Lubricacion
Lubricacion
Lubricacion
1.- INTRODUCCIÓN
4.1.- VISCOSIDAD
4.1.1.- Viscosidad dinámica
4.1.2.- Viscosidad cinemática
4.2.- RELACIÓN DE LA VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA
4.3.- VISCOSIDADES SAE
4.4.- INDICE DE VISCOSIDAD
4.5.- ACEITES MULTIGRADO
4.6.- VARIACIÓN DE LA VISCOSIDAD CON LA PRESIÓN
4.7.- UNTUOSIDAD
4.8.- DENSIDAD
4.9.- CALOR ESPECÍFICO
4.10.- OTRAS PROPIEDADES
6.- GRASAS
6.1.- PROPIEDADES DE LAS GRASAS
6.2.- TIPOS DE GRASAS
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1.- INTRODUCCION
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- La lubricación denominada de “película gruesa”, comienza con la revolución
industrial y fue Petroff, a finales del siglo XIX, el primero en desarrollar un
modelo.
- En 1885 Towers y, posteriormente, su discípulo Reynolds proponen una
modelización matemática sobre la teoría de lubricación hidrodinámica,
obteniendo la “ecuación diferencial de Reynolds”.
Consideremos una capa de lubricante entre dos placas, una fija y otra móvil con
velocidad V, tal como la representada en la figura. Las partículas de fluido que están en
contacto con la capa superior (C), se moverán con esa velocidad V y las que están en
contacto con la placa fija inferior (B) tendrán velocidad nula.
La LEY DE NEWTON del rozamiento fluido dice que la fuerza necesaria para
mover la placa superior sigue la ley siguiente:
dv
dF = η . dS .
dn
donde:
dv/dn es el gradiente de velocidad
v = Velocidad relativa de desplazamiento de las dos superficies.
η = VISCOSIDAD DINÁMICA
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- Aumenta con la superficie.
- No depende del estado o naturaleza de las superficies.
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La zona BC se denomina de lubricación estable porque si por cualquier motivo
se produce un aumento de la temperatura del lubricante, ello provoca una disminución
de la viscosidad con lo que µ y el rozamiento disminuyen. Entonces la temperatura
vuelve a bajar equilibrando la subida inicial. En esta zona BC tendremos rozamiento
fluido.
En la zona AB, la lubricación será inestable porque si aumenta la temperatura, la
viscosidad disminuye y µ aumenta con lo que aumenta el rozamiento, la generación de
calor y la temperatura con lo que el proceso se hace inestable.
- Engrase perfecto
- Engrase imperfecto
- Engrase seco
Si, por el contrario, en las superficies existen zonas en que se efectúa el contacto
sólido y en otras el fluido, se dirá que el engrase es de tipo imperfecto.
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ENGRASE PERFECTO
ENGRASE
IMPERFECTO
ROZAMIENTO
SECO
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3.- REGÍMENES DE LUBRICACIÓN
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- Velocidad en el movimiento relativo entre los elementos, cojinete y
gorrón.
- Huelgo radial entre los dos elementos.
- Carga radial del eje.
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3.4.- LUBRICACION MIXTA Y LÍMITE
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4.- PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES
4.1.- VISCOSIDAD
4.1.2.-Viscosidad cinemática
- Viscosímetros ENGLER
- Viscosímetros SAYBOLT
- Viscosímetros REDWOOD
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En el viscosímetro de tipo Engler, se mide el tiempo que tardan 200 cm3 de
aceite en caer a través de un orificio calibrado y se divide por el tiempo que tardan en
caer por el mismo orificio 200 cm3 de agua a una determinada temperatura. La unidad
resultante son los grados Engler (ºE).
En el viscosímetro Saybolt, se mide lo que tardan en caer 60 cm3 de aceite a una
temperatura de 100 grados centígrados y ese tiempo, en segundos, constituye los
“segundos Saybolt Universales (SSU) ”
El segundo Redwood es el tiempo de derrame de 50 cc de aceite en un
viscosímetro Redwood.
La unidad más habitual de la viscosidad cinemática es:
STOKE = cm2 / segundo
dado que el stoke es una unidad muy grande, se suelen utilizar divisores, tales como el
centistoke cSt.
Existen tablas de conversión de unidades de viscosidad cinemática entre los
diferentes sistemas.
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En la figura se puede comprobar que esta formulación permite determinar la
viscosidad de un aceite a cualquier temperatura, con sólo conocer la misma a dos
temperaturas, ya que la relación es lineal.
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Puesto que la viscosidad cinemática depende de la temperatura, se acompaña
cada medida de viscosidad con el valor de la temperatura a la que se ha medido. Cuando
se expresa en ºC se acompaña la cifra en subíndices y si son ºF en superíndices después
del valor de la viscosidad cinemática.
La viscosidad cinemática máxima recomendable en un aceite normal para motor
se estima en 12’9 cSt99 y la mínima en 9’6 cSt99. A este intervalo en concreto de
viscosidades, se le adjudicó la numeración SAE 30 como viscosidad recomendable para
climas normales.
Un aceite más fluido, apropiado para temperaturas ambientales más frías, tiene
unos intervalos recomendables de viscosidad cinemática que varían entre 5’7 cSt99 y
9’6 cSt99. A este intervalo de viscosidades le adjudicó la SAE el número 20.
El aceite SAE 40 es, de forma análoga, un aceite apropiado para climas
calurosos y su viscosidad está comprendida entre 12’9 cSt99 y 16’8 cSt99.
Son todas ellas viscosidades medidas a 99 grados centígrados, que es la
temperatura normalizada para la medición de la viscosidad de los aceites corrientes.
Existe, no obstante, otra temperatura normalizada de medición para viscosidades
SAE. Esta es la temperatura de -18 grados centígrados (equivalente a cero grados en la
escala Fahrenheit). Cuando la medición se realiza a esta temperatura, el número SAE de
viscosidad se escribe seguido de la letra “W” (winter).
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4.4.- INDICE DE VISCOSIDAD
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expresión válida hasta 2000 bar aproximadamente, en donde:
4.7.- UNTUOSIDAD
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4.8.- DENSIDAD
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Los dos tipos de lubricantes más usuales e importantes son los aceites y las
grasas.
El esquema de configuración de un aceite es el siguiente:
ADITIVOS De la untuosidad
MEJORADORES Depresores del punto de congelación
Del Indice de Viscosidad
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Entre los aditivos inhibidores podemos citar los detergentes y dispersantes,
antioxidantes y anticorrosivos que retardan la degradación del propio aceite con el uso.
La composición anterior permite comprender que existen multitud de aceites
diferentes dependiendo del tipo de aditivos y del tipo de la base.
Atendiendo al comportamiento de los aceites frente a la temperatura, éstos se
pueden clasificar en:
- Monogrado
- Multigrado
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6.- GRASAS
VENTAJAS:
El empleo de las mismas viene obligado siempre que el mecanismo a lubricar
ofrezca dificultades importantes en cuanto a la posibilidad de retener consigo el aceite
(rodamientos, etc.). La mayor adherencia y consistencia de las grasas, las hace
indispensables en tales casos.
De igual modo son muy recomendables en ambientes de trabajo muy nocivos
(polvo, humedad, etc.).
También cuando sea difícil el acceso al punto a lubricar y sea conveniente dilatar
al máximo los periodos de mantenimiento.
INCONVENIENTES:
Como inconveniente principal de las grasas se puede citar su (por lo general)
extraordinaria sensibilidad al exceso de calor. Salvo grasas muy especiales, las
corrientes no suelen soportar adecuadamente las temperaturas elevadas.
Además la acción refrigerante del lubricante se pierde por completo si se utilizan
grasas.
Todavía en la actualidad no se ha conseguido eliminar la necesidad del engrase
periódico sobre todo en las máquinas pesadas.
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6.1.- PROPIEDADES DE LAS GRASAS
Dentro de las propiedades que define o clasifican a las grasas destacan las siguientes:
PUNTO DE FUSIÓN
Es la temperatura a la cual comienza a formarse un menisco convexo en la punta de un
tubo perteneciente a un recipiente normalizado diseñado expresamente para la
realización de este ensayo.
PUNTO DE GOTA
Es una propiedad de las grasas directamente relacionada con la temperatura. Refleja el
momento en que la grasa se licúa al calentarla. A esta temperatura, se desprende y cae la
primera gota del ensayo anterior.
CONSISTENCIA
Así como la viscosidad es una característica de la fluidez de los aceites, la consistencia
es una característica de plasticidad, que indica el grado de deformación que es capaz de
resistir una grasa bajo la aplicación de una fuerza. La consistencia también recibe los
nombres de “grado de dureza” o de “resistencia a la penetración”. Depende de la
temperatura a la que se encuentre, así como del grado de “trabajo” anterior, entendiendo
por tal el grado de movimiento a que ha sido sometida. Esta propiedad se mide mediante
un cono estandarizado de unos 6 centímetros de diámetro y de unos 150 gramos de peso
que se deja caer en el seno de la grasa y da lugar al “grado de penetración ASTM”. Esta
medida se toma 5 segundos después de que la punta del cono contacta con la superficie
de la grasa. que debe encontrarse a 25 ºC. Otra escala es la del número NLGI ( National
Lubricating Grease Institute), que crece con la consistencia (al contrario que el ASTM).
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CAPACIDAD DE CARGA
Mide la mayor o menor carga que aguanta una película de grasa antes de romperse.
ENSAYO ADAMS
Mide la cantidad de aceite destilado del seno de la grasa tras trabajar ésta en un cojinete
a una determinada temperatura y a un determinado número de revoluciones. Cuanto
menos aceite se destile, mejor es el comportamiento de la grasa.
- Cálcicos
- Alumínicos
- Sódicos
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- Líticos
- Báricos
Además de ser los que determinan las características y propiedades de las grasas
de las que forman parte, los jabones también les prestan a dichas grasas sus nombres.
Las propiedades de cada uno de estos tipos son las que se citan a continuación.
GRASAS CÁLCICAS
Históricamente fueron las primeras grasas empleadas en maquinaria. Son de
aspecto mantecoso y ofrecen muy buena resistencia frente al agua, por lo que su empleo
resulta apropiado en aquellos puntos de engrase expuestos a la acción del lavado con
agua.
La difusión de las grasas cálcicas ha sido muy grande debido a su bajo precio.
Sin embargo, su poca resistencia mecánica y su débil resistencia frente al aumento de
temperatura, las hacen poco recomendables para muchas aplicaciones.
Pueden trabajar sin problema en cojinetes sencillos hasta temperaturas del orden
de 75 grados y a partir de ahí se evaporan pequeñas cantidades de agua que la hacen
inestable causando la separación de jabón y aceite.
Aunque el punto de gota de estas grasas está comprendido entre 80 y 100 ºC, se
pueden encontrar grasas especiales cuyo punto de gota supera los 200ºC.
GRASAS ALUMÍNICAS
De características similares a las grasas cálcicas, las grasas alumínicas son en
cambio claras, transparentes y de estructura suave y fibrosa. Como aquellas, tampoco
ofrecen gran resistencia al aumento de la temperatura y su temperatura límite de servicio
es de unos 70 ºC. Excepcionalmente algunos tipos de grasas alumínicas pueden llegar a
los 150 ºC.
Son insolubles en agua y poseen gran resistencia frente a la formación de
herrumbre. Otra de sus buenas cualidades es la de no endurecerse demasiado a bajas
temperaturas. Gozan de muy buenas cualidades adherentes pero su resistencia mecánica
es más bien baja.
Sus principales aplicaciones son los puntos de engrase de los chasis de los
vehículos y las juntas de los árboles de transmisión. Actualmente, su uso está
disminuyendo para dar paso a la utilización de otros tipos de grasas.
Su punto de gota oscila entre 80ºC y 90ºC.
GRASAS SÓDICAS
Presentan estructura fibrosa y gozan de muy buena resistencia mecánica, sin
sufrir deterioro alguno ni separación de sus componentes aunque se las someta a
notables esfuerzos de batido y agitamiento. Presentan además una excelente resistencia
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a la oxidación en servicios prolongados, por lo que es frecuente su empleo en
rodamientos y cojinetes sellados de los que se conocen como “engrasados de por vida”.
Poseen buenas cualidades anticorrosivas y antiherrumbre y pueden resistir bien
las temperaturas elevadas, del orden de hasta los 150 ºC Por el contrario, no soportan en
absoluto la acción de trazas de agua por escasa que sea la presencia de ésta.
Están, por lo tanto, muy indicadas en todo tipo de rodamientos en los que esté
garantizada la estanqueidad de los mecanismos contra la posible penetración de agua.
Su punto de gota se sitúa entre los 140ºC y los 180ºC. En la actualidad se
fabrican grasas sódicas resistentes al agua a partir del octadeciltereftalato sódico.
GRASAS LÍTICAS
Su empleo se encuentra muy extendido en la actualidad. Se puede afirmar que un
50% del total de las grasas que se consumen son líticas. Esto se debe a que poseen una
serie de características muy buenas de entre las que destacan una alta resistencia al agua
y una alta resistencia a la temperatura (hasta 150 ºC). Admiten, además, la adición de un
1% de jabón cálcico para potenciar más aún dicha insolubilidad.
No protegen demasiado eficazmente contra la corrosión ni son muy estables
químicamente.
La utilización de diferentes aditivos permite la obtención de grasas líticas de tipo
“multipurpose”, aptas para todo tipo de aplicaciones industriales, solas o combinadas
con bisulfuro de molibdeno, polietileno o teflón.
Su punto de gota se sitúa por encima de los 190ºC.
GRASAS DE BARIO
Superan a las grasas líticas por sus mejores cualidades adherentes y resistencia
mecánica, así como también por su todavía mayor resistencia al agua.
Se emplean como grasas de tipo universal que pueden utilizarse sin
contratiempos hasta temperaturas del orden de los 150 ºC. Por el contrario, son mucho
más caras y muy difíciles de preparar.
Su punto de gota se sitúa alrededor de los 200ºC.
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