Tribología - generalidades

ExxonMobil Americas South Region Lubricants & Petroleum Specialties - April , 2000 - 1 - Principios Bsicos

La Tribologa - Generalidades


Tribologa

Qu es la Tribologa?

La Ciencia y Tecnologa de los Sistemas en Movimiento y en contacto mutuo que comprende Friccin, Lubricacin, Desgaste y aspectos relacionados con la Ingeniera Fsica Qumica, Metalrgica y Fisiologa entre otras.

Es una Ciencia Interdisciplinaria


Rozamiento Esttico

Se conoce como el Coeficiente entre la fuerza necesaria para iniciar el movimiento de un cuerpo y su propio peso.

= ---- F P

F

P


Rozamiento Dinmico

Se conoce como la Fuerza requerida para mantener en deslizamiento un cuerpo determinado con un peso dado.

F


Se conoce como Friccin a la Resistencia al Movimiento de un cuerpo que se desliza sobre de otro.

Esta Friccin, genera: Calor y Desgaste

consume: Energa

Friccin

Fuerza

Friccin


Es directamente proporcional a la carga

Es independiente al rea de contacto.

Vara segn la naturaleza de las superficies

No la afecta la velocidad de deslizamiento.

La Fuerza de Friccin


Naturaleza de la Superficie


Las Superficies de dos elementos en movimiento, a la vista aparecen lisas, pero....

Si las Vemos al Microscopio:

Naturaleza de las Superficies

Pieza Esttica

Pieza en MovimientoPieza en Movimiento


Naturaleza de la Supeficie

Podremos observar que las herramientas con las que se maquinaron, dejaron grandes Valles y Crestas... Calor Que en su movimiento

de deslizamiento Friccin

se produce contacto y da origen a Friccindando como resultado Calor y Desgaste

Pieza en MovimientoPieza en Movimiento

Pieza Esttica


Observamos cmo el aceitetiende a separar las superficies, evitandoun contacto franco.

El espesor de la pelcula lubricante ser de acuerdo a las condiciones de Velocidad, Carga y Temperatura, as como de la propia Rugosidad de las superficies.

Naturaleza de la Superficie

Espesor


Friccin Fluida

La viscosidad debe ser la adecuada, ya que si sta es excesiva,

se genera lo queconocemos como: Friccin Fluda en el caso

contrario, cuandola viscosidad es menor,

se provoca el Contacto Metlico.


Cuntos tipos de Desgaste existen?


Existen varios tipos de Desgaste que hay que tomar en cuenta, para obtener buen Rendimiento de nuestros Equipos:

Desgaste Abrasivo

Desgaste Corrosivo

Desgaste Adhesivo

Desgaste por fatiga

Tipos de Desgaste


Es causado por partculas abrasivas de contaminacin externa, de naturaleza muy dura, as como tambin de desgastes de los metales.

Desgaste Abrasivo


Es causado por la accin qumica de productos cidos en combinacin con el rozamiento de las superficies, que las corroe y las raya.

Desgaste Corrosivo


Este resulta cuando debido a las condiciones de Velocidad, Carga y Temperatura, la pelcula lubricante se vuelve tan delgada que permite el contacto de metal con metal, provocndose el arrancamiento y la fatiga de las superficies.

Desgaste Adhesivo

Crculos de Paso


Funciones Primariasy Secundarias de los Lubricantes


Los lubricantes desempean funciones por dems importantes, para la proteccin de los elementos que lubrican o de los sistemas en los que actan, podemos mencionar algunas:

Funciones Primarias y Secundarias de los Lubricantes


Control de la Friccin

Control del Desgaste

Control de la Temperatura

Control de la Herrumbre y la Corrosin

Funciones Primarias


Funciones Primarias

Control de la FriccinCon una adecuada seleccin de la viscosidad.Con aditivos que reduzcan la friccin al mnimo

Control del Desgaste

Al reducirse la friccin, se controla el desgasteCon aditivos que controlen el contacto fisico


Funciones Primarias

Control de la Temperatura

Sobre todo si el aceite se maneja a circulacin con el mismo bao en que se sumergen

Control de la herumbre y la Corrosin

Con una capa protectora de lubricante Con aditivos que se adhieran

a los metales


Transmitir Potencia

Formar un Sello

Remover Contaminantes

Como Medio Amortiguador y Aislante

Funciones Secundarias



Transmitir Potencia

Como fluido en sistemas hidrulicosEn coples hidrulicos

Formar un Sello

En aceites a travs de una adecuada viscosidadEn grasas, por su cuerpo "espeso"

10 Kg100 Kg

10cm2 100cm2



Remover Contaminantes

Sobre todo en aceites a circulacin, al baar las piezas en movimiento constante.

Como Medio Amortiguador y Aislante

En sistemas hidrulicos para control del "golpe de ariete".

En amortiguadores industriales y automotrices.


Tipos de Pelculas Lubricantes


Tipos de Pelculas Lubricantes

Pelculas Fluidas

Pelculas Delgadas

Pelculas Slidas


Pelculas Fluidas

La lubricacin a pelcula fluida es la ms deseable, ya que durante la operacin normal, las pelculas son suficientemente gruesas para separar completamente las superficies que soportan cargas.La friccin que ocurre es mnima y es debida solo a el esfuerzo cortante de las pelculas lubricantes, por lo que el desgaste no ocurre dado que no existe contacto de metal.

Las pelculas fluidas se forman de tres maneras:


Pelculas Fluidas

La Pelcula Hidrodinmica es la que se forma a travs del movimiento de las superficies lubricadas convergiendo en una zona en donde se desarrollala suficiente presin para mantener las superficies separadas, su espesor aproximado es de 0.001"

La Pelcula Hidrosttica se forma mediante el bombeo a presin de un fluido entre las superficies, que puden o no estar en movimiento

Las Pelculas de Compresin se forman por el movimiento de dos superficies lubricadas, la una contra la otra.


Pelculas FluidasSuperficies Conformadas

Cuando la carga en un Cojinete Plano no es lo suficientemente elevada y la superficie que la soporta es grande, sta 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


La Flecha al girar, abastece de aceite a la zona de carga, el cual penetra entre la flecha y el cojinete con cierta presin, misma que hace incrementar la viscosidad a punto de solidificarla, lo que provoca que se separen las superficies.

Abastecimientode Aceite

Carga

Se Incrementa la Presiny laViscosidad

Pelculas FluidasLubricacin Hidrodinmica


Pelculas FluidasSuperficies No-Conformadas

Cuando la carga en un Rodamiento (o diente de engrane), se concentra en pequeas superficies y stas se deforman elsticamente, debido a la diferencia geomtrica entre las superficies de contacto; se describe a estas superficies como "No-Conformadas". Carga

Pista

Area de Contacto

Bola


Superficies No-ConformadasLubricacin Elasto-hidrodinmica

Este tipo de lubricacin describe cmo al existir una determinada carga sobre un elemento metlico, ste se deforma elsticamente, no sin antes permitir la formacin de una pelcula hidrodinmica que separa las superficies.

DeformacinElstica

CargaCarga

Huellas


Pelculas Delgadas

Cuando no es posible el abastecimiento continuo y abundante a los elementos mecnicos en movimiento, debido al diseo o restricciones de los equipos, se les provee de una escasa pelcula lubricante, aplicada de manera espordica.

La escasa Pelcula no evitael contacto Meta-MetalLubricacin

por Goteo

Lubrica y se Pierde


Cuando no es posible el uso de un aceite o grasa en la lubricacin de algunos elementos, debido a fugas o contaminacin, se emplean slidos de bajo coeficiente de friccin como el bisulfuro de molibdeno, el grafito, la mica, etc.

Estos se aplican suspendidos en algn agente voltil, un aceite ligero o grasa, los cuales al volatilizarse o exprimirse, dejan una pelcula slida en los metales.

Pelculas Slidas


Los Lubricantes slidos se consideran como rellenadores de rugosidad los que por su tamao, permiten "conformar" a las superficies de los metales haciendo que stos "resbalen" evitando su contacto, reduciendo su friccin y desgaste.

Rugosidad de las superficies

Aceite o Grasacon Bisulfuro

Movimiento

Pelculas Slidas


Factores que afectan el criterio de seleccin

La seleccin correcta de un lubricante se fundamenta en aspectos de operacin de los equipos que, de acuerdo a su:

Velocidad Carga y Temperatura

modifican las necesidades tanto de tipo de bsico, viscosidad y cantidad y tipo de aditivos para soportarlas.


Regla Bsica de Seleccin

A Mayor Velocidad........... Menor ViscosidadA Menor Velocidad........... Mayor Viscosidad

A Mayor Temperatura...... Mayor ViscosidadA Menor Temperatura...... Menor Viscosidad

A Mayor Carga................. Mayor ViscosidadA Menor Carga................. Menor Viscosidad


La Velocidad

La velocidad cuando es elevada, tiende a expulsar al lubricante por la accin de la fuerza centrfuga, por lo que se necesita uno muy ligero a fin de que no frene el movimiento y tienda a regresar de manera rpida a los elementos protegidos.


La Temperatura

Los aceites al calentarse, an siendo Sintticos, tienden a adelgazarse y al enfriarse, tienden a engrosarse, por lo que se debe tomar en cuenta en la seleccin a fin de compensar estas variaciones.


La Carga

La Carga se refiere al peso fisico de las piezas en movimiento o a la potencia que transmiten o soportan engranes y cojinetes.

Cuando la carga es pesada, se requiere una pelcula lubricante lo suficientemente gruesa para soportarla, auxilindose de aditivos E.P.

Anilllo Interno

Anilllo Externo

Carga

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