Películas Lubricantes y Elementos de Máquinas

Tipos de Películas Lubricantes

• Películas Fluidas

• Películas Delgadas

• Películas Sólidas

Películas Fluidas

La lubricación a película fluida es la más deseable, ya que durante la operación normal, las películas son suficientemente gruesas para separar completamente las superficies que soportan cargas.La fricción que ocurre es mínima y es debida solo a el esfuerzo cortante de las películas lubricantes, por lo que el desgaste no ocurre dado que no existe contacto de metal.

Tipos de Películas Fluidas

Las películas fluidas se forman de tres maneras:

• Película Hidrodinámica

• Película Hidrostática

• Película Elasto-Hidrdinámica (EHL)

Película Hidrodinámica

• Es la que se forma a través del movimiento de las superficies lubricadas convergiendo en una zona en donde se desarrollala suficiente presión para mantener las superficies separadas, su espesor aproximado es de 0.001"

• El eje al girar, abastece de aceite a la zona de carga, el cual penetra entre la flecha y

el cojinete con cierta presión, misma que hace incrementar la viscosidad a punto de

solidificarla, lo que provoca que se separen las superficies.

Abastecimientode Aceite a presión atmosféricaCarga

Se Incrementa la Presióny laViscosidad

Película Hidrodinámica

Película Hidrostática

• Es la que se forma se forma mediante el bombeo a presión de un fluido entre las superficies, que puden o no estar en movimiento.Se da entre superficies conformadas

Película Elasto-Hidrodinámica

• Las Películas EHL se forman por el movimiento de dos superficies lubricadas, la una contra la otra.

• Este tipo de lubricación aparece al existir una determinada carga sobre un elemento metálico, éste se deforma elásticamente, y que permite la formación de una película hidrodinámica que separa las superficies.

DeformaciónElástica

CargaCarga

Huellas

Películas Delgadas

• Cuando no es posible el abastecimiento continuo y abundante a los elementos mecánicos en movimiento, debido al diseño o restricciones de los equipos, se les provee de una escasa película lubricante, aplicada de manera esporádica.

La escasa Película no evitael contacto Meta-MetalLubricación

por Goteo

Lubrica y se Pierde

• Cuando no es posible el uso de un aceite o grasa en la lubricación de

algunos elementos, debido a fugas o contaminación, se emplean

sólidos de bajo coeficiente de fricción como el bisulfuro de molibdeno, el

grafito, la mica, etc.

Estos se aplican suspendidos en algún agente volátil, un aceite ligero o

grasa, los cuales al volatilizarse o exprimirse, dejan una película sólida

en los metales.

Películas Sólidas

• Los Lubricantes sólidos se consideran como rellenadores de rugosidad los que por su

tamaño, permiten "conformar" a las superficies de los metales haciendo que éstos

"resbalen" evitando su contacto, reduciendo su fricción y desgaste.

Rugosidad de las superficies

Aceite o Grasacon Bisulfuro

Movimiento

Películas Sólidas

Rodamientos

Funciones de los Rodamientos

• Reducir la fricción• Control del movimiento radial• Soportar carga

Tipos de Rodamientos

• Rodamientos planos (Bujes, chumaceras, etc)

• Rodamientos antifricción– Bolas– Rodillos

Rodamientos Planos

• Factores que afectan la lubricación– Cociente Diámetro/Longitud– Area de contacto– Tolerancia con el eje– Materiales– Acabado superficial– Canales

Rodamientos Planos• Canales para aceite

Rodamientos Planos

• Ventajas– Diseño Simple– Fácil mantenimiento– Alta capacidad de carga– Buena resistencia a la fatiga– Alta conductividad térmica

Rodamientos Planos

• Desventajas– Torque de Arranque– Bajas Velocidades

Rodamientos Planos

Rodamientos Anti-fricción

• Ventajas– Bajo torque inicial– Altas velocidades

• Desventajas– Diseño complejo– Instalación y control

Rodamientos Anti-fricción

• Componentes– Pista Interna– Pista externa– Elementos rodantes– Retenedor

Rodamientos Anti-fricción• Clasificaciones

– Según la direcciónde la carga

– Según los elementos rodantes

Radial Axial

Bolas Rodillos

Tipos de Rodamientos Anti-fricción• Doble/Simple Hilera• Contacto Angular• Rodillos Cilíndricos• Rodillos Cónicos• Rodillos de aguja• De rótula

Funciones de la Lubricación

• Evitar la fricción y desgaste• Evitar la fatiga • Disipar el calor• Evitar la entrada de contaminantes• Evitar la corrosión

Tipos de Superficies

• Superficies conformadas: el contacto se realiza sobre un plano.

• Superficies no conformadas: el contacto se realiza sobre un punto o una línea.

Superficies Conformadas

• Cuando la carga en un Cojinete Plano no es lo suficientemente elevada y la superficie que la soporta es grande, ésta no alcanza a deformarla dado que la carga se reparte en toda la superficie, este caso particular se conoce como "Superficies "Conformadas"

El cojinete "envuelve" a la flecha.

La superficie no se deforma

Carga

Superficies No-Conformadas

• Cuando la carga en un Rodamiento (o diente de engrane), se concentra en pequeñas superficies y éstas se deforman elásticamente, debido a la diferencia geométrica entre las superficies de contacto; se describe a estas superficies como "No-Conformadas". Carga

Pista Rodamientos Engranajes

LevasArea de Contacto

Bola

Espesor de Película

• Es la medida de el ancho de la película lubricante que separa dos superficies de trabajo.

• En adelante llamaremos ‘h’ al espesor de película.

La rugosidad superficial • Vistas al microscopio las

superficies de contacto no son lisas. Tienen valles y montañas llamados rugosidades.

• Se llama rugosidad superficial a la raíz cuadrada media (RMS) de la rugosidad de ambas superficies.

El espesor específico de película

• El espesor específico de película es la razón entre el espesor de película h y la rugosidad de la superficie

h

• Este valor debe ser mayor de uno para asegurar que exista pelicula fluida. Entre mayor es mayor es la fuidez de la película

Valores de

• Experimentalmente se ha comprobado que valores de superiores a 4 aseguran que nunca hay contacto entre las superficies.

• Valores de inferiores a 1.5 no aseguran lubricación fluida.

• Valores de entre 1.5 y 4 permiten contactos eventuales pero no tienen efectos significativos en la vida de los componentes.

Lubricación con grasa

• Los periodos de lubricación dependen de– Temperatura– Servicio contínuo p intermitente– Calidad de la grasa– Tamaño y velocidad– Vibración– Ambiente

Lubricación con aceite

• Circulación • Baño• Goteo • Niebla• Aire- Aceite

Escogiendo la Viscosidad Correcta

• En general:– A mayor velocidad menor viscosidad– A mayor temperatura mayor viscosidad– La viscosidad debe ser más alta a mayor tamaño del

rodamiento

Factor de Velocidad (Speed Factor)

Factor de Velocidad (Speed Factor)

Viscosidad

Operating Temp F Speed Light or NormalLoad

Heavy or shockload

-25 to 32 Below LS ISO 15, 22, 32

32 to 125 Below 50% LS ISO 32, 46, 68 ISO 46, 68, 100

Between 50% and100% LS

ISO 15, 22, 32 ISO 22, 32, 46

Above LS ISO 10, 15, 22

125 to 175 Below 50% LS ISO 100, 150, 220 ISO 150, 220, 320

Between 50% and100%

ISO 46, 68, 100 ISO 68, 100, 150

Above LS ISO 32, 46, 68

Selección de GrasasOperating Temp F Speed Light or Normal

LoadHeavy or ShockLoad

175 to 230 Below 50% of LS ISO 320, 460 ISO 460, 680

Between 50% and100% of LS

ISO 150, 220 ISO 220, 320

Above LS ISO 68, 100

SAE COMPARED TO ISO

• SAE ISO– 5W 22– 10W 32– 20 46 - 68– 30 100– 40 150– 50/90 220– 140 460

Inspección and Monitoreo

• Temperatura• Fugas• Ruido y Vibración• Contaminación

Causas comunes de falla

• Contaminación• desalineación• Sobrecalentamiento• Sobrecarga• Golpeteo• Alta velocidad

Fallas en Rodamientos Planos

• Desgaste adhesivo• Desgaste abrasivo• Pitting eléctrico• Cavitación• Corrosión• Impactos

Fallas en Rodamientos Antifricción

• Spalling• Scoring and Smearing• Fracturas• Daños del retenedor• Pitting• Corrosión• Agarrotamiento• Brinelling

Fabricantes de Rodamientos

• NSK• SKF/ MRC• FAG• NTN• Timken• Torrington/Fafnir

Bearing Facts• 78% DE LAS FALLAS SON RESUL DE CONDICIONES DE TRABAJO

• I DE CADA 5 RODAMIENTOS ESTA MAL INSTALADO.

• REMOVER ADECUADAMENTE LOS RODAMIENTOS ES TAN IMPORTANTE CMO INSTALARLOS

BIEN.

• 38% DE TIEMPOS MUERTOS ES EL RESULTADO DE SELECCIONAR EL RODAMIENTO ADECUADO

PAR EL AMBIENTE INCORRECTO.

• ENTRENAR A LOS OPERARIOS EXTEIENDE LA VIDA DE LOS RODAMIENTOS

• LA LUBRICACIÓN INADECUADA CAUSA LA PÉRDIDA DEL 36% DE LOS RODAMIENTOS .