13/04/2015
Contenido
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Superficies no concordantes
Superficies concordantes y no concordantes
Parámetros de superficies
Tipos de lubricación
Viscosidad cinemática y dinámica
Relación viscosidad- presión y viscosidadtemperatura
Criterios básicos para la selección de lubricantes
Área pequeña de
lubricación (3 veces
inferior a la superficie
concordante).
Ejemplos: Engranajes,
Rodamientos, Levas
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
2
4
Parámetros de superficie
Superficies concordantes
•Ópticas
•Electrónicas
•Perfilometría de Superficie
•Grandes áreas de contacto
•Ejes concéntricos
•Cojinetes, bujes
Contacto – No contacto
Punta de radio
0.05 – 0.5µm
[4] J.A. Williams
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
3
5
1
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Parámetros de altura
Ra: Rugosidad media aritmética; center line average CLA
Rt: Máxima altura pico-valle
R t = R y = y max - y min
L
Ra =
1
1 N
y(x) dx = ∑ Yi
∫
L0
N i =1
[4] J.A. Williams
Igualdad de áreas
1 5
5
i =1
i =1
Rz: Altura de puntos Rz = 5 ∑ y pi + ∑ yv i
Entre
…
[4] J.A. Williams
otros
6
8
Parámetros de espaciamiento
Diferentes Topografías
con igual valor de Ra
Sm: Espaciamiento entre picos.
Rq: Rugosidad media cuadrática; root mean square RMS
1
1
1 L
2 1 N
2
Rms = σ h = R q = ∫ y 2 ( x) dx = ∑ yi 2
N i =1
L 0
Incrementar las diferencias
entre los valores obtenidos
[4] J.A. Williams
7
9
2
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Skewness – 3er. Momento de área
Simetría
Rsk = 0
Rsk = 0
[7] Manufactura, ingenieria y tecnologia - kalpakjian
12
10
Kurtosis – 4o. Momento de área
Rk < 3
Rk = 3
Rk >3
11
[7] Manufactura, ingenieria y tecnologia - kalpakjian
13
3
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Lubricación Elastohidrodinámica
Lubricación
1. (LEF): materiales con E alto
(metales)
Las piezas soportan una
presion maxima de 0.5 a 4.0
Gpa
El espesor de la pelicula puede
superar 0.1m
Principalmente se utiliza un
lubricante cuando se necesita reducir
fricción, disipar calor y dispersar
contaminantes
2. (LES): materiales con E muy bajo
(plásticos)
Las deformaciones son muy
grandes.
Las piezas soportan una
presión maxima de 0.5 a 4.0
Mpa
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
14
16
Parámetros de película lubricante
Lubricación Hidrodinamica hl
Hidrodinámica /Elasto- hidrodinámica/Límite / Marginal
Está presente en superficies
concordantes.
Soporta la carga del eje
haciendo que con su
movimiento relativo y la
viscosidad, se separen las
superficies
La presión no logra deformar
elásticamente las superficies
El espesor de la película
excede 1 μ
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
15
17
4
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Viscosidad
Lubricación marginal y parcial
Ub = Vel. Constante.
Flujo laminar o viscoso.
La velocidad de las capas
intermedias se mueven
proporcionales a Z.
La viscosidad puede
determinarse midiendo
la fuerza necesaria para
vencer la resistencia a la
fricción del fluido en
una capa de
dimensiones conocidas.
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
18
Viscosidad del Lubricante
LUBRICAN
TE
EFECTIVO
VISCOSO
FLUIDO
Mantener una
película en
condiciones de
operación
Eliminar calor y
evitar perdidas de
potencia (arrastre
viscoso)
20
V. Absoluta
V. Cinemática
Función sólo de la
fricción interna del
fluido.
Utilizada para
caracterizar lubricantes.
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
19
21
5
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EFECTOS VISCOSIDAD- PRESION
En 1893 Barus propuso la siguiente formula
η0 viscosidad absoluta a p=0 y temperatura constante.
ξ coeficiente presión- viscosidad.
Diagrama
viscosidad
temperatura
[1] Antonio Javier Nieto
Quijorna
[1] Antonio Javier Nieto Quijorna
22
24
Criterios para la selección de
lubricante
EFECTOS VISCOSIDAD TEMPERATURA
Tipo de elemento a lubricar
La viscosidad disminuye con la temperatura.
23
1.
Maquinaria industrial-ISO
2.
Motores de combustión y cajas de
engranajes-SAE
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6
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Lubricantes para maquinaria
industrial
Cuando seleccionar un aceite
Elementos a lubricar son de grandes dimensiones.
Aceites:
Base lubricante mas aditivos.
Mineral o sintético.
Viscosidad de 2 cSt a 1500 cSt.
Aditivos de extrema presión
para lubricación EHL.
Regímenes de velocidad altos.
Temperaturas de operación elevadas.
Evacuación de impurezas.
6] Pedro Ramón Albarracín Aguilón
[6] Pedro Ramón Albarracín Aguilón
26
Lubricantes para maquinaria
industrial
28
Cuando seleccionar una grasa
Sistemas simples y abiertos.
Grasas:
Base lubricante mas aditivos
mas agente espesante.
Mineral o sintética.
Efecto de la viscosidad
despreciable.
Ausencia de sistemas de circulación de aceite.
Cambios mínimos en la temperatura de operación.
Efecto de las impurezas mínimo.
6] Pedro Ramón Albarracín Aguilón
6] Pedro Ramón Albarracín Aguilón
27
29
7
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ALGUNOS DISTRIBUIDORES
Lubricantes para motores de
combustión y cajas de engranajes
SAIN LTDA
Cr36 16-39
Colombia - Distrito Capital, Bogotá
Teléfono(s) : (57) (1) 2477159,(57) (1) 2772611
Fax : (57) (1) 2018588
Base lubricante mas aditivos mas
detergentes dispersantes.
Mineral o sintético.
Múltiples funciones.
Rango de temperaturas de
funcionamiento.
LUBRICOM S.A.
Av6 21 A-48
Colombia - Distrito Capital, Bogotá
Teléfono(s) : (57) (1) 3751785,(57) (1) 3600801,(57) (1) 3600647
Fax : (57) (1) 3751798
Celular : (57) 3185509086,(57) 3184314710,(57) 3182175139
[6] Pedro Ramón Albarracín Aguilón
30
Fallas por ausencia de
lubricación
32
ALGUNOS DISTRIBUIDORES
SERVITECA ROSETAL
Dg Santander 4 E-95
Colombia - Norte de Santander,
Cúcuta
Teléfono(s) : (57) (7) 5718740
Fax : (57) (7) 5753947
Aumento excesivo de la fricción.
Aumento de la temperatura.
Desgaste abrasivo.
LUBRITODO
Cl 44 A 59-71
Colombia - Antioquia, Medellín
Teléfono(s) : (57) (4) 5762400
Fax : (57) (4) 5762400
VPC INGENIERIA S.A.
Autop Norte Cr45 A 197-75
Colombia - Distrito Capital,
Bogotá
Teléfono(s) : (57) (1) 6760385
Fax : (57) (1) 6760410
Agarrotamiento
[6] Pedro Ramón Albarracín Aguilón
31
33
8
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Referencias
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Depende principalmente de:
Antonio Javier Nieto Quijorna. Elementos de Máquinas. Area de
Ingenieria Mecanica. Univesidad de Castilla La Mancha, rescatado de
SKF. Reliability Systems. Rescatado de
http://www.scribd.com/doc/6615453/SKF-Lubricantes
Criterios basicos para la selecion de lubricantes. Shell Lubricants.
Rescatado de http://www.scribd.com/doc/35754135/CriteriosBasicos-Para-La-Seleccion-de-Lubricantes-Modo-de-ad
J.A Williams. Engineering Tribology.
Pirro. Lubrication Fundamentals 2ed.
Pedro Ramon Albarracin Aguillon. Selección correcta de un aceite
industrial. Selección del tipo de aditivo de extrema presión.
Rescatados de http://www.ingenierosdelubricacion.com
Manufactura, ingenieria y tecnologia – kalpakjian.
Factores de operación
Velocidad
Carga
Temperatura
Impurezas
Forma de operar la maquina
34
36
Factores de diseño
Proyecto, calculo y fabricación de la maquina.
Materiales empleados
Acabado superficial
Método de fabricación
Calculo y método de aplicación del lubricante
35
37
9
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CLASES DE LUBRICANTES
FACTORES
QUE
LA baja
VISCOSIDAD
VELOCIDAD:
ParaAFECTAN
altas velocidades
GASES: mas usado aire a presión
viscosidad y a bajas velocidades alta viscosidad.
La fricción interna del fluido es directamente
proporcional a la velocidad.
Carga: a mayor viscosidad mayor capacidad de
soportar carga. para cargas ligeras bastara un aceite
delgado.
se debe usar
aceites cuya viscosidad resista la presión ejercida por la
carga aplicada
LIQUIDOS: agua, aceite de origen animal vegetal y
mineral
SEMISOLIDOS: consistencia principalmente grasas
SOLIDOS: películas que reaccionan químicamente:
grafito, mica, teflón, silicona
38
TEMPERATURA: es inversamente proporcional a la
viscosidad. tener muy en cuenta la temperatura
ambiente o de operacion.
la temperatura puede
estar afectada por la proximidad a una fuente,
incorrecta selección de la viscosidad, mal montaje o un
diseño defectuoso.
REGLAS
PRACTICAS
Siempre se debe tener presenta la relación
directa de VELOCIDAD-TEMPERATURA-CARGA
FACTOR
VELOCIDAD
ACEITE
DELGADO
Alta
ACEITE
GRUESO
Baja
CARGA
Baja
Alta
TEMPERATURA
Baja
Alta
40
39
41
10
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CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES
LUBRICANTES
según el servicio que prestan se clasifican en
CALCULO
DE LA VISCOSIDAD
Unidades de viscosidad:
0E = 0,132 cSt.
Grados Engler
S.S.U = 4,55 cSt. Segundos Saybolt Universal
S. R No 1 = 4.05 cSt. segundos Redwood No 1
la viscosidad es la propiedad mas importante en
un aceite y la temperatura es la variable que mas la
afecta.
temperatura a la que se mide la viscosidad:
100 y 210 F para S.S.U ,
40 y 100 C para cSt
(la viscosidad en 40 C es la Temp. en el sistema ISO)
industriales: según el sistema ISO
"maquinal 150"
marca
viscosidad de 150 cSt a 40 C
Automotores: clasificación SAE
Clasifica los aceites para motores de combustión
interna y engranajes automotores
42
44
Curvas características de los aceites lubricantes
industriales 50 < IV < 95
43
45
11
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Ejemplo
Hallar la viscosidad de un aceite ISO 100 en cSt a 75 C
Se leen 28 cSt a 70 C
46
48
Aceites unígrados para motores de combustión interna
Ejemplo
La SAE da un intervalo de viscosidad (min y Max). A una
misma temperatura
Hasta 32 C
El aceite requerido para lubricar un reductor que va a
funcionar
a una temperatura media de 50 C es un ISO 320 ¿Cuáles
deben
ser los nuevos grados de viscosidad cuando el reductor
funcione
en un ambiente donde la temperatura sea 30 C y 60 C
Los grados de viscosidad correspondientes según el grafico
son
Para 30 C se necesita un aceite ISO 100
Para 60 C se necesita un aceite ISO 680
47
49
12
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50
Aceites multigrados para la lubricación de motores
de combustión interna
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SAE 20 W 50
cumple con los
requerimientos de
SAE 20W
Poseen alto índice de viscosidad
Cubre varios grados SAE de viscosidad
Usados para temperatura ambiente > 32 C
Ahorro combustible
Altamente detergentes
dispersartes (limpio)
Y con los
intermedios
(SAE 20, 30 y
40W)
cumple con los
requerimientos de
SAE 50W
SAE 40 API
SF
Nivel de calidad API de los aceites
automotores
Motores a
gasolina (Sx)
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Año de
fabricación
Motores diesel
(Cx)
Condicione
s de trabajo
53
13
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Equivalencia entre el sistema SAE y el sistema ISO
SELECCIÓN
DE GRASAS
TEMPERATURAS < 60 C
tipo de mecanismo
cargas
temperaturas
velocidades
condiciones de operación: humedad, polvo, presencia de
ácidos, partículas
54
56
Inhibidores de oxidación y herrumbre
ADITIVOS
depresores del punto de fluidez
detergentes-disperzantes
agentes de extrema presión
materiales polares
antiespumantes
55
57
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Aplicaciones de los lubricantes
Sólidos: rodamientos estacionarios
Grasas: rodamientos convencionales, temperaturas muy
bajas y muy altas, largas temporadas
Aceites: cojinetes, turbinas, aplicaciones hidráulicas,
automotriz, rodamientos, ejes, motores, trasmisiones,
compresores, reductores, moto reductores
58
BIBLIOGRAFÍA
Alvares, Cortez. Criterios para la selección de un
lubricante. Universidad Nacional de Colombia
Pope. Soluciones practicas para el ingeniero mecánico.
Mc Graw Hill
ALBARRACIN, Pedro. Lubricación Industrial y
Automotriz. Copiservicios
MARTINEZ, Francisco. La tribología : ciencia y técnica
para el mantenimiento. limusa
Online.
www.mantenimientomundial.com/sites/mmnew/bib/
notas/bo2.pdf
59
15
0
