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Películas Lubricantes y Elementos de Máquinas
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Tipos de Películas Lubricantes
• Películas Fluidas
• Películas Delgadas
• Películas Sólidas
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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.
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Tipos de Películas Fluidas
Las películas fluidas se forman de tres maneras:
• Película Hidrodinámica
• Película Hidrostática
• Película Elasto-Hidrdinámica (EHL)
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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"
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• 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
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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
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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
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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
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• 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
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• 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
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Rodamientos
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Funciones de los Rodamientos
• Reducir la fricción• Control del movimiento radial• Soportar carga
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Tipos de Rodamientos
• Rodamientos planos (Bujes, chumaceras, etc)
• Rodamientos antifricción– Bolas– Rodillos
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Rodamientos Planos
• Factores que afectan la lubricación– Cociente Diámetro/Longitud– Area de contacto– Tolerancia con el eje– Materiales– Acabado superficial– Canales
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Rodamientos Planos• Canales para aceite
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Rodamientos Planos
• Ventajas– Diseño Simple– Fácil mantenimiento– Alta capacidad de carga– Buena resistencia a la fatiga– Alta conductividad térmica
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Rodamientos Planos
• Desventajas– Torque de Arranque– Bajas Velocidades
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Rodamientos Planos
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Rodamientos Anti-fricción
• Ventajas– Bajo torque inicial– Altas velocidades
• Desventajas– Diseño complejo– Instalación y control
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Rodamientos Anti-fricción
• Componentes– Pista Interna– Pista externa– Elementos rodantes– Retenedor
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Rodamientos Anti-fricción• Clasificaciones
– Según la direcciónde la carga
– Según los elementos rodantes
Radial Axial
Bolas Rodillos
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Tipos de Rodamientos Anti-fricción• Doble/Simple Hilera• Contacto Angular• Rodillos Cilíndricos• Rodillos Cónicos• Rodillos de aguja• De rótula
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Funciones de la Lubricación
• Evitar la fricción y desgaste• Evitar la fatiga • Disipar el calor• Evitar la entrada de contaminantes• Evitar la corrosión
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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Lubricación con grasa
• Los periodos de lubricación dependen de– Temperatura– Servicio contínuo p intermitente– Calidad de la grasa– Tamaño y velocidad– Vibración– Ambiente
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Lubricación con aceite
• Circulación • Baño• Goteo • Niebla• Aire- Aceite
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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
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Factor de Velocidad (Speed Factor)
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Factor de Velocidad (Speed Factor)
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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
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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
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SAE COMPARED TO ISO
• SAE ISO– 5W 22– 10W 32– 20 46 - 68– 30 100– 40 150– 50/90 220– 140 460
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Inspección and Monitoreo
• Temperatura• Fugas• Ruido y Vibración• Contaminación
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Causas comunes de falla
• Contaminación• desalineación• Sobrecalentamiento• Sobrecarga• Golpeteo• Alta velocidad
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Fallas en Rodamientos Planos
• Desgaste adhesivo• Desgaste abrasivo• Pitting eléctrico• Cavitación• Corrosión• Impactos
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Fallas en Rodamientos Antifricción
• Spalling• Scoring and Smearing• Fracturas• Daños del retenedor• Pitting• Corrosión• Agarrotamiento• Brinelling
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Fabricantes de Rodamientos
• NSK• SKF/ MRC• FAG• NTN• Timken• Torrington/Fafnir
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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 .
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