teoria de lubricacion

CURSO

TEORIA DE LA LUBRICACION Henry J. Espinoza Bejarano

CTYM Centro de Termofluidodinámica y Mantenimiento Universidad de Oriente

Dr. Henry Espinoza

OBJETIVOS DE LA LUBRICACION 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Cont Contro rola larr la fric fricci ción ón.. Con ontr trol olar ar el de desg sgaaste ste Cont Contro rola larr la temp temper erat atur ura. a. Cont Contro rola larr la co corr rros osió ión. n. Aisl Aislar ar eléc eléctr tric icam amen ente te y térmicamente. Trans ransmi miti tirr pote potenc ncia ia.. Amo morrtigu tiguar ar cho hoqu quees. Remo Remove verr co cont ntam amin inan ante tes. s. Sellar 

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TIPOS DE LUBRICANTES Un lubricante es cualquier sustancia que reduce la fricción y el desgaste y permite funcionamiento suave y larga vida a los elementos de máquinas Lubricantes son líquidos: el aceite mineral, esteres sintéticos, silicones líquidos y agua Lubricantes sólidos para uso en cojinetes secos: Politetrafluoretileno o PTFE, también conocido como teflón Lubricantes pastosos: grasas para uso en rodamientos Lubricantes gaseosos: aire para uso en cojinetes de gas Dr. Henry Espinoza

LUBRICANTES FLUIDOS Aceites minerales

Lo aceites base minerales son los que provienen directamente de la destilación del petróleo y su posterior refinación.

Aceites sintéticos

Los aceites bases sintéticos se obtienen por  síntesis química asociando diferentes moléculas de origen mineral, vegetal o animal.

Semi - sinteticos

Son una combinación de los dos anteriores ( minerales y sintéticos ) logrando un lubricante de altas prestaciones a menor precio.

Aceites animales y vegetales

De origen animal o vegetal Utilizados donde puede producir contacto con el producto Rápido deterioro

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LUBRICANTES MINERALES Las bases se obtienen en el refinado según determinados cortes, en los que se separan fracciones de hidrocarburos diferentes por su tamaño de la cadena molecular. Aún teniendo propiedades idénticas, aparecen algunas diferencias. Según las fracciones sean más pesadas (grupos de hidrocarburos de cadenas más largas), aumenta la viscosidad y los residuos carbonosos, sube el punto de fluxión y disminuye la volatilidad.

La elección entre los tipos de bases minerales y sus correspondiente fracciones tiene en cuenta la aplicación que determina las propiedades relevantes.

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LUBRICANTES SINTETICOS Las bases sintéticas utilizadas en la formulación de lubricantes son diversas. Las "poli-alfa-olefinas" (PAO), producidas en la industria petroquímica Los ésteres (obtenidos en la petroquímica o a partir de aceites vegetales). Las propiedades de los lubricantes, mejoradas por la incorporación de bases sintéticas en vez de las bases minerales, tienen que ver sobre todo con: Índices de Viscosidad más elevados Puntos de fluidez más bajos Mayor resistencia a la oxidación y menor volatilidad. Si se persigue un lubricante biodegradable, se recurre a la incorporación de ésteres. Para lubricantes no inflamables se utilizan fosfato-ésteres. Dr. Henry Espinoza

GRASAS Fluido lubricantes

+

Espesante

=

Grasa

Fluido lubricante : Participa como lubricante

Espesante : Mantiene el lubricante en su lugar  Bloquea la entrada de contaminante

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LUBRICANTES SOLIDOS Se agregan a los aceites y grasas para mejorar sus propiedades en condiciones de lubricación de película delgada y límite. Grafito Disulfuro de molibdeno Teflon o Politetrafluoroetileno (PETE)

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VISCOSIDAD La viscosidad es aquella propiedad de un fluido por virtud de la cual ofrece resistencia al corte La ley de viscosidad de Newton, afirma que dada una rapidez de deformación angular en el fluido, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad. La viscosidad de un líquido puede definirse como su resistencia a fluir y como una medida del rozamiento entre sus moléculas

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VISCOSIDAD F U E R Z A (F )

VELOCIDAD

S U P E R F I C IE M O V I L ( S)

V v h y

SUPERFICIE FIJA

η  * S  * V      F  =     h   v/h el gradiente de velocidad, que viene definido como la relación entre la velocidad “v” de una capa medida a partir de la superficie fija. Dr. Henry Espinoza

CLASIFICACIONES DE LOS LUBRICANTES 1. Según la viscosidad Grado ISO (International Standard Organization) Grado ASTM – ASLE (American Society for testing an materiales - American Society of Lubrication engineers) Clasificacion en Des-uso Numero SAE (Society of Automotive Engineering Numero AGMA (American Gear Manufacture Asociation)

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CLASIFICACIONES DE LOS LUBRICANTES 1. Según el comportamiento Clasificación API Clasificación y pruebas del ejercito de los Estados Unidos)

Otros

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CLASIFICACION ISO Clasificación para lubricantes industriales a nivel mundial Establece 18 grados de viscosidad ( 2 – 1500 centistokes a 40 ºC) El grado se designa con un numero entero y se permite ± 10% No contempla caracteristicas de calidad

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CLASIFICACION ISO

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CLASIFICACION SAE Clasificación por viscosidad W : Maxima viscosidad a baja temperatura El grado: Minima viscosidad a 100 ºC

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CLASIFICACION SAE

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PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES

INDICE DE VISCOSIDAD iv

 L −  X   =    100   L −  H  

IV=0

L : Viscosidad de aceite de referencia de bajo índice de viscosidad

IV=100

H : Viscosidad de aceite de referencia de alto índice de viscosidad X : Viscosidad de aceite de prueba

LXH 100 ºF

120 ºF

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TIPOS DE LUBRICACION 1. Condición de lubricación hidrodinámica. 2. Condición de lubricación elasto-hidrodinámica 3. Lubricación limite 4. Lubricación parcial o de película delgada 5. Fricción seca

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REGIMENES DE LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA La lubricación hidrodinámica ocurre generalmente entre superficie geométricamente “conformes”. Se genera una presión positiva, como es el caso de cojinetes radiales y de empuje, debido a que las superficies convergen y el movimiento relativo y la viscosidad del fluido separa las superficies La existencia de esta presión positiva es la que soporta la carga aplicada evitando el contacto

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REGIMENES DE LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA La magnitud de la presión generada es generalmente inferior a 5 MPa, por lo que no es suficiente como para generar  deformación elástica significativa en las superficies. El espesor mínimo de la película de lubricante en un cojinete hidrodinámico es función de la carga normal aplicada (W), la velocidad de rotación (u), la viscosidad (µ) y la geometría El mínimo espesor normalmente excede 1 µm

  µ   hminα    W  

1

2

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Lubricacion hidrodinamica y elastohidrodinámica dura El exponente de la carga normal aplicada es cerca de siete veces mayor en la lubricación hidrodinámica que en la elastohidrodinámica. Esto implica que el espesor es ligeramente afectado por la carga en la lubricación elasto-hidrodinámica dura, pero afecta significativamente la lubricación hidrodinámica. El exponente de la velocidad media es ligeramente mayor en lubricación elasto-hidrodinámica que en la hidrodinámica

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REGIMENES DE LUBRICACIÓN NO HIDRO-DINÁMICA.

LUBRICACIÓN LÍMITE En la lubricación límite hay contacto entre las dos superficies, por lo que el efecto de la película de lubricante es despreciable ya que se producen considerables contactos entre las asperezas de dichas superficies El mecanismo de lubricación esta gobernado por las propiedades físicas y químicas de la capa superficial de dimensión molecular  Las propiedades del fluido lubricante son de menor importancia y el coeficiente de fricción es prácticamente independiente de la viscosidad del lubricante. La capa superficial de lubricación varia en espesor entre 1 a 10 nm, dependiendo del tamaño molecular  Dr. Henry Espinoza

REGIMENES DE LUBRICACIÓN NO HIDRO-DINÁMICA.

LUBRICACIÓN PARCIAL O DE PELICULA DELGADA Si la presión en la lubricación elasto-hidrodinámica de elementos de máquinas es demasiado grande o la velocidad es muy baja, la película lubricante puede ser penetrada y producirse algo de contacto entre las asperezas

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