LUBRICACIÓN

Importancia de la lubricación

En equipos/maquinaria industrial, la superficie de las piezas mecánicas está en contacto físico con las piezas vecinas para establecer un movimiento relativo entre ellas. Durante el funcionamiento de los dispositivos, estas superficies de contacto están sujetas a fricción, que depende de la superficie del material, de las propiedades del material, etc. y no es deseable. Se produce un daño progresivo y, por tanto, una pérdida de material, lo que se denomina desgaste. La fricción y el desgaste también generan calor y son responsables de la eficiencia general del sistema. Todos ellos contribuyen a importantes costes económicos debido a fallos de los equipos, costes de sustitución y tiempos de inactividad.
Para reducir la pérdida de potencia y también el desgaste de las piezas móviles, se introduce una sustancia extraña llamada lubricante entre las superficies de fricción. El lubricante mantiene separadas las superficies de contacto.

Objetivos de la lubricación

El objetivo principal de la lubricación es reducir el desgaste y el calor entre las superficies en contacto durante el movimiento relativo. El uso de lubricación podría reducir el coeficiente de fricción (que depende del área de contacto y de la cantidad de carga que actúa) y por tanto el calentamiento y desgaste de las superficies. La lubricación también ayuda
(i) Reducir la oxidación y la formación de herrumbre.
(ii) proporcionar aislamiento en aplicaciones de transformadores
(iii) transmisión de energía mecánica en sistemas hidroeléctricos
(iv) sellar contra el polvo, la suciedad y el agua.

Propósitos de la lubricación o funciones de la lubricación.

La selección del lubricante correcto, la cantidad correcta de lubricante y la aplicación correcta del lubricante son fundamentales para el desempeño exitoso de todas las superficies de fricción en la maquinaria porque los lubricantes cumplen tres propósitos.

(i) Reduce la fricción entre las partes móviles separándolas.
(ii) Reduce el desgaste de las piezas móviles.
(iii) Minimiza la pérdida de potencia debido a la fricción.
(iv) Proporciona el efecto de enfriamiento: durante la circulación, transporta el calor de las partes móviles calientes y lo libera al medio ambiente.
(v) Proporciona un efecto amortiguador.
(vi) Asegura el efecto de limpieza.
(vii) Proporciona un efecto sellador. Ayuda a garantizar que los anillos del pistón impidan eficazmente el escape de gases a alta presión en el cilindro.
(viii) Reduce el ruido.

Lubricantes

Cualquier material utilizado para reducir la fricción entre superficies de desgaste con un alto coeficiente de fricción mediante la formación de una película de baja viscosidad (resistencia al corte) se denomina lubricante. Los lubricantes vienen en forma líquida, sólida y gaseosa. Los lubricantes sólidos (jabón, mica, disulfuro de molibdeno, etc.) se utilizan para aplicaciones industriales cuando los aceites o grasas no son adecuados. El grafito se utiliza cuando la carga en los puntos de contacto es alta.

Métodos de lubricación

Los diferentes métodos de lubricación comúnmente utilizados para aplicaciones industriales son los siguientes.

a) Lubricación hidrostática
b) Lubricación hidrodinámica o de película líquida
c) lubricación límite
d) Lubricación elastohidrodinámica (EHD)
e) Lubricación a alta presión (EP).

1. Lubricación hidrostática:

En los sistemas de lubricación hidrostática, se crea una fina película de lubricante entre las superficies de contacto, como muñones y cojinetes, suministrando lubricante bajo presión desde una fuente externa, similar a una bomba.

2. Lubricación hidrodinámica o de película líquida:

Para máquinas muy cargadas, que son cojinetes de empuje y cojinetes lisos horizontales, además de la viscosidad del fluido, también se requiere una presión de fluido más alta para soportar la carga hasta que se forme la película. Si la presión se genera externamente, se denomina lubricación hidrostática; si se genera internamente, es decir, dentro del rodamiento mediante acción dinámica, se denomina lubricación hidrodinámica. En la lubricación hidrodinámica, una cuña de fluido se forma mediante el movimiento superficial relativo de muñones o rotores de empuje sobre sus superficies de apoyo.

En la lubricación hidrodinámica, las superficies de desgaste están completamente separadas por una película de aceite. Este tipo de lubricación es similar a la velocidad motorizada de un barco que se desplaza sobre el agua. Cuando el barco no se mueve o comienza a moverse, experimenta resistencia debido a la viscosidad del agua. Hace que el borde delantero del barco se eleve ligeramente, dejando una pequeña cantidad de agua entre el espacio debido a la elevación y la superficie de agua de soporte. A medida que aumenta la velocidad del barco, la película de agua en forma de cuña aumenta hasta alcanzar una velocidad constante. A velocidad constante, la cantidad de agua que entra por el borde de ataque es igual a la cantidad de agua que sale por el borde de salida. Para que la embarcación se mantenga por encima de la superficie de apoyo, debe haber una presión hacia arriba igual a la carga. El mismo principio se puede aplicar a la superficie deslizante.

El funcionamiento de un cojinete de empuje es un ejemplo de lubricación hidrodinámica. Los conjuntos de cojinetes de empuje utilizados en la industria de la energía hidroeléctrica también se denominan cojinetes basculantes. Las almohadillas de estos cojinetes están diseñadas para levantarse e inclinarse para proporcionar suficiente superficie para levantar la carga del generador. A medida que el corredor de empuje se mueve sobre la zapata de empuje, el fluido que se adhiere al corredor pasa entre el corredor y la zapata, formando una cuña de aceite. Cuando aumenta la velocidad del rotor de empuje, aumenta la presión de la cuña de aceite y el rotor se levanta por completo, se produce la lubricación con película líquida. Cuando la carga es alta, las bombas de presión crean una película de aceite inicial.

El funcionamiento de un cojinete liso o liso también es un ejemplo de lubricación hidrodinámica. Cuando el muñón descansa, su peso comprime la película de aceite de modo que el muñón descansa directamente sobre la superficie del cojinete. Durante la operación, el muñón tiende a enrollarse hacia arriba en el costado del rodamiento. Como resultado, el líquido adherido al muñón del rodamiento es aspirado hacia el área de contacto y, a medida que aumenta la velocidad, se forma una cuña de aceite, como se muestra en la figura. La presión de la cuña de aceite aumenta hasta que el pasador se eleva verticalmente, pero la presión de la cuña de aceite también lo empuja hacia los lados.

3. Lubricación límite:

Si no se desarrolla una película líquida completa entre las superficies de fricción, se puede reducir el espesor de la película de modo que se produzca contacto seco en puntos altos o irregularidades de las superficies de contacto. Esta condición es característica de la lubricación límite. Esta situación surge cuando falta uno de los factores que constituyen el espesor total de la película. Los ejemplos más comunes de este tipo ocurren al arrancar y detener rodamientos en dispositivos, como por ejemplo: B. Pistones de compresores alternativos, compuertas de turbina, contacto de dientes en engranajes, etc.

4. Lubricación a alta presión:

Los agentes antidesgaste (químicos) que normalmente se utilizan en la lubricación de la interfaz ya no son efectivos por encima de una temperatura determinada (250 °C). En aplicaciones de alta carga, la temperatura del aceite aumenta más allá de la protección contra el desgaste. En este caso se utilizan lubricantes que contienen aditivos que protegen contra presiones extremas, los llamados lubricantes EP. La lubricación EP se puede lograr mediante compuestos químicos de boro, fósforo, azufre, cloruro o una combinación de ellos. Estos se activan con altas temperaturas como resultado de una presión extrema. A estas temperaturas, las moléculas de EP se vuelven reactivas y liberan derivados de cloruro de fósforo o azufre. Estos derivados forman una capa protectora sólida que rellena los desniveles de las superficies expuestas.

5. Lubricación elastohidrodinámica (EHD):

El principio de lubricación se aplica a elementos rodantes como, por ejemplo, rodamientos de bolas o de rodillos, la denominada lubricación elastohidrodinámica (EHD). La formación de la película lubricante entre las superficies de contacto de los cojinetes se denomina mecanismo de lubricación elastohidrodinámico (EHD). Las dos consideraciones más importantes en la lubricación EHD son la deformación elástica de los cuerpos de contacto bajo carga y los efectos hidrodinámicos que obligan al lubricante a separar las superficies de contacto a medida que la presión de la carga las deforma. El contacto entre el extremo grande del rodillo y la nervadura del anillo interior se denomina contacto elastohidrodinámico o contacto hidrodinámico (ya que las deformaciones elásticas son insignificantes). Como
Las cargas entre nervaduras y rodillos son mucho menores que las cargas entre rodillos y pistas de rodadura; la película en el contacto del extremo entre nervaduras y rodillos suele ser dos veces más gruesa que en el contacto entre rodillos y pistas de rodadura.

Sin embargo, en condiciones severas como altas velocidades, viscosidad, carga o lubricación inadecuada, aún pueden ocurrir rayaduras y sudoración. En estas condiciones, se debe utilizar un lubricante con aditivos EP (Extrema Presión) para evitar daños en los rodamientos. Aunque el principio de lubricación de los objetos rodantes difiere del de los objetos deslizantes, el principio de lubricación hidrodinámica es aplicable hasta ciertos límites. En el borde delantero inferior del rodamiento se encuentra una cuña de aceite similar a la lubricación hidrodinámica. La acumulación de aceite en el elemento deslizante y en la superficie de contacto aumenta la presión y crea una película de aceite entre dos superficies. Dado que el área de contacto de un rodamiento de rodillos o de bolas es extremadamente pequeña, la fuerza por unidad de área es extremadamente alta. Bajo esta presión parece como si el aceite pudiera salir exprimido entre las superficies.

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