------------------------------------ 25

10.- Selección de lubricantes (al diseñar una máquina y para mantenimiento).

Criterios de selección de los lubricantes.--------------------------------------------------------------------------------- 29

Bibliografia------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 37

1.-Rozamiento y fuerzas de fricción

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción, a la fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza perpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.

Fricción estática: no se inicia el movimiento si la fuerza tangencial aplicada T hace que el ángulo sea menor a φ0 (no supera a Fr).

Existen 2 tipos de fricción

La fricción seca, que algunas veces es llamada fricción de Coulomb

La fricción de fluidos, se desarrolla entre capas de fluido que se mueven a diferentes velocidades, y es de gran importancia en problemas que involucran el flujo de fluidos a través de tuberías y orificios o cuando se trabaja con cuerpos que están sumergidos en fluidos en movimiento.

Además, la fricción en fluidos también es básica en el análisis del movimiento de mecanismos lubricados.

2.-Ecuaciones fundamentales

Viscosidad: la viscosidad se conoce como la resistencia de un fluido a fluir.

La viscosidad es una propiedad que depende de la presión y temperatura y se define como el cociente resultante de la división de la tensión de cizallamiento (t) por el gradiente de velocidad D.

M= t/D

La viscosidad varía inversamente proporcional con la temperatura, por eso su valor no tiene utilidad si no se relaciona con la temperatura a la que el resultado es reportado. Un aceite delgado es menos resistente a fluir, por eso su viscosidad es baja. Un aceite grueso es más resistente a fluir y por eso tiene una viscosidad más alta.

Ley de Petroff.

El fenómeno del rozamiento fue explicado por primera vez por Petroff. Este análisis da un coeficiente de fricción aceptable y permite introducir parámetros adimensionales de utilidad posterior.

Partiendo de la figura y de la ecuación de la viscosidad se halla el coeficiente de fricción, suponiendo que actúa una carga W pequeña y llamando T al par que hay que realizar para hacer girar el eje:

Por otro lado utilizando el coeficiente de rozamiento f, y una nueva variable, P, carga por unidad de área proyectada (P=W/2.r.l)

}

Esta es la ecuación de Petroff publicada en 1883, en la que aparecen dos parámetros adimensionales (P y r/c). La ley de Newton del rozamiento fluido dice que la fuerza necesaria para mover la placa superior sigue la ley siguiente:

dF=n*ds*dv/dn

Dónde:

dv/dn = es el gradiente de velocidad.

v = velocidad relativa de desplazamiento de las 2 superficies.

n = viscosidad dinámica.

Si buscamos la para el coeficiente de rozamiento fluido de la misma forma que para el rozamiento en seco tenemos:

F=µN=n*s*dv/dn

Con lo que µ valdrá:

µ=n*s*dv/dn

Experimentalmente se comprueba que el valor de µ depende de n*v*s/N

Donde:

V = velocidad.

N = la carga normal.

S = superficie de contacto.

Si N/S = P, presión que actúa sobre la superficie en contacto, obtenemos:

µ=f*(n*v/p)

Esta función tiene el aspecto de la curva siguiente, llamada curva de Stribeck.

Grafica de viscosidad de un aceite a cualquier temperatura.

3.-Concepto de Lubricación.

El término lubricación se refiere al proceso en el que un fluido se introduce entre las superficies en contacto de dos cuerpos con movimiento relativo que rozan unidos por una carga , y este fluido forma una película de separación física entre las superficies de los cuerpos, que reduce la fuerza de deslizamiento y con ello el desgaste mutuo.

Un lubricante tiene por finalidad evitar el contacto entre dos superficies deslizantes de manera que no se produzca el roce directo o continuado entre ambas.

Se aumenta así la vida útil del mecanismo; se mejora su rendimiento, evitando las pérdidas de energía por fricción se disipa mejor el calor generado; y se facilita la limpieza y evacuado de impurezas. La lubricación correcta implica la aplicación del lubricante adecuado en el lugar que corresponda, en los intervalos y en las cantidades correctos.

En las figuras 1 y 2 se muestran esquemas elementales, algo exagerados para facilitar la comprensión, de dos superficies cargadas, separadas por un fluido, en la figura 1 de manera estática, no hay movimiento relativo, y luego en la figura 2 de manera dinámica con movimiento relativo.

Estado estático

Es evidente que en este estado donde no hay movimiento relativo, el concepto de lubricación pierde el sentido, no obstante, sirve como punto de partida para facilitar la explicación del proceso dinámico.

Observe en la figura 1 que la película de fluido se ha representado en láminas. Estas láminas representan las capas elementales de las que está constituido.

La película tiene un espesor h que corresponde a la distancia a la que están separados los cuerpos A y B.

De esta forma, hemos supuesto que la carga P no es suficiente para retirar todo el fluido de entre las superficies de contacto, y este es capaz de mantener cierta distancia entre ellas.

En realidad este estado representado es solo temporal, con el paso del tiempo el fluido irá siendo expulsado de la unión por la fuerza P hasta que el contacto superficial se establezca. La distancia h y su tiempo de duración dependerán principalmente de la viscosidad del fluido, así por ejemplo, nunca consideramos temor especial al caminar en el aire, debido a que su muy baja viscosidad, lo retira casi instantáneamente de entre las suelas de los zapatos y el piso, garantizando rápidamente una buena adherencia.

Sin embargo, si se derrama aceite en el piso, que es muy viscoso, tendremos que caminar muy lentamente para no resbalar y caer, dando tiempo a que la capa de fluido debajo de las suelas, se reduzca lo suficiente como para poder caminar con cierta seguridad. De lo contrario estamos tratando de caminar sobre aceite y no sobre el piso.

Figura 1

Estado dinámico.

En la figura 2 puede verse cómo se comportan las capas elementales del fluido al moverse uno de los cuerpos a la velocidad V.

Se ha supuesto que las capas adyacentes a cada cuerpo están adheridas a ellos, y por tanto, se mueven a sus mismas velocidades.

La naturaleza "fluida" de la película, donde no existe rigidez total de la masa que la constituye, hace que con muy poca resistencia, unas capas elementales puedan deslizarse sobre las otras, trayendo como resultado una elevada facilidad de movimiento; el cuerpo A virtualmente "flota" en el fluido sin contacto con el cuerpo B.

Ahora; teniendo en cuenta lo

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