República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

I.UP “Santiago Mariño”

Extensión Maturín

Profesor: Bachiller:

Luis Castillo Jesús Salazar

Génesis Malavé

Maturín, Febrero del 2015

Introducción

Cuando una superficie se desliza sobre otra, siempre hay resistencia al movimiento. Esta fuerza de resistencia, o fricción, depende de la naturaleza de las dos superficies en contacto. Cuando la fricción es pequeña, por ejemplo cuando un esquiador se desliza hacia abajo sobre la nieve, el movimiento es suave y fácil. Cuando la fricción es grande, deslizarse se vuelve difícil, las superficies se calientan y sufren desgaste. Esto pasa, por ejemplo, cuando las pastillas de freno son aplicadas para disminuir la velocidad de un vehículo.

La principal función de un lubricante es proveer una película para separar las superficies y hacer el movimiento más fácil. En un modelo donde un líquido actúa

LUBRI

CACIÓ

N Y

COJIN

ETES

DE

FRICCI

ON

como lubricante, el líquido se comporta formando una película en las dos superficies externas, superior e inferior, adheridas firmemente. A medida que una de las superficies se mueva sobre la otra, las capas externas del lubricante permanecen adheridas a las superficies mientras que las capas internas son forzadas a deslizarse una sobre otra.

Debido a que la lubricación disminuye la fricción, ésta ahorra energía y reduce el desgaste. Sin embargo ni el mejor lubricante podría eliminar completamente la fricción. En el motor de un vehículo eficientemente lubricado, por ejemplo, casi el 20% de la energía generada es usada para superar la fricción.

Lubricación

No existe en el mundo máquina alguna por sencilla que sea no requiera lubricación, ya que con esta se mejora tanto el funcionamiento, como la vida útil de los equipos y maquinarias.

El propósito de la lubricación es la separación de dos superficies con deslizamiento relativo entre sí de tal manera que no se produzca daño en ellas: se intenta con ello que el proceso de deslizamiento sea con el rozamiento más pequeño posible. Para conseguir esto se intenta, siempre que sea posible, que haya una película de lubricante de espesor suficiente entre las dos superficies en contacto para evitar el desgaste.

Lubricante

El lubricante en la mayoría de los casos es aceite mineral. En algunos casos se utiliza agua, aire o lubricantes sintéticos cuando hay condiciones especiales de temperatura, velocidad, etc.

Un lubricante es una sustancia que, colocada entre dos piezas móviles, no se degrada, y forma asimismo una película que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones.

Existen distintas sustancias lubricantes dependiendo de su composición y presentación:

Líquidos

De base (origen) mineral o vegetal. Son necesarios para la lubricación hidrodinámica y son usados comúnmente en la industria, motores y como lubricantes de perforación.

Semisólidos

Son las denominadas "Grasas". Su composición puede ser mineral, vegetal y frecuentemente son combinadas con muchos tipos de lubricantes sólidos como el Grafito, Molibdeno o Litio.

Sólidos

Es un tipo de material que ofrece mínima resistencia molecular interna por lo que por su composición ofrece óptimas condiciones de lubricación sin necesidad de un aporte lubricante líquido o semisólido. El más común es el Grafito aunque la industria está avanzando en investigación en materiales de origen metálico.

Lubricante mineral

Es el más usado y barato de las bases parafínicas o naftenicas. Se obtiene tras la destilación del barril de crudo después del gasoleo y antes que el alquitrán, comprendiendo un 50% del total del barril, este hecho así como su precio hacen que sea el más utilizado.

Existen dos tipos de lubricantes minerales clasificados por la industria, grupo 1 y grupo 2 atendiendo a razones de calidad y pureza predominando el grupo 1. Es una base de bajo índice de viscosidad natural (SAE 15) por lo que necesita de gran cantidad de aditivos para ofrecer unas buenas condiciones de lubricación. El origen del lubricante mineral por lo tanto es orgánico, puesto que proviene del petróleo.

Los lubricantes minerales obtenidos por destilación del petróleo son fuertemente aditivados para poder:

Soportar diversas condiciones de trabajo.

Lubricar a altas temperaturas.

Permanecer estable en un amplio rango de temperatura.

Tener la capacidad de mezclarse adecuadamente con el refrigerante (visibilidad).

Tener un índice de viscosidad alto.

Tener higroscopicidad definida, (capacidad de retener humedad).

Lubricante sintético

Es una base artificial y por lo tanto del orden de 3 a 5 veces más costosa de producir que la base mineral. Se fabrica en laboratorio y puede o no provenir del petróleo. Poseen unas excelentes propiedades de estabilidad térmica y resistencia a la oxidación, así como un elevado índice de viscosidad natural (SAE 30). Poseen un coeficiente de tracción muy bajo, con lo cual se obtiene una buena reducción en el consumo de energía.

Existen varios tipos de lubricantes sintéticos:

1.- Hidrocrack: Es una base sintética de procedencia orgánica que se obtiene de la hidrogenización de la base mineral mediante el proceso de hidrocracking. Es el lubricante sintético más utilizado por las compañías petroleras debido a su bajo costo en referencia a otras bases sintéticas y a su excedente de base mineral procedente de la destilación del crudo para la obtención de combustibles fósiles.

2.- PAO: Es una base sintética de procedencia orgánica pero más elaborada que el hidrocrack, que añade un compuesto químico a nivel molecular denominado Poli-Alfaolefinas que le confieren una elevada resistencia a la temperatura y muy poca volatilidad (evaporación).

3.- PIB: Es una base sintética creada para la eliminación de humo en el lubricante por mezcla en motores de 2 tiempos. Se denomina Poli-isobutileno.

4.- ESTER: Es una base sintética que no deriva del petróleo sino de la reacción de un ácido graso con un alcohol. Es la base sintética más costosa de elaborar porque en su fabricación por "corte" natural se rechazan 2 de cada 5 producciones. Se usa principalmente en aeronáutica donde sus propiedades de resistencia a la temperatura extrema que comprenden desde -68 °C a +325 °C y la polaridad que permite al lubricante adherirse a las partes metálicas debido a que en su generación adquiere carga electromagnética, hacen de esta base la reina de las bases en cuanto a lubricantes líquidos. El ester es comúnmente empleado en lubricantes de automoción en competición.

Aplicación de la lubricación

Grasas y aceites

Cuando dos cuerpos sólidos se frotan entre sí, hay una considerable resistencia al movimiento sin importar lo cuidadosamente que las superficies se hayan maquinado y pulido. La

resistencia se debe a la acción abrasiva de las aristas y salientes microscópicas y la energía necesaria para superar esta fricción se disipa en forma de calor o como desgaste de las partes móviles.

Históricamente, el primer lubricante fue el sebo. Se utilizaba para engrasar las ruedas de los carros romanos ya en el año 1400 a.C. En la actualidad los lubricantes suelen clasificarse en grasas y aceites.

Estas dos clases de lubricantes aparecieron teniendo en cuenta factores tales como velocidades de operación, temperaturas, cargas, contaminantes en el medio ambiente, tolerancias entre las piezas a lubricar, períodos de lubricación y tipos de mecanismos;

Existen diferentes grados de grasas y aceites dependiendo de la necesidad que se tenga y de los factores de operación. Una mala sección es tan peligrosa como si se hubiese dejado el mecanismo sin lubricante alguno. Muchas de las fallas que ocurren en este campo tienen su origen aquí; de ahí la seguridad que se debe tener cuando se seleccione un lubricante.

Aplicación de grasa

La grasa se emplea generalmente en aplicaciones que funcionan en condiciones normales de velocidad y temperatura. La grasa tiene algunas ventajas sobre el aceite. Por ejemplo, la instalación es más sencilla y proporciona protección contra la humedad e impurezas. Generalmente se utiliza en la lubricación de elementos tales como cojinetes de fricción y antifricción, levas, guías, correderas, piñonera abierta algunos rodamientos.

La grasa aplicada en un rodamiento

El espesante, el jabón metálico, actúa como contenedor para el aceite lubricante.

El jabón forma como una malla o convolución de fibras jabonosas. Las cavidades de la malla están llenas de aceite, parecido a lo que sucede con los poros de una esponja llena de agua.

Si una esponja mojada se exprime, el agua sale de ella; podríamos decir que la esponja ¨sangra¨. Nosotros también decimos que el aceite ¨sangra¨ de la grasa, pero en esta operación la temperatura juega el principal papel. La grasa en un componente o equipo es a veces expuesta a un trabajo de ¨amasado¨, que podría dar lugar a que ¨sangre¨. Por lo tanto, se debe elegir el tipo de grasa que tenga propiedades adecuadas a los requerimientos del tipo de condiciones de funcionamiento. Por ejemplo, las altas vibraciones llevan a la elección de una grasa mecánicamente estable, pues sino es expulsada fuera del mecanismo en un continuo proceso de circulación que causa una rotura mecánica de la base de jabón metálico, destruyéndose la grasa y teniendo un contacto metálico por ruptura de la película lubricante.

Aplicación del aceite:

Se suele emplear lubricación con aceite cuando la velocidad o la temperatura de funcionamiento hacen imposible el empleo de la grasa, o cuando hay que evacuar calor. El aceite,

tiene su mayor aplicación en la lubricación de compresores, motores de combustión interna, reductores, motor reductores, transformadores, sistemas de transferencia de calor, piñoneras abierta, cojinetes de fricción y antifricción y como fluidos hidráulicos.

Cojinetes de Fricción

Un cojinete son los puntos de apoyo de ejes y árboles para sostener su peso, guiarlos en su rotación y evitar deslizamientos.

Los cojinetes van algunas veces colocados directamente en el bastidor de la pieza o máquina, pero con frecuencia van montados en soportes convenientemente dispuestos para facilitar su montaje.

Un cojinete de fricción también denominado cojinete liso o de deslizamiento, es el elemento mecánico capaz de soportar los gorrones de los ejes giratorios, que se caracteriza por un reducido coeficiente de rozamiento, así como por la posibilidad de ser lubricado constantemente o estar dotado de poder auto lubricante. Otra característica importante reside en el hecho de que el material del cojinete debe ser más blando que el eje, para evitar el deterioro de éste en el caso de una lubricación defectuosa. En la zona de acoplamiento entre el gorrón y el cojinete existe un rozamiento (por deslizamiento), cuya magnitud puede medirse por medio de un coeficiente, que es función de la velocidad periférica del gorrón, del estado de las superficies, de la temperatura y de la naturaleza de los dos cuerpos en contacto.

Muchas veces los cojinetes de fricción están divididos en dos mitades, llamadas semicojinetes. En otros casos constan de una sola pieza, y entonces se usa más propiamente el término de casquillo, especialmente si se trata de cojinetes de dimensiones relativamente pequeñas.

Los cojinetes de fricción se montan con interferencia en sus correspondientes soportes (partes fijas), mientras que es preciso dejar entre el gorrón y el cojinete un juego o huelgo del orden de 0,03-0,06 mm, para permitir la formación de la película necesaria para la lubricación hidrodinámica.

Función:

Los cojinetes de fricción son esenciales para la maquinaria: sostienen o guían sus piezas móviles y reducen al mínimo la fricción y el desgaste. La fricción consume energía inútilmente. y el desgaste altera las dimensiones y el ajuste de las piezas hasta la inutilización de la máquina.

Clases de cojinetes de fricción.

El tipo más sencillo es cuando el árbol se introduce directamente en un taladro ajustado. Cuando se prevé la existencia de desgaste se introduce un casquillo. Estos tipos solo se utilizan para pequeñas cargas y trabajos de poca responsabilidad.

Los más corrientes en la transmisión son:

Cilíndricos fijos

Se compone de una sola pieza de revolución, denominada casquillo. Se emplea cuando el cojinete no está sometido a grandes desgastes. El problema viene a raíz de que no admite corrección en el diámetro interior una vez sufre los efectos del desgaste y no se puede emplear para gorrones intermedios por la imposibilidad de montaje. Estos cojinetes se montan a presión en su correspondiente montaje.

Cilíndricos ajustables o partidos

El cojinete está constituido por dos mitades cuya superficie común de contacto coincide con un plano diametral para facilitar el montaje aún en el caso de gorrones intermedios. Permite el montaje de ejes y árboles con el resto de órganos montados sobre ellos debido a su aplicación de las dos mitades.

Cónicos ajustables

Se emplea en aquellos montajes que tengan que garantizar un juego entre el árbol y el cojinete. El cojinete exteriormente es cónico y a medida que se introduce en el agujero cónico de su soporte irá reduciendo el diámetro interior gracias al Ranurado longitudinal que lleva. Tiene la ventaja de que se pueden corregir holguras producidas por el desgaste.

Conclusión

Se puede decir que la vida útil de un equipo depende de una adecuada lubricación ya que para cada elemento o componente existe un lubricante específico. El objetivo de la lubricación es reducir el rozamiento, el desgaste y el calentamiento de las superficies en contacto de piezas con movimiento relativo. La aplicación típica en ingeniería mecánica es el cojinete, constituido por muñón o eje, manguito o cojinete.

Entonces hay que estudiar los factores internos y externos del mismo, como también ver que las grasas sintéticas al igual que los aceites no se comportan mejor que los minerales a temperaturas bajas. Las grasas y aceites sintéticos tienen mejores prestaciones que las minerales básicas a altas temperaturas.

Los cojinetes de fricción tienen la ventaja de su marcha tranquila y silenciosa y que pueden construirse partidos en dos, haciendo posible un montaje y desmontaje radial.

Tienen el inconveniente de que no son indicados en los casos en que se deseen elevado número de revoluciones, a no ser que la carga que gravita sobre ellos sea mínima.

Bibliografía

http://www.contimetra.com/catalogos/net_dep_quimicos/oks_originais/lubrificantesespeciaisparafusos.pdf

http://www.monografias.com/trabajos16/grasas-lubricantes/grasas-lubricantes.shtml

http://www.nskamericas.com/cps/rde/xbcr/na_es/12-LUBRICACION.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Cojinete_de_deslizamiento