Aceites Lubricantes Y Lubricación

ACEITES LUBRICANTES Y LUBRICACION

ROCE

Es un hecho conocido que cualquier tipo de máquina donde existan piezas en movimiento, ya sea un reloj o automóvil, máquina de escribir o un chancador, debe ser lubricado para que pueda funcionar satisfactoriamente. Si esto no se hace, las piezas se ponen duras, se trancan o funden y dejan de funcionar. Esto se debe al roce o fricción.

Toda superficie, por pulida que esté, presenta una serie de asperezas, como montes y valles, que pueden observarse al examinarse con un microscopio.

Si se ponen en contacto dos superficies muy pulidas y se trata de deslizar una sobre otra, se nota inmediatamente una resistencia, la que es proporciona] a la fuerza con que se aprieta una contra la otra. Esta resistencia constituye entonces lo que se llama roce.

Por otro lado, tenemos que al frotar dos superficies se produce calor, como ser al frotarse las manos o dos trozos de madera seca para producir fuego. Además, si se frotan dos superficies se produce desgaste, fenómeno que utilizamos para limar o pulir una pieza.

Resumiendo, los efectos del roce son:

 producción de calor,

 desgaste y

 resistencia que necesita una fuerza para vencerse.

Además, el roce rodante es menor que el deslizante y el roce fluido aún menor.

LUBRICACION

El objeto de la lubricación es reducir el roce introduciendo un medio fluido, o lubricante, entre las superficies para evitar que entren en contacto las asperezas y produzcan los efectos menciona os anteriormente. El lubricante debe adherirse lo suficiente a las superficies para mantenerlas separadas a pesar de la presión que tiende a juntarlas. Además, debe tener suficiente cohesividad o cuerpo para que la película que queda entre las superficies sea lo suficientemente gruesa para evitar que alcancen a toparse las asperezas de las superficies.

COMPORTAMIENTO DEL LUBRICANTE

Si deslizamos una superficie sobre otra con una película de lubricante entre ambas, el lubricante se comporta como si fuera una serie de láminas que deslizan unas sobre otras, algo así como si fuera un mazo de naipes, con la lámina más cercana a cada superficie permaneciendo pegada a ella. En la práctica, al hacer esto, la superficie que se mueve tiende a arrastrar el lubricante, esta se acumula en la parte delantera y obliga de esa forma a que la superficie tome un cierto ángulo con respecto a la superficie fija, en forma análoga a como se levanta la proa de una lancha al avanzar sobre el mar. Se forma entonces lo que se llama la cuña hidrodinámica.

Si hacemos curvas a estas superficies y las transformamos en circunferencias, tenemos el caso de un eje en un descanso. Veamos qué sucede en este caso. Existe siempre un huelgo o tolerancia entre eje y descanso y supongamos que esté lleno de lubricante. Al estar detenido el eje, está apoyado sobre el descanso debido a su peso y la carga que soporta (ver Fig. 3a.). Al comenzar a girar el eje, éste trata de montar en el descanso, como ilustra la Fig. 3b, pero al mismo tiempo arrastra el lubricante y lo obliga a meterse entre ambas superficies, formándose una cuña de lubricante que separa el eje del descanso. Por efecto de esta cuña, una vez que el eje ha alcanzado su velocidad normal, se coloca en la posición de equilibrio ilustrada en Fig. 3c y el eje flota entonces en un cojín de lubricante y no existe contacto entre las superficies metálicas.

VISCOSIDAD

Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir, los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad.

La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.

Flujos de la capa límite

Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo, las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultado global de este movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.

Para hacer que una capa de fluido se mantenga moviéndose a mayor velocidad que otra capa es necesario aplicar una fuerza continua. La viscosidad en poises se define como la magnitud de la fuerza (medida en dinas/cm2 de superficie) necesaria para mantener en situación de equilibrio una diferencia de velocidad de 1 cm/s entre capas separadas por 1 cm. La viscosidad del agua a temperatura ambiente (20ºC) es de 0,0100 poises, en el punto de ebullición (100ºC) disminuye hasta 0,0028 poises.

Efectos del calor

La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura. En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad. Los aceites de silicona, por ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.

FUNCIONES DE UN LUBRICANTE

Podemos decir entonces que las funciones principales de un lubricante son:

1. Mantener una película fluida entre las superficies en movimiento para disminuir el roce y evitar así el desgaste.

2. Impedir la generación de exceso de calor que se produciría si no se disminuyera el roce.

3. Transmitir y disipar la cierta cantidad de calor que inevitablemente se produce, para que el movimiento se efectúe a la temperatura más baja posible.

Estas son las funciones básicas de un lubricante. Más adelante veremos que además debe cumplir con una serie de otras funciones, dependiendo de la aplicación.

TIPOS DE LUBRICANTES

Cualquier tipo de fluido sea aire, agua, aceite o un metal fundido, puede actuar como lubricante. Existen de hecho casos en que se emplean estos fluidos, por ejemplo se emplea aire comprimido para lubricar la ultra centrífuga, agua para ciertos tipos de descansos empleados en trenes de laminaci6n de acero, etc.

Es necesario considerar que el fluido, además de poder lubricar eficientemente, según hemos definido sus funciones en el párrafo anterior, debe satisfacer otros requisitos, como ser:

1. Proteger las superficies en movimiento contra la oxidación y desde luego, no debe atacar el material del cual están hecho los descansos, engranajes, etc. Aquí el lubricante dependerá naturalmente del material con que se han fabricado las piezas.

2. Debe tener un costo razonable y ser de calidad uniforme.

3. Debe encontrarse en abundancia para no crear problemas de suministro.

4. Debe ser apropiado para trabajar en todas las posibles condiciones en que pueda operar la máquina, condiciones que pueden ser extremos de temperaturas, etc., y por períodos prolongados.

5. Los fluidos que reúnen el mayor número de requisitos favorables son los aceites y grasas minerales. Se les encuentra en abundancia, son de bajo costo y se les obtiene en una gama muy amplia de viscosidades.

Debemos recurrir a lubricantes especiales solamente cuando las condiciones de operación no permiten el uso de aceites minerales y su costo es generalmente elevado. Entre ellos tenemos los siguientes:

1. Sólidos. Los más conocidos son grafito y disúlfuro de molibdeno. Se emplean bajo condiciones de alta temperatura, donde se carbonizaría un aceite mineral.

2. Aceites y grasas animales v vegetales. Se emplearon mucho antes de la era del petróleo y son buenos lubricantes con buena capacidad de carga, pero adolecen de varios defectos importantes, como ser: se descomponen o enrancian con mucha facilidad y su calidad no es siempre uniforme.

3. Lubricantes sintéticos. Existe una gama variada de productos empleados hoy, como ser: siliconas, diésteres, ésteres fosforosos, etc., todos ellos con un campo de aplicación muy limitado debido a su alto costo, y uno u otro defecto. Las siliconas, por ejemplo, se emplean donde la temperatura es demasiado elevada y existe peligro de inflamación, pero su capacidad de carga es muy baja y el costo es alto.

Podemos concluir diciendo que el lubricante debe considerarse como sí fuera un elemento más de la máquina y no algo adicional o al margen

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