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TRIBOLOGÍA

 

 

DEFINICIÓN(Según DIN 50 323)

"Ciencia y tecnología de las superficies interactuantes en movimiento relativo de una en relación a la otra, y sus problemas asociados”.

TRIBO-INGENIERÍA (Ingeniería de la lubricación)

Para el diseño tribológico que permita a los componentes lubricados de la maquinaria una larga y confiable vida en servicio, el lubricante debe tratarse como un componente funcional más de la máquina desde la etapa de diseño, bajo los criterios de fricción y desgaste.

CONOCIMIENTOS BÁSICOS SOBRE TRIBOLOGÍA

El rozamiento es la resistencia mecánica al movimiento relativo de dos superficies. El rozamiento no es deseado en la ingeniería mecánica ya que este significa pérdidas de energía (por aumento de temperatura y ruido) y normalmente produce perdidas de material (desgaste).
Para determinar el rozamiento sirve la formula de Coulomb:

aceites

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Los diferentes tipos de rozamiento son: fricción por deslizamiento, fricción se rodadura y fricción combinada (contiene deslizamiento y rodadura).

Para una solución óptima del problema deben conocerse todos los valores que tienen influencia sobre el sistéma tribológico. Los impactos ambientales (existencia de polvo, temperatura o humedad) y los parámetros del diseño (materiales, superficies o geometría de los elementos en juego) son de la misma importancia que los factores de estrés (velocidad, presión o vibraciones) para seleccionar el lubricante ideal.

El diagrama de Stribeck describe el transcurso del valor de rozamiento de una cojinete lubricado con aceites o grasas en diferentes condiciones de rozamiento y lubricación.

stribeck En la fase de arranque el rozamiento estático está seguido por el rozamiento límite (alta fricción y desgaste en este período). Con la velocidad creciente las superficies deslizantes se separan parcialmente debido a la película lubricante (período de rozamiento mixto, donde existe un desgaste medio). En estos dos periodos descriptos actúan los lubricantes sólidos (ver curva roja).

A mayores velocidades se forma la pelicula de lubricación hidrodinámica (o elasto- hidrodinámica en mecanismos altamente cargados donde las superficies en contacto se deforman por el accionar de estas fuerzas). En esta etapa se logran los mínimos valores de desgaste porque actúa el aceite o la grasa que fueron diseñados para este régimen de fricción. A mayor viscosidad del lubricante, tendremos mayores pérdidas por rozamiento viscoso, por lo que lubricantes con aceites de alta viscosidad solo se recomiendan en elementos de movimiento lento.

Las funciones de un lubricante pueden ser múltiples. Dependiendo de la aplicación particular pueden ser suficientes solamente una de ellas o varias. Además de las exigencias primarias del lubricante, transmisión máxima de fuerza a rozamiento mínimo y desgaste mínimo, muy a menudo deben cumplir distintos requerimientos secundarios, como por ejemplo: resistencia al agua, resistencia química, compatibilidad con plásticos o pretección anticorrosiva.

OBJETIVOS DE LOS ACEITES Y LUBRICANTES:

• Cuidado y mantenimiento de las máquinas
• Menor desgaste/mayor vida útil de las piezas lubricadas
• Aumento de la productividad de las máquinas
• Disminución del consumo de lubricante por unidad producida
• Disminución del consumo total
• Alargamiento de vida útil y frecuencia de cambio del lubricante
• Disminución de riesgo de salud para el operario
• Disminución del riesgo ecológico
• Disminución de costos

ELEMENTOS PARA UN CORRECTO DIAGNÓSTICO:

• Características del lubricante recomendado por el fabricante
• Historia de lubricación de la pieza o máquina de que se trate
• Especificaciones del lubricante usado hasta el momento
• Condiciones ambientes a que está sometida la máquina(agua, etc)
• Condiciones de temperatura que alcanzará el lubricante
• Velocidades que alcanzan las partes en movimiento
• Mejoras deseables sobre el producto usado hasta ahora
• Vida útil del lubricante actual y expectativas del cliente
• Servicio de mantenimiento preventivo
• Disposición final del lubricante
• Consideraciones adicionales, como horas de servicio diarias, etc.

¿QUÉ ES LA VISCOSIDAD?

La viscosidad indica la capacidad de los líquidos de evitar fluir, condicionada por su rozamiento interno. El factor más importante para la viscosidad es la temperatura. La viscosidad disminuye según aumenta la temperatura, y viceversa. La clasificación en clases de viscosidad se realiza según la norma DIN 51 519. Cuanto mayor sea el número, más viscoso será el líquido. A continuación exponemos una tabla de equivalencias entre diversas unidades de medida de esta propiedad de los fluídos.

TABLA DE EQUIVALENCIA DE VISCOSIDADES

 

La selección de la viscosidad depende del campo de aplicaciones del lubricante. En principio: baja viscosidad para cargas pequeñas y altas velocidades; alta viscosidad para altas cargas, velocidades bajas y altas temperaturas.

La viscosidad puede determinarse a través de distintos métodos de medición. La viscosidad cinemática se expresa en mm2/s (o cSt que es la unidad más utilizada en la actualidad) y nos cuantifica la "fluidez" del aceite. La viscosidad dinámica se suele expresar en mPa (mili pascales). Teniendo en cuenta la densidad, ambas viscosidades pueden convertirse una a otra mediante la ecuación: Viscosidad dinámica= densidad x viscosidad cinemática.

viscosidad
La viscosidad de un aceite depende de la temperatura, de la presión y de las fuerzas que actúan sobre el fluído así como del tiempo durante el cual estos parámetros son dominantes. El factor de influencia más importante, de los mencionados, es la temperatura. Con temperatura creciente la viscosidad baja y viceversa.

Con el incremento de la temperatura se incrementa la tendencia de un aceite a oxidase y envejecer lo cual lleva a una descomposición y evaporación que terminan en una coquización (y un consecuente aumento de la ácidez). En casos extremos puede haber haber peligro de inflamación. Con la caída de la temperatura la fuluidez del aceite se reduce. La magnitud del cambio de viscosidad de un aceite bajo la influencia de la temperatura se expresa por el índice de viscosidad que se determina según la norma DIN ISO 2909.

CLASIFICACIÓN DE LOS LUBRICANTES

Tipo de lubricante

Descripción

Aceite

aceites
Como base para lubricantes de alta performance se emplean aceites minerales, hidrocarburos sintéticos, aceites de silicona, poliglicoles, esteres, PAOs y otros líquidos sintñeticos. Cada unos de los anteriores presenta diferentes caracterisiticas de estabilidad térmica, miscibilidad, compatibilidad con materiales, poder de lubricación y costos.
En otros lubricantes de los denomindados "húmedos", también son los aceites base los principales agentes en proporcionar el efecto deseado.
La viscosidad de los mismos es una de las caracteristicas más importantes y la estaremos desarrollando más adelante.

Pasta

pastas
Las pastas desempeñan un papel doble en la lubricación:
Con un alto contenido de lubricantes sólidos (que es lo que las diferencia de las grasas) dispersados en aceite ejecutan un trabajo muy solicitado en el proceso de lubricación de sistemas tribológicos en el campo de lubricación de sistemas tribológicos en el campo de rozamiento mixto (no son útiles en régimen hidrodinámico).
Por el alto contenido de sólidos estables a altas temperaturas estas separan de manera confiable las áreas deslizantes (p. ej. uniones roscadas) y además protegen contra la corrosión permitiendo un posterior desensamble con mínimo esfuerzo. Pueden usarse en conjunto con grasas para otros elementos mecánicos y proveerán protección contra el desgaste en los períodos de arranque. ver más >>

Grasa

grasas
Cuando por razones de construcción la lubricación con aceite no es posible, o no se requiere una función de enfriamiento, casi siempre se emplean grasas. Una grasa es un aceite tratado con un espesante que actúa como una esponja (sometido a presión libera el líquido). Por acción del espesante la pelicula lubricante de una grasa siempre es más gruesa que la del aceite base solo. El tipo de espesante y su cantidad porecentual respecto del aceite determinan la consistencia NLGI de la grasa. Es importante tener en cuenta que las grasas se hacen líquidas al sobre pasar el punto de goteo.
No es recomendable aplicar una grasa nueva sin limpiar el lubricante anterior por la posible incompatibilidad de los espesantes o de los aceites base.

Polvos (lubricantes sólidos)

polvo
Los lubricantes sólidos son sustancias que por su estructura y sus propiedades físico-químicas forman, solas o combinadas con otras sustancias, películas deslizantes y de separación sobre superficies metálicas. Estas películas son tan finas que no hace falta modificar tolerancias en las construcciones mecánicas.
Los lubricantes sólidos se usan como polvo seco en partículas micro finas. Las mejores propiedades lubricantes se consiguen con el MoS2 (disulfuro de molibdeno). La estructura laminar y su adhesión al metal proveen coeficientes de fricción extremadamente bajos y una gran protección contra el desgaste.
En altas concentraciones los lubricantes sólidos forman películas deslizantes primarias y a bajas concentraciones peliculas deslizantes secundarias. Ambas evitan el desgaste extremo en las fases críticas de rozamiento límite y mixto.

Laca

lacas
Las lacas deslizantes o revestimientos anti fricción describen a los lubricantes sólidos incorporados en una matriz tipo laca, de aglutinantes orgánicos o inorgánicos.
Para una que estas se adhieran fuertemente las superficies deben tratarse previamente (y el desengrase es la operación primordial y fundamental para el éxito con estos lubricantes). El revestimiento se realiza por inmersión, rociado o pintado. Luego existe un periodo de secado y asentamiento, y finalmente el curado que hará que la laca sea resistente a altas presiones, temperaturas y abrasión.
Todas estos revestimientos anti fricción son resistentes a altas presiones y temperaturas, no atraen suciedad y lubrican por periodos muy extendidos (en ocasiones: de por vida).
Obviamente el espesor de capa es mayor que si se lubrica con polvos, pero la mayor adhesividad y duración de la lubricación generalmente lo valen.

 

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