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Principios de lubricación

Se define la tribología como el estudio de la lubricación, la fricción y el desgaste de partes móviles o estacionarias.
La lubricación por película fluida ocurre cando dos superficies opuestas se separan completamente por una película lubricante y no hay ninguna rugosidad en contacto.
La presión interna del fluido soporta la carga aplicada.
Dos superficies son concordantes si se ajustan una con otra con un alto grado de conformidad geométrica, de forma que la carga se transfiere a un área relativamente grande, como por ejemplo las chumaceras y los cojinetes.
Si las superficies no concuerdan entre sí, tienen una pequeña área de lubricación que soporta toda la carga, estas son superficies no concordantes. Por ejemplo, los dientes de un engrane o los cojinetes de elementos rodantes.

Existen cuatro regíMenes de lubricación:
– Hidrodinámica
Se caracteriza por superficies concordantes con una lubricación por película fluida. La magnitud de la presión no es lo suficientemente grande para causar una deformación elástica significativa en las superficies. El espesor mínimo de la película es normalmente superior a 1 μm.
– Elastohidrodinámica
Es una forma de lubricación hidrodinámica, para la que la deformación elástica de las superficies lubricadas resulta significativa.
Se asocia, normalmente, a superficies no concordantes y con lubricación por película fluida.
Se distingue, la EHL dura, que se relaciona a materiales con elevados módulos de elasticidad, como los metales, la deformación elástica y los efectos de la presión-viscosidad son igualmente importantes en esta forma de lubricación. La EHL suave, que se relaciona con materiales con bajo módulo de elasticidad, como el caucho, la deformación elástica es grande, aún con cargas bajas. Al igual que en la dura, la deformación elástica local proporciona películas fluidas coherentes que evitan la interacción de las crestas de rugosidad.
– Marginal
Los sólidos no están separados por el lubricante, los efectos de la película fluida son insignificantes y el contacto entre las crestas es importante. Las propiedades del lubricante tienen poca importancia y el coeficiente de fricción es independiente de la viscosidad del fluido, se utiliza en los elementos de máquinas con cargas pesadas y bajas velocidades de operación, como las bisagras de las puertas.
– Parcial
Si las presiones en los elementos de máquinas lubricados resultan demasiado altas, o las velocidades de operación demasiado bajas, la película del lubricante se dispersa, existirán contactos entre las crestas de rugosidad y tendrá lugar la lubricación parcial.
Parámetros de superficie.
El diseño de elementos de máquinas es un problema de dos superficies en contacto o separadas por una película fluida delgada, el acabado superficial es importante para asegurar una larga vida del componente.
Cuando la película fluida es lo suficientemente gruesa para separar completamente las superficies, se prolonga la vida de los componentes, para evaluar la calidad de la película se emplea el parámetro de película.
El asentamiento o rodaje es un proceso que afecta al parámetro de película. En este proceso, el desgaste permite que las superficies se ajusten la una a la otra, este desgaste es beneficioso, ya que disminuye la rugosidad de las superficies y aplana las crestas.
Viscosidad del lubricante.
Un lubricante es una sustancia que reduce la fricción y el desgaste; además proporciona una operación uniforme y una vida satisfactoria de los elementos de máquinas. Para que el lubricante resulte efectivo, debe ser viscoso, para mantener la película lubricante en condiciones de operación, y debe ser fluido, para eliminar el calor y evitar la pérdida de potencia debida al arrastre viscoso.
Las principales ventajas de los lubricantes líquidos son, que se pueden eliminar por medio de acción hidrodinámica, tienen una capacidad de disipación térmica alta para enfriar las piezas en contacto, se pueden mezclar con otros productos químicos para mejorar sus propiedades y pueden ayudar a eliminar partículas producidas por el desgaste.

Fricción.
La fricción es la fuerza que resiste el movimiento relativo entre las superficies en contacto. En algunas situaciones interesa una baja fricción. Como por ejemplo en las turbinas y generadores eléctricos. En otros casos se busca alta fricción, como en los frenos.
Las leyes de la fricción seca son: La fuerza de fricción es proporcional a la carga normal, la fuerza de fricción no depende del área aparente de los sólidos en contacto y la fuerza de fricción es independiente de la velocidad de deslizamiento.
Desgaste.
El desgaste se puede considerar como la pérdida progresiva de la  sustancia de la superficie de operación en un cuerpo, que ocurre como resultado de los efectos de carga y del movimiento relativo en la superficie.
Se puede clasificar:
– Desgaste por adhesión
El material se transfiere de una superficie a otra por medio de una soldadura de presión, es el más común y menos previsible.
– Desgaste por abrasión
Se produce cuando dos superficies que actúan de forma recíproca se encuentran en contacto físico directo y una es significativamente más dura que la otra. Bajo una carga normal, las crestas de la superficie más dura penetran en la otra, produciendo deformaciones plásticas permanentes.
– Desgaste por fatiga
En este tipo de desgaste, el material se elimina por la variación cíclica de carga, se produce por la propagación del daño subsuperficial a la superficie. A medida que se aplica la carga cíclica, se forman fallas o grietas bajo la superficie, si las grietas se agrupan y se acercan a la superficie, el material se fractura fácilmente.

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